2025年第二季度,全球存储市场迎来大转折:DRAM涨幅达两位数,NAND Flash亦“涨声”不断,HBM(高带宽内存)更是连续多年因AI服务器需求激增而供不应求。市场旺盛的背后,是AI在高歌猛进,其牵动各大厂商投入到一场场“军备竞赛”中。在此背景下,一项名为CXL(Compute Express Link)的互连技术正从幕后走向台前,被存储巨头视为下一个战略高地,并在连续数年的冲锋中局势逐渐明朗化——市场调研机构Yole Group预测,到2028年,全球CXL市场预计将达150亿美元,虽然目前只有不到10%的CPU与CXL标准兼容,但预计到2027年全球所有CPU都将兼容CXL接口。
刺刀上鞘、子弹上膛,“CXL战争”已进入转折时刻。
CXL雄心勃勃:连吞两联盟、3代6版本
巨头们在2016年组建Gen-Z 联盟时,因始终未能得到在服务器市场拥有“霸主地位”的英特尔的积极响应,而埋下了隐患。2019年3月,英特尔携手阿里巴巴、思科、戴尔EMC、Facebook、Google、HPE、华为以及微软成立CXL联盟,旨在共同发展CXL开放互连技术并制定相应规范。
随后,AMD、ARM、三星等企业相继加入CXL联盟。短短数年间,联盟发展出超200位成员,几乎覆盖业界主要的CPU、GPU、存储和网络设备制造商,取得了优势地位。2021年,CXL联盟宣布合并Gen-Z,获得后者所有技术规格和资产,双方过去数年在相关接口协议上的进展都将在CXL联盟的旗帜下继续前进;次年,CXL联盟再度吞并OpenCAPI联盟,崛起势头越发强劲。
截至2023年11月,有着清晰发展路线图的CXL先后发展出3代5个版本的标准,包括CXL1.0/1.1版、2.0版、3.0版/3.1版,且更迭速度愈来愈快。2024年12月,CXL联盟正式发布3.2标准,进一步规范优化CXL内存设备的监控和管理,增强了CXL内存设备在操作系统和应用程序方面的功能,并通过可信安全协议TSP扩展了安全性。
那么,让巨头掰起手腕的CXL到底是一项怎样的技术?通俗地讲,CXL是处理器和加速器、内存缓冲区和智能设备等设备之间开放的、业界支持的互连技术。CXL开放互连技术建立在完善的PCIe基础架构之上,可保持CPU内存空间与附属设备上内存之间的内存一致性,实现资源共享,从而提升性能、减少软件堆栈复杂性并降低整体系统成本,可实现高速、低延迟通信,同时将内存容量和带宽扩展至远超当今的水平。
上述技术优势不仅吸引CPU、GPU厂商,更对存储巨头极具诱惑。但彼时,围绕HBM的“战争”已全面打响,各家都在全力推出下一代HBM,以夺取算力时代的统治力。2021年2月,三星推出HBM-PIM,被认为是业界首款内嵌AI芯片的HBM。
但从后来发展看,三星还在做另一手准备——仅3个月后就推出首款支持CXL的内存模块,正式进入内存互联新时代。三星指出,这是一款基于DRAM的内存解决方案,在CXL接口上运行,将在数据密集型应用(包括数据中心的人工智能和机器学习以及云环境)服务方面发挥关键作用。
如此速度,使得三星在一开始就跑在了CXL前列。
CXL联盟中的三星:跑步进场、抢占先机
作为CXL联盟董事会的成员之一,正加速推进第六代HBM产品的三星,始终专注于继HBM之后的下一代存储器技术CXL,布局不仅早而且全,且在硬件、软件、生态标准化等层面协同推进,进入提速阶段。
事实上,自2021年5月推出业界首个带有现场可编程门阵列(FPGA)控制器的CXL DRAM模块以来,三星一直与合作伙伴密切联系,以开发前沿的CXL设备。仅1年后,三星再次推出全球首款512GB CXL DRAM模块,相比上一代,其内存容量提升4倍,系统延迟降低20%。
不止硬件走在前列,三星还发布首个专为CXL内存平台设计的开源软件工具包——SMDK,极大降低CXL应用门槛。该工具包最显著的优势是,系统开发人员可轻松将CXL内存纳入先进的IT系统,而不必修改现有应用环境;或者使用它来优化应用软件设置,以适应特殊系统需求。
值得肯定的是,软件的开发意味着CXL技术将获得更多伙伴的参与、支持;三星亦将SMDK视作推动CXL技术向前的重要部分,不作保留地将其开源发布,使其CXL平台迈出由硬件向外扩展的重要一步。
随着AI时代迫近,对支持快速接口和易扩展性的内存平台需求变得愈加急切,基于CXL的新型DRAM模块无疑是未来AI时代最具前景的内存解决方案之一,这也是三星在内的存储厂商不遗余力推行、研发CXL技术的主要动力。
2027关键年:扩大合作、丰富生态
CXL技术的应用落地需要CPU以及设备层面的软硬件支持。
过去一年,英特尔相继推出配备能效核(代号Sierra Forest)与性能核(代号Granite Rapids)的至强6处理器产品;AMD也发布了第五代EPYC服务器处理器EPYC 9005系列(代号Turin),这些产品均支持CXL 2.0规范,可将CXL技术应用到服务器端,推动CXL走向部署阶段。
近6年发展,CXL联盟逐渐壮大,随着成员们补上一块块“技术拼图”,它们与产业链企业的合作也愈发密集,推动CXL生态走向繁荣。
其中,三星不仅与英特尔、澜起科技、Supermicro、QCT(Quanta Cloud Technology)、H3 Platform 、GIGABYTE和博通旗下VMware等企业展开合作,还联合开源软件提供商Red Hat(红帽)打造首个获得认证的CXL基础设施,推动企业级Linux系统的部署与生态整合。此举意味着从CXL相关产品到软件,构成服务器的各种元素都可以在三星存储器研发中心 (SMRC) 直接验证,极大加快产品开发速度。至此,三星已在CXL领域充分展现其战略领先地位——与传统解决方案相比,其CXL解决方案不仅提高了内存访问速度,还降低延迟,显著增强了AI与大数据应用的处理能力;此外,及时开发产品并率先构建相应生态系统,为其更快进入市场筑牢基础。
就在产业链企业做好准备拥抱CXL的当下,该技术也迎来规模化阶段。市场调研机构Yole Group预测,2025年支持CXL协议的服务器占比将突破60%,2027年这一数字将接近全面普及。
在此进程中,CXL联盟抑或CXL技术尚需解决一些挑战,至少包括:开发与GPU、CPU和DRAM 兼容的CXL交换设备,设计CXL DRAM 模块以及快速开发支持软件,推动CXL生态系统持续壮大。而积极的一面是,CXL联盟在吞并Gen-Z、OpenCAPI后,已然成为行业主流的互连标准,获得众多厂商支持。随着2025年更多CXL服务器设计推出,以及生态的日益完善,其拥有广阔的未来只是时间问题。