AI聊天機器人回答復雜問題十分迅速、智能手機能播放高清視頻不卡頓的核心，毋庸置疑是帶寬的不斷提高和數據中心的迅速崛起。市場對帶寬的需求仍在不斷增長，數據中心正在轉向分散式架構，并在加速器上運行工作負載。Compute Express Link（簡稱CXL）是這些創(chuàng)新背后的核心技術。CXL是一種具有緩存一致性的從CPU到設備的互聯技術，為處理器、內存擴展和AI加速器提供了強大的連接能力。

XConn創(chuàng)立于2020年，在實現下一代人工智能和高性能計算（HPC）應用方面表現突出，該公司的使命是通過高性能、高能效、可擴展且經濟高效的互連解決方案，加快數據中心和HPC的人工智能計算速度。

最近，XConn公司宣布其XC50256 CXL 2.0數據交換芯片在FinFET工藝上實現了首次流片成功。這款CXL數據交換芯片專為數據中心和內存池應用而設計，旨在實現最高吞吐量、最低延遲和最低功耗。這款創(chuàng)新型產品采用了新思科技的CXL 2.0控制器和PCIe 5.0 PHY IP。通過在復雜的數據交換芯片中內置對PCIe的支持并實施CXL，XConn致力于為客戶提供一條更加順暢的CXL采用之路。那么，XConn這款業(yè)界首個CXL數據交換芯片是如何開發(fā)的？下文一起來探討一下。

數據中心架構設計為何發(fā)生改變

PC和筆記本電腦過去經常用于處理繁重的計算工作負載，但在如今這個AI驅動的數字世界中，數據中心成為了處理這些工作的主力設備。據statista預測，到2025年，全球數據生成量預計將達到180 ZB。對于管理者海量信息的數據中心而言，高帶寬和低延遲成了保持數字世界正常運轉的重要基石。

隨著數據需求的不斷增長，數據中心架構正在發(fā)生變革。超大規(guī)模世界正朝著解耦的方向發(fā)展：將計算、存儲和網絡等同質資源分別置于不同模塊中，并以光互連的方式進行連接，然后由中央智能單元負責確定并從每個模塊中提取所需的數據。這種架構有利于充分釋放剩余資源，使其能夠用于處理其他工作負載。

得益于分散化趨勢，內存池化成為可能，并且在數據中心內發(fā)揮越來越重要的作用。傳統(tǒng)的數據中心架構中，每個服務器都有自己獨立的內存集合，運行在上面的任何應用程序只能訪問這些特定內存，這限制了單個應用程序能使用的內存量。

然而，如今的數據驅動型應用，如ChatGPT等大型語言模型（LLMs），對內存的需求極為旺盛。不論為特定服務器分配內存資源，這些大型應用總會不夠用并需要更多。因此，解決這一困境的最佳方式就是打破內存壁壘，允許多臺服務器之間共享和集中內存資源。

當運行在特定服務器上的任何程序都能根據應用需求訪問內存池時，整體的內存使用效率會大大提高。即使請求的內存量很大，內存池也有TB級容量，可以支持大型內存應用。這樣，無論是大型語言模型還是其他數據密集型應用，都能獲得所需的內存，從而充分發(fā)揮性能，實現高效的數據處理和分析。

在數據中心架構中，加速器扮演著舉足輕重的角色。CXL技術提供了直達內存的通道，讓加速器和處理器能夠訪問相同數據。這種方式不僅避免了數據在系統(tǒng)內的冗余復制，還通過CXL的智能內存管理，實現了內存的動態(tài)分配和釋放。這意味著，當應用程序需要內存時，CXL會及時提供所需資源；而當應用程序完成任務后，CXL會迅速回收這些內存，以供其他應用使用。這種高效的內存管理策略不僅降低了延遲，還減少了軟件開銷，使系統(tǒng)能夠更好地處理Multi-Die系統(tǒng)中的die-to-die通信。隨著Multi-Die系統(tǒng)在數據中心的應用日益廣泛，CXL技術的這一優(yōu)勢將變得更加重要和突出。

CXL標準憑借其緩存一致性和超低延遲，備受數據中心SoC開發(fā)者的青睞。該標準擁有卓越的計算卸載能力，與PCI Express兼容，釋放了無限的設計可能。此外，CXL標準還兼?zhèn)涞凸奶匦?，對于滿足現代數據中心的高能耗需求至關重要，據統(tǒng)計，數據中心的能源消耗量約占全球能源的1%?？梢哉f，CXL標準不僅是技術的革新，更是未來數據中心節(jié)能減碳的重要推手。

超高帶寬CXL 2.0數據交換芯片

XConn的CXL 2.0數據交換芯片提供了比競爭對手高出兩倍的帶寬，并且能夠實時或近實時做出響應。在設計數據交換芯片時，XConn深知讓來自不同廠商的不同設備能夠相互通信的關鍵在于其可靠性。對于數據中心的每個組件而言，可靠性、可用性和可服務性（RAS）都是不容忽視的關鍵屬性。

要想盡可能地減少互操作性問題，就離不開成熟可靠的IP。在IP方面，XConn選擇向新思科技尋求幫助，因為我們的CXL控制器和PHY應用非常廣泛，并獲得了眾多企業(yè)的高度認可。除了具有RAS功能的CXL 2.0控制器和PCIe 5.0 PHY IP，XConn還使用了用于CXL的新思科技驗證IP。XConn團隊與新思科技的多個工程團隊密切合作，在爭取將CXL數據交換芯片快速推向市場的過程中，得到了強有力的支持。

為了最小化互操作性問題，業(yè)界普遍采用經驗證的IP。XConn選擇新思科技作為其IP供應商，因為我們的CXL控制器和PHY在行業(yè)中已經得到了非常廣泛的應用，并得到了許多公司的驗證。除了具備RAS功能的CXL 2.0控制器和PCIe 5.0 PHY IP外，XConn還使用了用于CXL的新思科技驗證IP。

XConn團隊與新思科技的各個開發(fā)團隊緊密合作，在將CXL數據交換芯片推向市場的過程中得到了充分支持。他們憑借出色的技術實力和專業(yè)知識，成功打造了一款具備卓越性能和可靠性的CXL數據交換芯片，為數據中心的高效運行提供了有力保障。

開發(fā)基于CXL 3.0的下一代數據交換芯片

XConn正在研發(fā)基于CXL 3.0和PCIe 6.0的下一代數據交換芯片設計，這兩項技術將提供雙倍帶寬并降低延遲。XConn未來還將繼續(xù)與新思科技合作，并將新思科技的CXL 3.0和PCIe 6.0 IP用于其新設計。

隨著數據量和數據中心需求的迅速增長，CXL標準將在數據中心的發(fā)展中發(fā)揮越來越重要的作用。XConn的CXL數據交換芯片是CXL生態(tài)系統(tǒng)中的關鍵元素，助力打造HPC和AI應用的美好未來。