在算力需求爆炸式增長的今天,CPU與加速器之間的互聯(lián)瓶頸已成為制約性能的關鍵因素。CXL(Compute Express Link)憑借其高帶寬、低延遲和內存一致性的優(yōu)勢,正被業(yè)界視為下一代異構計算的“通用語言”——它不僅能無縫兼容PCIe生態(tài),更通過硬件級內存池化、資源共享等能力,徹底打破“內存墻”與“IO墻”的桎梏。
從英特爾、AMD等芯片巨頭的全力押注,到阿里云、浪潮等云計算和服務器廠商的場景化部署,CXL生態(tài)已呈現“諸侯林立”之勢,需要多久能完成從“技術領先”到“江湖一統(tǒng)”的跨越?
一、產業(yè)生態(tài):國內外大廠的布局與產品進展
阿里云PolarDB:基于CXL的性能突破
阿里云在CXL技術的商業(yè)化應用方面處于領先地位。2025年2月,阿里云表示,即將于下半年發(fā)布全球首款基于CXL交換機的數據庫專用服務器。利用CXL高速互聯(lián)技術,進一步提升三層分離架構下計算與內存之間的通信帶寬與效率。與傳統(tǒng)的RDMA高速網絡相比,CXL技術將性能提升了一個數量級,跨機交互延遲縮短至百納秒級別。并且在相同配置下,PolarDB的擴展性提升了三倍,整體成本降低了50%。
阿里云PolarDB AI版本深度集成大模型算子,實現了在線推理吞吐量10倍的提升,同時部署成本大幅下降。以配備單根256GB內存、連接7臺物理機的CXL Switch內存池的PolarDB數據庫為例,一個機柜可以支持16TB的內存容量,這時,每臺物理機都可以使用這16TB內存容量。這種內存池化技術不僅提升了數據庫的擴展性,還顯著降低了跨機交互的延遲和傳輸開銷,有效解決性能瓶頸問題。
海光:國產CPU的CXL 2.0突破
作為國內X86架構處理器的代表廠商,海光近年來在CXL領域取得了顯著進展。2025年5月其最新旗艦級CPU——海光C86-5G,不僅在硬件規(guī)格上實現全面升級,更首次支持CXL 2.0協(xié)議。該處理器擁有128個物理核心和512線程,采用四路SMT技術(每個核心可處理四個線程),性能直追Intel和AMD的旗艦芯片。
此外,C86-5G集成了AVX-512指令集,并支持16通道DDR5-5600內存,相比前代產品,其內存帶寬和容量均有顯著提升。值得注意的是,雖然C86-5G的PCIe 5.0通道數官方未明確披露,但上一代C86-4G已擁有128條PCIe 5.0通道,與AMD第四代EPYC 7004芯片相當。這一配置為加速器、NVMe存儲和高速網絡提供了充足的帶寬支持。更重要的是,C86-5G對CXL 2.0的支持,不僅使其在高性能計算環(huán)境中能夠實現更高效的數據傳輸和資源利用,還能在信創(chuàng)行業(yè)中繼續(xù)跟上世界領先技術。
華為:積極布局,從未缺席
華為持續(xù)積極參與CXL產業(yè)生態(tài)。其最新專利展示了一種具有高度可擴展性的處理器架構,原生支持CXL技術。該架構具備更高帶寬和更低延遲的特性,能顯著提升數據訪問效率。簡而言之,CXL技術支持動態(tài)內存分配和優(yōu)先級調度,最大化資源利用率,從而在實際應用中帶來顯著性能提升。
據專利描述,數據處理的有效帶寬可達PCIe的4倍,而延遲則可降低至原先的40%以下。這將極大提升CPU與加速器的協(xié)作效率,滿足各類高性能應用的需求。
服務器及硬件廠商
浪潮: 在CXL生態(tài)中積極布局服務器硬件,推動產品線向異構計算方向演進,支持多加速器協(xié)同計算。2025年,浪潮已正式向市場推出元腦系列CXL服務器產品。
聯(lián)想與新華三: 這兩家廠商在CXL生態(tài)中也扮演著重要角色。聯(lián)想在其服務器平臺中集成CXL技術,優(yōu)化內存池化能力;新華三則在存儲領域推出支持CXL內存池擴展的整機方案,助力AI算力擴展。這兩家產品在2025年都即將上市。
