澜起科技：CXL 2.0 内存共享案例

数据存储前沿技术

发布于 2025-02-11 11:41:46

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本文由 Montage 技术的Geof Findley介绍，他拥有超过20年内存产品经验，在DDR4和DDR5内存接口产品方面处于行业领先地位，并且在PCIe Gen 4和5 Retimer领域具有广泛的市场设计经验。

Findley还强调了在云计算和数据中心市场中，Montage Technology如何通过推动CXL控制器的生产和生态系统的构建来引领潮流。文章详细介绍了CXL 2.0技术及其在内存扩展和池化方面的应用，特别提到了其Type 3 Memory eXpander Controller（MXC）产品的优势，包括支持DDR4/DDR5、PCIe 5.0速度以及在服务器中的广泛应用。此外，文中还预测了CXL技术在数据中心的普及率和对服务器内存需求的影响，展望了未来几年内CXL技术的市场份额增长。

数据中心的CXL 实践

这张图片展示了 CXL（Compute Express Link） 在数据中心内存扩展和池化中的应用。通过 CXL Memory eXpander Controller（MXC），可以实现以下功能：

内存扩展：通过插入式卡（AIC）或 EDSFF 模块，扩展服务器的内存容量。
内存池化：通过 CXL 2.0 交换机，多个服务器可共享一个内存池。

特点：

提供高带宽、低延迟的连接。
支持 DDR4/DDR5 和 PCIe 5.0。
符合 CXL 2.0 规范，为现代数据中心提供灵活内存管理方案。

CXL 在数据中心的市场预测

图展示了 CXL 在数据中心中的扩展和池化的应用增长预测。以下是关键点：

扩展（Expansion）：
- 预计 CXL 扩展在高增长场景下，到 2029 年将达到 13.3% 的服务器采用率。
- 在低增长场景下，采用率较低，到 2029 年仅达到 9.2%。
池化（Pooling）：
- 高增长场景预测显示，到 2029 年约有 23.7% 的服务器将使用 CXL 池化功能。
- 低增长场景预测相对保守，到 2029 年仅有 16.4%。
挑战：
- 随着 32Gb 单片晶粒 和 MRDIMM（具有更高带宽的模块化内存）技术的出现，CXL 的扩展和池化功能可能受到市场竞争。

图预测了 CXL（Compute Express Link） 在未来几年服务器 DRAM 位需求中的占比增长趋势。关键点如下：

市场增长：
- 到 2029 年，CXL 技术（包括扩展和池化）预计将占服务器 DRAM 位需求的 约 13%。
CXL 扩展（Expansion）：
- 在 2029 年，CXL 扩展将占服务器 DRAM 位需求的 7.1%。
- 从 2025 年的 0.7% 开始逐年增长。
CXL 池化（Pooling）：
- 在 2029 年，CXL 池化将占服务器 DRAM 位需求的 6.1%。
- 从 2026 年的 0.6% 开始，逐步提升。
未来趋势：
- CXL 扩展 和池化的采用率逐年增长，预计到 2028 年后将有显著加速。
- CXL 技术正逐步成为服务器 DRAM 管理的重要组成部分，尤其是在支持大规模数据处理和高性能应用的场景中。

CXL 的扩展和池化功能将成为数据中心服务器 DRAM 管理的重要驱动力，随着技术的普及，其市场占比将在未来十年显著提升。

内存扩展控制器 MXC 介绍

图片详细 CXL Memory eXpander Controller（MXC） 的功能、特点以及当前的合作伙伴：

核心功能：
- 支持 CXL Type 3 内存扩展，用于扩展服务器内存容量。
- 完全兼容 CXL 1.1 和 2.0 标准，同时支持 PCIe 插入式卡 和 EDSFF 内存模块。
- 支持高性能的 DDR4 和 DDR5 内存，带宽高达 6400 MT/s。
优势：
- 提供丰富的 RAS 功能（可靠性、可用性、可维护性）。
- 在高带宽利用率和低延迟之间实现优化。
- 针对低功耗和模块设计进行了专门优化。
合作伙伴：
- 包括领先的内存制造商 Samsung 和 SK hynix，以及技术公司 Micron 和 Montage Technology 等。
市场意义：
- MXC 提供了一种高效、灵活的内存扩展解决方案，适用于数据中心对内存需求不断增长的场景。
- 通过支持多个 CXL 模块的容量聚合，进一步提升了内存带宽和性能的可扩展性。

