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快速兴起的CXL有何优势?

2021-11-05 Gary Hilson 阅读:
尽管CXL还不是主流,但随着英特尔、AMD和ARM服务器平台对CXL的支持越来越多,现在应该重视这个市场了。

美光科技宣布放弃进一步开发3D XPoint,转而专注于快速兴起的Compute Express Link(CXL)互连标准相关产品。美光科技并不是第一家推出CXL相关产品的公司。ArOednc

Rambus也在整合其多种知识产权,并进行一些收购,以应对快速增长的CXL市场。而三星最近也推出了高性能DRAM模块。ArOednc

三星的DDR5 DRAM内存模块专门用于数据密集型应用,例如人工智能(AI)和高性能计算(HPC),这类应用均需要能够显著扩展内存容量和带宽的服务器系统。自2019年CXL联盟成立以来,三星一直与多家数据中心、服务器和芯片制造商合作开发下一代接口技术。图1所示为三星的首款CXL内存模块DDR5 DRAM。三星认为CXL将在2022年获得广泛关注,届时DDR5应是带宽、容量扩展、速度、可靠性以及电源效率方面最具性价比的解决方案。ArOednc

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图1:三星的首款CXL内存模块DDR5 DRAM。(图片来源:三星)ArOednc

三星电子数据中心平台集团副总裁兼负责人Cheolmin Park表示,公司已收到来自一些大数据中心和OEM客户的许多正面反馈和众多合作提案,这些客户感兴趣的一些新兴应用均要求更大的内存容量和带宽。“要在系统级别提升带宽和容量,我们认为,基于DRAM的CXL内存扩展将是最佳解决方案。”Park预计,三星与客户就CXL和DDR进行的合作将在今年下半年开始展现成果。“我们预计整个市场对三星CXL内存的需求将持续稳步增长。”ArOednc

促进这一市场发展的原因在于,用于实现CXL的技术(如PCIe接口技术)已经过验证并广泛商业化。“类似于将DDR控制器集成到AP或CPU中,将DDR接口与CXL控制器集成在一起应该不会有什么困难。”但他也承认,对于支持CXL接口的加速器和网络接口卡,保持点对点通信或直接内存访问(DMA)的稳定可能具有一定的难度。ArOednc

Park表示,三星的CXL内存是添加了一个CXL层来对现有PCIe基础设施进行优化,从而满足客户对内存扩展的需求。他们还将提供CXL内存软件开发套件(CMDK),确保其性能、系统可靠性、软件环境和安全性与传统内存系统相当。他表示,三星选择在DRAM中采用DDR5,是因为他们预计到2022年服务器系统实际支持CXL时,基于CXL的DRAM将成为主流。“我们预计,在带宽、容量扩展、速度、可靠性以及能效方面,DDR5将是最具性价比的解决方案。”ArOednc

尽管CXL还不是主流,但Park表示,随着英特尔、AMD和ARM服务器平台对CXL的支持越来越多,现在应该重视这个市场了。“市场对CXL内存的需求不断增加,我们相信现在是主机和设备制造商通力合作为CXL构建大规模生态系统的最佳时机。”他表示,三星会继续探索如何将CXL的应用扩展到DRAM之外,包括NAND和存储类内存(SCM)。ArOednc

IDC固态存储和支持技术研究副总裁Jeff Janukowicz表示,人们对通过扩展内存池来支持某些下一代工作负载有着浓厚的兴趣,无论是存内数据库还是人工智能和机器学习(ML)等新兴应用,对性能都有着更高的要求。“CXL这样的技术恰好可以在这里找到用武之地。”他说,除了DRAM,一些SCM产品也转而应用CXL接口就不足为奇了。ArOednc

内存并不是CXL产品的唯一用途。CXL联盟成员Microchip Technology凭借其XpressConnect CXL 2.0重定时器脱颖而出,该产品支持AI、ML和其他计算任务所需的超低延迟信号传输,从而满足数据中心工作负载的高性能计算需求。PCIe重定时器通常是一颗放置在PCB上的集成电路(IC)芯片,可用于扩展PCIe总线的长度。重定时器能够双向输出重新生成的信号,就像一个新的PCIe设备,解决由互连、PCB和电缆变化引起的不连续性(这些不连续性常会导致PCIe信号不佳)。ArOednc

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图2:CXL内存扩展为主机(CPU)提供了更多的主内存,可以满足大容量工作负载的高性能要求,而CXL内存池最终支持分解与组合。(图片来源:Rambus)ArOednc

对Rambus而言,CXL不仅仅是一种池内存,它还利用其IP来推动最近出台的CXL内存互连计划,以支持不断发展的数据中心架构及服务器工作负载的持续增长和专业化。该公司IP内核总经理Matt Jones表示,公司收购了CXL和PCIe数字控制器供应商PLDA和PHY供应商AnalogX,有力地补充了公司的服务器内存接口芯片产品和专业技术。从本质上讲,Rambus的IP可以分为两半,存储器部分和芯片对芯片部分,后者包括Serdes接口。“这些收购完美贴合我们的计划。”Jones指出。ArOednc

Jones说,Rambus意识到数据中心的新架构正从作为计算单元的服务器转变为分解模型,这样计算资源就可以进行“组合”来满足不同工作负载的需求(图2)。一段时间以来,扩展或池设备一直是该公司研究的方向。他说,CXL内存互连计划对Rambus意义重大,他们将各式各样的模块整合在一起,包括CXL、PCIe PHY、与主机处理器和其他设备连接的控制器、DDR内存PHY、与内存设备连接的控制器,以及先进的加密内核和安全协议引擎,以实现安全的固件下载,并利用完整性和数据加密(IDE)安全功能来防止数据篡改和物理攻击。ArOednc

Rambus研究员Steve Woo表示,随着数据中心架构的演进,公司越来越重视半导体和数据路径的安全性,十年前的收购开始在公司的CXL战略中发挥重要作用。另外,位于主机处理器和实际DRAM之间并与DIMM相连的缓冲芯片也起到一定作用。“我们拥有很好的芯片产品,还有很多出色的模块,可以在CPU和实际存储设备之间的缓冲区中工作。”ArOednc

Woo指出,随着新兴数据架构的出现,计算不再是瓶颈。CXL技术支持在服务器机箱外使用大型内存池,我们可以根据需要进行配置,并在完成任务后释放资源。“这实际上事关数据与数据移动,人们希望找到与CPU关联没那么紧密的内存方法。”ArOednc

(原文刊登于EDN姐妹网站EETimes美国版,参考链接:CXL Product Pipeline Gets Flowing,由Jenny Liao编译。)ArOednc

本文为《电子技术设计》2021年11月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里ArOednc

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Gary Hilson
EE Times特约编辑。Gary Hilson是一位自由撰稿人和编辑,曾为北美地区的印刷和电子出版物撰写过大量稿件。 他感兴趣的领域包括软件、企业级和网络技术、基础研究和教育市场,以及可持续交通系统和社会新闻。 他的文章发表于Network Computing,InformationWeek,Computing Canada,Computer Dealer News,Toronto Business Times,Strategy Magazine和Ottawa Citizen。
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