新思科技助力业界首个CXL 2.0数据交换芯片首次流片即成功

AI聊天机器人回答复杂问题十分迅速、智能手机能播放高清视频不卡顿的核心，毋庸置疑是带宽的不断提高和数据中心的迅速崛起。市场对带宽的需求仍在不断增长，数据中心正在转向分散式架构，并在加速器上运行工作负载。Compute Express Link（简称CXL）是这些创新背后的核心技术。CXL是一种具有缓存一致性的从CPU到设备的互联技术，为处理器、内存扩展和AI加速器提供了强大的连接能力。

XConn创立于2020年，在实现下一代人工智能和高性能计算（HPC）应用方面表现突出，该公司的使命是通过高性能、高能效、可扩展且经济高效的互连解决方案，加快数据中心和HPC的人工智能计算速度。

最近，XConn公司宣布其XC50256 CXL 2.0数据交换芯片在FinFET工艺上实现了首次流片成功。这款CXL数据交换芯片专为数据中心和内存池应用而设计，旨在实现最高吞吐量、最低延迟和最低功耗。这款创新型产品采用了新思科技的CXL 2.0控制器和PCIe 5.0 PHY IP。通过在复杂的数据交换芯片中内置对PCIe的支持并实施CXL，XConn致力于为客户提供一条更加顺畅的CXL采用之路。那么，XConn这款业界首个CXL数据交换芯片是如何开发的？下文一起来探讨一下。

数据中心架构设计为何发生改变

PC和笔记本电脑过去经常用于处理繁重的计算工作负载，但在如今这个AI驱动的数字世界中，数据中心成为了处理这些工作的主力设备。据statista预测，到2025年，全球数据生成量预计将达到180 ZB。对于管理者海量信息的数据中心而言，高带宽和低延迟成了保持数字世界正常运转的重要基石。

随着数据需求的不断增长，数据中心架构正在发生变革。超大规模世界正朝着解耦的方向发展：将计算、存储和网络等同质资源分别置于不同模块中，并以光互连的方式进行连接，然后由中央智能单元负责确定并从每个模块中提取所需的数据。这种架构有利于充分释放剩余资源，使其能够用于处理其他工作负载。

得益于分散化趋势，内存池化成为可能，并且在数据中心内发挥越来越重要的作用。传统的数据中心架构中，每个服务器都有自己独立的内存集合，运行在上面的任何应用程序只能访问这些特定内存，这限制了单个应用程序能使用的内存量。

然而，如今的数据驱动型应用，如ChatGPT等大型语言模型（LLMs），对内存的需求极为旺盛。不论为特定服务器分配内存资源，这些大型应用总会不够用并需要更多。因此，解决这一困境的最佳方式就是打破内存壁垒，允许多台服务器之间共享和集中内存资源。

当运行在特定服务器上的任何程序都能根据应用需求访问内存池时，整体的内存使用效率会大大提高。即使请求的内存量很大，内存池也有TB级容量，可以支持大型内存应用。这样，无论是大型语言模型还是其他数据密集型应用，都能获得所需的内存，从而充分发挥性能，实现高效的数据处理和分析。

在数据中心架构中，加速器扮演着举足轻重的角色。CXL技术提供了直达内存的通道，让加速器和处理器能够访问相同数据。这种方式不仅避免了数据在系统内的冗余复制，还通过CXL的智能内存管理，实现了内存的动态分配和释放。这意味着，当应用程序需要内存时，CXL会及时提供所需资源；而当应用程序完成任务后，CXL会迅速回收这些内存，以供其他应用使用。这种高效的内存管理策略不仅降低了延迟，还减少了软件开销，使系统能够更好地处理Multi-Die系统中的die-to-die通信。随着Multi-Die系统在数据中心的应用日益广泛，CXL技术的这一优势将变得更加重要和突出。

CXL标准凭借其缓存一致性和超低延迟，备受数据中心SoC开发者的青睐。该标准拥有卓越的计算卸载能力，与PCI Express兼容，释放了无限的设计可能。此外，CXL标准还兼备低功耗特性，对于满足现代数据中心的高能耗需求至关重要，据统计，数据中心的能源消耗量约占全球能源的1%。可以说，CXL标准不仅是技术的革新，更是未来数据中心节能减碳的重要推手。

超高带宽CXL 2.0数据交换芯片

XConn的CXL 2.0数据交换芯片提供了比竞争对手高出两倍的带宽，并且能够实时或近实时做出响应。在设计数据交换芯片时，XConn深知让来自不同厂商的不同设备能够相互通信的关键在于其可靠性。对于数据中心的每个组件而言，可靠性、可用性和可服务性（RAS）都是不容忽视的关键属性。

要想尽可能地减少互操作性问题，就离不开成熟可靠的IP。在IP方面，XConn选择向新思科技寻求帮助，因为我们的CXL控制器和PHY应用非常广泛，并获得了众多企业的高度认可。除了具有RAS功能的CXL 2.0控制器和PCIe 5.0 PHY IP，XConn还使用了用于CXL的新思科技验证IP。XConn团队与新思科技的多个工程团队密切合作，在争取将CXL数据交换芯片快速推向市场的过程中，得到了强有力的支持。

为了最小化互操作性问题，业界普遍采用经验证的IP。XConn选择新思科技作为其IP供应商，因为我们的CXL控制器和PHY在行业中已经得到了非常广泛的应用，并得到了许多公司的验证。除了具备RAS功能的CXL 2.0控制器和PCIe 5.0 PHY IP外，XConn还使用了用于CXL的新思科技验证IP。

XConn团队与新思科技的各个开发团队紧密合作，在将CXL数据交换芯片推向市场的过程中得到了充分支持。他们凭借出色的技术实力和专业知识，成功打造了一款具备卓越性能和可靠性的CXL数据交换芯片，为数据中心的高效运行提供了有力保障。

开发基于CXL 3.0的下一代数据交换芯片

XConn正在研发基于CXL 3.0和PCIe 6.0的下一代数据交换芯片设计，这两项技术将提供双倍带宽并降低延迟。XConn未来还将继续与新思科技合作，并将新思科技的CXL 3.0和PCIe 6.0 IP用于其新设计。

随着数据量和数据中心需求的迅速增长，CXL标准将在数据中心的发展中发挥越来越重要的作用。XConn的CXL数据交换芯片是CXL生态系统中的关键元素，助力打造HPC和AI应用的美好未来。

审核编辑：刘清