瀾起科技: 已推出多款CXL相關產品,包括全球首款符合CXL 2.0規(guī)范的MXC(CXL內存擴展控制器芯片)芯片和PCIe 5.0/CXL 2.0 Retimer芯片。
江波龍: 推出的CXL 2.0內存拓展模塊支持企業(yè)級應用,通過PCIe 4.0接口實現內存擴展,為AI訓練和推理場景提供高帶寬、低延遲的存儲解決方案。
國際廠商的布局與生態(tài)構建
Intel: 其至強系列Sapphire Rapids處理器(2025年發(fā)布)已支持CXL 2.0協(xié)議,并計劃于2025年底推出支持CXL 3.1的版本。新版本引入可信安全協(xié)議(TSP),支持基于虛擬化的可信執(zhí)行環(huán)境(TEE),以處理機密計算工作負載。
AMD: Turin處理器(2024年發(fā)布)已支持CXL 2.0協(xié)議,并計劃在2025年底發(fā)布支持CXL 3.1的產品。其FPGA產品線率先支持了CXL 2.0。
Marvell: 在CXL Switch和Retimer芯片上持續(xù)創(chuàng)新,為多加速器互聯(lián)提供關鍵硬件支持。目前已有樣片可以獲得。
Astera Labs: 早在2024年就推出了業(yè)界首個CXL 2.0 Memory Accelerator SoC Platform。作為納斯達克市場為數不多的CXL概念股,Astera Labs的股價走勢很好地反映了市場的預期。
三星與SK Hynix: 作為全球領先的存儲廠商,已推出CXL兼容的DRAM產品。三星的512GB CXL DRAM內存模組采用瀾起科技的MXC芯片,支持CXL 2.0協(xié)議,內存容量是傳統(tǒng)產品的四倍,系統(tǒng)延遲僅為五分之一。SK Hynix則通過CXL內存擴展器,為AI訓練和推理提供高帶寬、低延遲的存儲解決方案。據悉,兩家即將推出自己的CXL控制器芯片。
二、技術演進:CXL與GPU Memory
CPU領域如何利用CXL,已有大量文章和案例闡述,此處不再贅述。而在GPU Memory領域,CXL的應用同樣展現出巨大潛力。 英偉達作為CXL聯(lián)盟成員,已前瞻性地探索利用CXL降低成本:
案例一:
NVIDIA L40S GPU測試數據顯示,2個L40S GPU搭配CXL內存后,內存需求從2560GB降至1024GB,CPU利用率從65%降至25%,瓶頸效應顯著緩解。
案例二:
英偉達早已認識到CXL技術對AI推理場景的重要性。如今,隨著DeepSeek等大模型采用的算法(如Prefill/Decode分離),高頻數據可置于HBM,而低頻數據則可存放于CXL內存中,從而顯著降低硬件成本。
三、CXL與UALink協(xié)同支撐AIDC的Scale Up
在AI驅動的數據中心(AIDC)中,Scale Up(垂直擴展)是應對大模型訓練和推理需求的關鍵。CXL與Ultra Accelerator Link (UALink) 通過互補的互聯(lián)架構,共同構建了高效能擴展網絡。
CXL的資源擴展和組網能力
CXL通過共享內存池(Memory Pool)和緩存一致性協(xié)議,實現CPU與加速器間的高效內存共享。例如,CXL 3.1協(xié)議支持多主機訪問同一內存池,使得單臺服務器的算力可擴展至數百個GPU節(jié)點。這種架構在訓練大語言模型時,可將訓練效率提升至傳統(tǒng)PCIe架構的5倍以上。同時,CXL在機柜內的組網能力同樣是未來數據中心解耦的關鍵所在。需特別指出,CXL最大可支持4096個節(jié)點組網,遠超NVLink。
UALink的專一擴展設計
UALink則專注于GPU節(jié)點之間的高速互聯(lián)。其基于以太網的物理層設計,結合高帶寬、低延遲的Switch組網模式,使多個加速器節(jié)點得以無縫連接。當前標準支持1024個節(jié)點組網,規(guī)模同樣超越NVLink。
