在算力需求爆炸式增长的今天,CPU与加速器之间的互联瓶颈已成为制约性能的关键因素。CXL(Compute Express Link)凭借其高带宽、低延迟和内存一致性的优势,正被业界视为下一代异构计算的“通用语言”——它不仅能无缝兼容PCIe生态,更通过硬件级内存池化、资源共享等能力,彻底打破“内存墙”与“IO墙”的桎梏。
从英特尔、AMD等芯片巨头的全力押注,到阿里云、浪潮等云计算和服务器厂商的场景化部署,CXL生态已呈现“诸侯林立”之势,需要多久能完成从“技术领先”到“江湖一统”的跨越?
一、产业生态:国内外大厂的布局与产品进展
阿里云PolarDB:基于CXL的性能突破
阿里云在CXL技术的商业化应用方面处于领先地位。2025年2月,阿里云表示,即将于下半年发布全球首款基于CXL交换机的数据库专用服务器。利用CXL高速互联技术,进一步提升三层分离架构下计算与内存之间的通信带宽与效率。与传统的RDMA高速网络相比,CXL技术将性能提升了一个数量级,跨机交互延迟缩短至百纳秒级别。并且在相同配置下,PolarDB的扩展性提升了三倍,整体成本降低了50%。
阿里云PolarDB AI版本深度集成大模型算子,实现了在线推理吞吐量10倍的提升,同时部署成本大幅下降。以配备单根256GB内存、连接7台物理机的CXL Switch内存池的PolarDB数据库为例,一个机柜可以支持16TB的内存容量,这时,每台物理机都可以使用这16TB内存容量。这种内存池化技术不仅提升了数据库的扩展性,还显著降低了跨机交互的延迟和传输开销,有效解决性能瓶颈问题。
海光:国产CPU的CXL 2.0突破
作为国内X86架构处理器的代表厂商,海光近年来在CXL领域取得了显著进展。2025年5月其最新旗舰级CPU——海光C86-5G,不仅在硬件规格上实现全面升级,更首次支持CXL 2.0协议。该处理器拥有128个物理核心和512线程,采用四路SMT技术(每个核心可处理四个线程),性能直追Intel和AMD的旗舰芯片。
此外,C86-5G集成了AVX-512指令集,并支持16通道DDR5-5600内存,相比前代产品,其内存带宽和容量均有显著提升。值得注意的是,虽然C86-5G的PCIe 5.0通道数官方未明确披露,但上一代C86-4G已拥有128条PCIe 5.0通道,与AMD第四代EPYC 7004芯片相当。这一配置为加速器、NVMe存储和高速网络提供了充足的带宽支持。更重要的是,C86-5G对CXL 2.0的支持,不仅使其在高性能计算环境中能够实现更高效的数据传输和资源利用,还能在信创行业中继续跟上世界领先技术。
华为:积极布局,从未缺席
华为持续积极参与CXL产业生态。其最新专利展示了一种具有高度可扩展性的处理器架构,原生支持CXL技术。该架构具备更高带宽和更低延迟的特性,能显著提升数据访问效率。简而言之,CXL技术支持动态内存分配和优先级调度,最大化资源利用率,从而在实际应用中带来显著性能提升。
据专利描述,数据处理的有效带宽可达PCIe的4倍,而延迟则可降低至原先的40%以下。这将极大提升CPU与加速器的协作效率,满足各类高性能应用的需求。
服务器及硬件厂商
浪潮: 在CXL生态中积极布局服务器硬件,推动产品线向异构计算方向演进,支持多加速器协同计算。2025年,浪潮已正式向市场推出元脑系列CXL服务器产品。
联想与新华三: 这两家厂商在CXL生态中也扮演着重要角色。联想在其服务器平台中集成CXL技术,优化内存池化能力;新华三则在存储领域推出支持CXL内存池扩展的整机方案,助力AI算力扩展。这两家产品在2025年都即将上市。
澜起科技: 已推出多款CXL相关产品,包括全球首款符合CXL 2.0规范的MXC(CXL内存扩展控制器芯片)芯片和PCIe 5.0/CXL 2.0 Retimer芯片。
江波龙: 推出的CXL 2.0内存拓展模块支持企业级应用,通过PCIe 4.0接口实现内存扩展,为AI训练和推理场景提供高带宽、低延迟的存储解决方案。
国际厂商的布局与生态构建
Intel: 其至强系列Sapphire Rapids处理器(2025年发布)已支持CXL 2.0协议,并计划于2025年底推出支持CXL 3.1的版本。新版本引入可信安全协议(TSP),支持基于虚拟化的可信执行环境(TEE),以处理机密计算工作负载。
AMD: Turin处理器(2024年发布)已支持CXL 2.0协议,并计划在2025年底发布支持CXL 3.1的产品。其FPGA产品线率先支持了CXL 2.0。
Marvell: 在CXL Switch和Retimer芯片上持续创新,为多加速器互联提供关键硬件支持。目前已有样片可以获得。
Astera Labs: 早在2024年就推出了业界首个CXL 2.0 Memory Accelerator SoC Platform。作为纳斯达克市场为数不多的CXL概念股,Astera Labs的股价走势很好地反映了市场的预期。
三星与SK Hynix: 作为全球领先的存储厂商,已推出CXL兼容的DRAM产品。三星的512GB CXL DRAM内存模组采用澜起科技的MXC芯片,支持CXL 2.0协议,内存容量是传统产品的四倍,系统延迟仅为五分之一。SK Hynix则通过CXL内存扩展器,为AI训练和推理提供高带宽、低延迟的存储解决方案。据悉,两家即将推出自己的CXL控制器芯片。
