大廠相挺 新興CXL元件開始嶄露頭角
2021-12-07
作者
Gary Hilson，EE Times特約記者
儘管CXL還未成為主流，隨著Intel、AMD和Arm等伺服器平台開始支援CXL，這個市場也應該要開始重視了...
稍早之前美光(Micron Technology)宣佈放棄進一步開發3D XPoint記憶體，轉而專注於快速興起的CXL (Compute Express Link)互連標準相關產品，引發業界不少關注。不過美光並非第一家投入CXL相關產品的公司。
Rambus也在整合其廣泛的智財，並進行一些收購，以因應快速成長的CXL市場。三星最近也宣佈推出高性能DRAM模組；三星的DDR5 DRAM記憶體模組專門用於資料密集型應用，例如人工智慧(AI)和高性能運算(HPC)，這類應用均需要能夠顯著擴充記憶體容量和頻寬的伺服器系統。
自2019年CXL聯盟成立以來，三星一直與多家資料中心、伺服器和晶片製造商合作開發下一代介面技術；該公司副總裁暨資料中心平台事業群負責人Cheolmin Park表示，他們已收到來自一些大型資料中心與OEM客戶的不少正面回饋與大量合作提案，這些客戶感興趣的一些新興應用均要求記憶體容量和頻寬的擴充。
「要在系統層級提升頻寬和容量，我們的結論是以DRAM為基礎的CXL記憶體擴充會是最佳解決方案；」Park預期，三星與客戶就CXL和DDR進行的合作會在今年下半年開始展現成果，「我們預期整個市場對三星CXL記憶體的需求將持續穩步成長。」
促進該市場發展的原因在於，用於實現CXL的技術(如PCIe介面)已經驗證並廣泛商業化，「這類似於將DDR控制器整合到應用處理器(AP)或CPU中，將DDR介面與CXL控制器整合在一起，應該也不會有什麼困難；」但他也指出，要讓支援CXL介面的加速器和網路介面卡保持點對點通訊或直接記憶體存取(DMA)的穩定性，可能會是個挑戰。
Park表示，三星將提供的CXL記憶體會透過添加一個CXL層，來最佳化現有PCIe基礎設施，從而滿足客戶對擴充記憶體的需求。他們還將提供CXL記憶體軟體開發套件(CMDK)，確保其性能、系統可靠性、軟體環境和安全性與傳統記憶體系統相當。
他表示，三星選擇在DRAM中採用DDR 5，是因為該公司預期到2022年伺服器系統實際支援CXL時，以CXL為基礎的DRAM將成為主流；「我們預期在頻寬、容量擴充、速度、可靠性以及能效方面，DDR 5將是最具成本效益的解決方案。」
儘管CXL還未成為主流，但Park表示，隨著Intel、AMD和Arm等伺服器平台開始支援CXL，這個市場也應該要開始重視了；「市場對CXL記憶體的需求正在增加，我們相信現在是主機和元件製造商通力合作，為CXL打造廣泛生態系統的最佳時機。」他也表示，三星將繼續探索如何將CXL的應用擴展到DRAM之外，包括NAND和其他儲存級記憶體(SCM)。
市場研究機構IDC的固態儲存技術研究副總裁Jeff Janukowicz表示，人們對於透過擴充記憶體池來支援某些下一代工作負載有著濃厚興趣，無論是記憶體內資料庫還是AI和機器學習(ML)等新興應用，都對性能都有更高的要求。
「這些應用當然能讓CXL這樣的技術佔據一席之地並帶來一些優勢；」他表示，除了DRAM，一些SCM產品也轉而應用CXL介面也就不足為奇了。
記憶體並非CXL產品的唯一商機，例如CXL聯盟成員公司Microchip Technology是藉由其XpressConnect CXL 2.0重計時器(retimer)進入該市場，該產品支援AI、ML和其他運算任務所需的超低延遲訊號傳輸，從而滿足資料中心工作負載的高性能運算需求。
PCIe重計時器通常是一顆放置在PCB上的IC，可用於擴展PCIe匯流排的長度。重計時器能夠雙向輸出重新生成的訊號，就像一個新的PCIe元件，從而解決由互連、PCB和纜線變化引起的不連續性；這種不連續性會導致PCIe訊號不良。
CXL記憶體擴充為主機(CPU)提供了更多的主記憶體，可以滿足高容量工作負載的高性能要求，而CXL記憶體池最終支援分解與組合。
(圖片來源：Rambus)
對Rambus而言，CXL不僅僅是一種池化(pooling)記憶體，該公司透過整合IP來推動最近宣佈的CXL記憶體互連計畫(CXL Memory Interconnect Initiative)，以支援持續演進的資料中心架構，以及不斷成長與專門化的伺服器工作負載。
Rambus的IP核心部門總經理Matt Jones表示，透過收購CXL和PCIe數位控制器供應商PLDA以及PHY供應商AnalogX，該公司有效補強了伺服器記憶體介面晶片產品和專業。在本質上，Rambus的IP可以分為兩半，記憶體和晶片對晶片部分，後者包括Serdes介面；他指出：「這些收購案與該計畫完美契合。」
Jones表示，Rambus意識到資料中心的新架構正從作為運算單元的伺服器轉變為分解模型(disaggregated model)，這樣運算資源就可以進行「組合」(composed)以滿足不同工作負載的需求。一段時間以來，擴充或池化元件一直是該公司研究的方向。
他指出，CXL記憶體互連計畫是Rambus的努力成果，他們將一組各式各樣的功能區塊整合在一起，包括CXL、PCIe PHY，與主機處理器和其他元件介接的控制器，還有DDR記憶體PHY、與記憶體元件介接的控制器，以及先進的加密核心和安全通訊協議引擎，以實現安全的韌體下載，並利用完整性和資料加密(IDE)安全功能來防止資料篡改和實體攻擊。
Rambus研究員Steve Woo表示，隨著資料中心架構演進，該公司越來越重視保護半導體和資料路徑的安全性，自十年前展開的收購策略在該公司的CXL戰略中發揮重要作用。另外，位於主機處理器和實際DRAM之間，並與DIMM相連的緩衝記憶體晶片也扮演要角；「我們擁有優良的晶片產品陣容，具備所有可在CPU和實際記憶體元件之間扮演緩衝儲存角色的出色功能區塊。」
他指出，隨著新興資料架構的出現，運算不再是瓶頸。CXL技術支援在伺服器機箱外使用大型記憶體池，可以根據需要進行配置，並在完成任務後釋放資源；「這實際上關乎資料與資料移動，人們希望找到與CPU沒那麼緊密耦合的記憶體。」
責編：Judith Cheng
(參考原文：CXL Product Pipeline Gets Flowing，By Gary Hilson)