協(xié)同效應與行業(yè)應用
CXL與UALink的結合形成了“雙輪驅動”的擴展模式:在AIDC中,CXL主要負責內存共享和CPU側的組網,而UALink則專注于GPU間的互聯(lián)。這種協(xié)同架構不僅降低了硬件成本,還通過統(tǒng)一的軟件棧極大簡化了資源調度。
四、2026年:CXL技術的規(guī)模化拐點
2026年被視為CXL技術發(fā)展的關鍵拐點。隨著CXL 2.0產品日益成熟,以及3.1和3.2規(guī)范的逐步完善,其規(guī)?；瘧脤⒓铀?。據Yole預測,到2028年,支持CXL協(xié)議的數據中心服務器占比將達到50%。全球CXL市場規(guī)模將突破150億美元,其中存儲和內存擴展模塊占比超60%。
CXL產業(yè)生態(tài)的快速發(fā)展
到2026年,CXL產業(yè)生態(tài)將更加成熟。全球已有250多家廠商參與CXL聯(lián)盟,涵蓋Intel、AMD、Marvell、Samsung、SK Hynix、瀾起科技、江波龍、華為、浪潮、聯(lián)想、新華三、海光等。這些廠商在CXL芯片、Switch、內存擴展模塊、存儲設備等方面均有深度布局,形成了完整的產業(yè)鏈。
CXL產品層出不窮
2026年,CXL產品線將更加豐富多元。例如,Marvell的Structera近內存加速器(2024年7月發(fā)布)已支持CXL 2.0,為車載AI邊緣計算提供了新思路。三星的CXL內存擴展器持續(xù)為AI訓練和推理提供高帶寬、低延遲的解決方案。此外,CXL Switch、Retimer芯片、內存擴展卡、存儲設備等產品將不斷涌現,滿足不同應用場景的多樣化需求。
CXL在2026年迎來拐點
2026年,CXL將確立其在算力基礎設施中的核心地位。其通過內存池化、緩存一致性、低延遲等特性,有效解決了“內存墻”、資源孤島和擴展性限制三大關鍵問題,為高效AI模型提供了更優(yōu)的算力成本和資源利用率。屆時,CXL將成為驅動AI算力基礎設施變革的關鍵技術,為數據中心、云計算、邊緣計算等領域帶來革命性變化。
五、汽車:CXL的下一個藍海市場?
2025年5月,大眾汽車旗下軟件公司CARIAD發(fā)表文章《The Fast Lane of Data: Leveraging PCIe in Modern Vehicle Architectures》,透露其計算平臺將采用PCIe Switch。更早之前,高通第一代智能駕駛系統(tǒng)Ride 3.0,已率先在汽車行業(yè)使用PCIe Switch(Microchip PM43028B1)。這一趨勢引人深思:相比PCIe Switch,CXL未來將替代整個PCIe Switch市場。并且,汽車領域對低延遲的要求極為嚴苛,而這恰恰是CXL的核心優(yōu)勢之一。汽車電子架構的演進,正為CXL開辟一個潛力巨大的新市場。
六、結語
從芯片到整機,從內存控制器到Switch芯片,從單機箱資源池化到跨機架異構計算,CXL的發(fā)展穩(wěn)扎穩(wěn)打。
隨著CXL生態(tài)的不斷完善,其應用邊界將不斷拓展,不再局限于服務器和AI領域,而是逐步滲透到自動駕駛、邊緣計算乃至整個ICT產業(yè)。它將成為連接“算力”與“效率”的關鍵橋梁,成為推動行業(yè)深刻變革的“隱形推手”。
CXL的產業(yè)化進程印證了新一代互聯(lián)協(xié)議發(fā)展的客觀規(guī)律:十年前PCIe通過標準化接口實現主板組件互聯(lián),如今CXL正以相似的技術演進邏輯——在保持向下兼容性的前提下,通過協(xié)議層創(chuàng)新突破現有架構瓶頸。它憑借一步一個腳印的積累,規(guī)避了顛覆性變革帶來的生態(tài)風險,但同時它正重塑整個行業(yè)的底層邏輯。
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