二、技术演进:CXL与GPU Memory
CPU领域如何利用CXL,已有大量文章和案例阐述,此处不再赘述。而在GPU Memory领域,CXL的应用同样展现出巨大潜力。 英伟达作为CXL联盟成员,已前瞻性地探索利用CXL降低成本:
案例一:
NVIDIA L40S GPU测试数据显示,2个L40S GPU搭配CXL内存后,内存需求从2560GB降至1024GB,CPU利用率从65%降至25%,瓶颈效应显著缓解。
案例二:
英伟达早已认识到CXL技术对AI推理场景的重要性。如今,随着DeepSeek等大模型采用的算法(如Prefill/Decode分离),高频数据可置于HBM,而低频数据则可存放于CXL内存中,从而显著降低硬件成本。
三、CXL与UALink协同支撑AIDC的Scale Up
在AI驱动的数据中心(AIDC)中,Scale Up(垂直扩展)是应对大模型训练和推理需求的关键。CXL与Ultra Accelerator Link (UALink) 通过互补的互联架构,共同构建了高效能扩展网络。
CXL的资源扩展和组网能力
CXL通过共享内存池(Memory Pool)和缓存一致性协议,实现CPU与加速器间的高效内存共享。例如,CXL 3.1协议支持多主机访问同一内存池,使得单台服务器的算力可扩展至数百个GPU节点。这种架构在训练大语言模型时,可将训练效率提升至传统PCIe架构的5倍以上。同时,CXL在机柜内的组网能力同样是未来数据中心解耦的关键所在。需特别指出,CXL最大可支持4096个节点组网,远超NVLink。
UALink的专一扩展设计
UALink则专注于GPU节点之间的高速互联。其基于以太网的物理层设计,结合高带宽、低延迟的Switch组网模式,使多个加速器节点得以无缝连接。当前标准支持1024个节点组网,规模同样超越NVLink。
协同效应与行业应用
CXL与UALink的结合形成了“双轮驱动”的扩展模式:在AIDC中,CXL主要负责内存共享和CPU侧的组网,而UALink则专注于GPU间的互联。这种协同架构不仅降低了硬件成本,还通过统一的软件栈极大简化了资源调度。
四、2026年:CXL技术的规模化拐点
2026年被视为CXL技术发展的关键拐点。随着CXL 2.0产品日益成熟,以及3.1和3.2规范的逐步完善,其规模化应用将加速。据Yole预测,到2028年,支持CXL协议的数据中心服务器占比将达到50%。全球CXL市场规模将突破150亿美元,其中存储和内存扩展模块占比超60%。
CXL产业生态的快速发展
到2026年,CXL产业生态将更加成熟。全球已有250多家厂商参与CXL联盟,涵盖Intel、AMD、Marvell、Samsung、SK Hynix、澜起科技、江波龙、华为、浪潮、联想、新华三、海光等。这些厂商在CXL芯片、Switch、内存扩展模块、存储设备等方面均有深度布局,形成了完整的产业链。
CXL产品层出不穷
2026年,CXL产品线将更加丰富多元。例如,Marvell的Structera近内存加速器(2024年7月发布)已支持CXL 2.0,为车载AI边缘计算提供了新思路。三星的CXL内存扩展器持续为AI训练和推理提供高带宽、低延迟的解决方案。此外,CXL Switch、Retimer芯片、内存扩展卡、存储设备等产品将不断涌现,满足不同应用场景的多样化需求。
CXL在2026年迎来拐点
2026年,CXL将确立其在算力基础设施中的核心地位。其通过内存池化、缓存一致性、低延迟等特性,有效解决了“内存墙”、资源孤岛和扩展性限制三大关键问题,为高效AI模型提供了更优的算力成本和资源利用率。届时,CXL将成为驱动AI算力基础设施变革的关键技术,为数据中心、云计算、边缘计算等领域带来革命性变化。
五、汽车:CXL的下一个蓝海市场?
2025年5月,大众汽车旗下软件公司CARIAD发表文章《The Fast Lane of Data: Leveraging PCIe in Modern Vehicle Architectures》,透露其计算平台将采用PCIe Switch。更早之前,高通第一代智能驾驶系统Ride 3.0,已率先在汽车行业使用PCIe Switch(Microchip PM43028B1)。这一趋势引人深思:相比PCIe Switch,CXL未来将替代整个PCIe Switch市场。并且,汽车领域对低延迟的要求极为严苛,而这恰恰是CXL的核心优势之一。汽车电子架构的演进,正为CXL开辟一个潜力巨大的新市场。
六、结语
从芯片到整机,从内存控制器到Switch芯片,从单机箱资源池化到跨机架异构计算,CXL的发展稳扎稳打。
随着CXL生态的不断完善,其应用边界将不断拓展,不再局限于服务器和AI领域,而是逐步渗透到自动驾驶、边缘计算乃至整个ICT产业。它将成为连接“算力”与“效率”的关键桥梁,成为推动行业深刻变革的“隐形推手”。
CXL的产业化进程印证了新一代互联协议发展的客观规律:十年前PCIe通过标准化接口实现主板组件互联,如今CXL正以相似的技术演进逻辑——在保持向下兼容性的前提下,通过协议层创新突破现有架构瓶颈。它凭借一步一个脚印的积累,规避了颠覆性变革带来的生态风险,但同时它正重塑整个行业的底层逻辑。
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