MXC 是 CXL 技术的关键组件之一，针对内存扩展和功耗优化进行了显著提升，其强大的功能和广泛的合作伙伴网络将推动其在数据中心中的广泛应用。

MXC 特性

MXC（CXL Memory eXpander Controller） 的功能和硬件特性：

核心功能：
- 高带宽和低延迟互连： MXC 在 CPU 和 CXL 设备之间提供高效的互连。
- 共享内存： 支持多个设备共享内存，降低复杂性并提升性能。
硬件特性：
- CXL 控制器： 符合最新的 CXL 1.1 和 2.0 标准，支持 CXL.mem 和 CXL.io 协议，以及高达 32GT/s 的 PCIe 5.0 接口。
- DDR 控制器： 支持 DDR4 和 DDR5 内存模块，包括 RDIMM 和焊接式 DRAM，同时支持高达 6400 MT/s 的带宽，并优化功耗。
硬件设计：
- 评估板（Evaluation Board）包括 SPI 闪存、RDIMM 插槽和 USB 接口，方便调试和开发。
市场价值：
- MXC 通过优化延迟和功耗，为数据中心的内存扩展和性能优化提供了重要的技术支持，特别是面向高性能计算和内存密集型工作负载。

图片强调了 CXL Memory Expansion（CXL 内存扩展） 的性能优势，以及它在解决传统直接连接内存无法满足容量需求方面的重要作用。

背景问题：
- 随着核心数量增加，传统直接连接内存（Direct Attach Memory）无法提供足够的容量支持。
CXL 解决方案：
- 高容量支持： CXL 内存扩展最多支持 80 个 DRAM 插槽，并能实现 1.28TB 的总容量（使用 3DS DRAM）。
- 多种内存支持： 兼容 DDR5 和 DDR4，支持多个子通道和 DIMM 模块。
- 低功耗设计： 专注于减少内存功耗。
- 低延迟： 通过优化，延迟仅需 1 个 NUMA 跳，显著提升了内存访问效率。
内存层次结构：
- 在 SOC 的存储层次中，CXL 内存扩展位于直接连接内存（Direct Attach Memory）之下，但比 SSD 和 HDD 的性能更高，同时提供更大的容量。

CXL 内存扩展技术是应对未来高性能计算和数据中心核心扩展需求的重要解决方案。其高容量、低功耗和低延迟特性使其成为现代数据中心架构中不可或缺的一部分。

MXC（CXL Memory eXpander Controller） 的当前市场准备情况：

组件支持：
- 所有主要的 SOC（System on Chip）供应商 已支持 MXC。
- 所有主要的 内存供应商 也已为 MXC 提供兼容性。

图示 Montage 与 MemVerge 合作的解决方案，

Montage 提供DRAM 硬件管理能力；
MemVerge 提供软件侧的数据管理能力。

组件可用性：
- Montage 已推出 MXC CXL 控制器，包括裸片和参考板。
- Samsung 和 SK Hynix 提供了基于 CXL 的插入式卡。
OEM 支持：
- 所有主要 OEM 厂商已推出支持 CXL 插槽的服务器。
性能提升：
- 可通过演示验证 CXL 技术对内存密集型应用性能的显著提升。
现场演示：
- 展区提供基于 Intel 最新平台 的多个供应商和技术的演示，展示不同技术和速度的潜力。