“數(shù)據(jù)中心市場一觸即發(fā)
日前，三星推出了第一個(gè)開源軟件解決方案——可擴(kuò)展存儲器開發(fā)套件(SMDK)專門設(shè)計(jì)用于支持Compute Express Link(CXL)內(nèi)存平臺。這是繼三星在今年5月推出首個(gè)支持CXL標(biāo)準(zhǔn)的DDR5內(nèi)存后，針對CXL技術(shù)發(fā)展的又一推動。
三星電子內(nèi)存產(chǎn)品規(guī)劃團(tuán)隊(duì)副總裁Cheolmin Park在新聞稿中表示：“為了讓數(shù)據(jù)中心和企業(yè)系統(tǒng)順利運(yùn)行像CXL這樣的下一代內(nèi)存解決方案，開發(fā)相應(yīng)的軟件是必要的。”
此前BusinessKorea有報(bào)道指出，隨著美國科技巨頭包括亞馬遜、Facebook、微軟和谷歌將數(shù)據(jù)中心投資增加約40%，韓國DRAM大廠三星電子服務(wù)器芯片市場受益。另外，三星方面也曾表示，由于數(shù)據(jù)中心投資增加和新應(yīng)用，5G和數(shù)據(jù)中心的儲存芯片需求將增加。
在這種情況下，布局?jǐn)?shù)據(jù)中心市場不足為奇，但為什么CXL能成為數(shù)據(jù)中心市場的寵兒？在互聯(lián)技術(shù)上的布局對于服務(wù)器芯片廠商來說又意味著什么？
互聯(lián)技術(shù)之于數(shù)據(jù)中心的重要性
隨著數(shù)據(jù)中心市場的發(fā)展，以英特爾、英偉達(dá)、AMD為代表的巨頭芯片企業(yè)都開始紛紛圍繞著數(shù)據(jù)中心芯片進(jìn)行了布局，在這個(gè)過程中，以CPU而聞名的英特爾和AMD開始向GPU領(lǐng)域拓展，憑借GPU而崛起的英偉達(dá)也開始涉足CPU市場。
而基于CPU、GPU等服務(wù)器芯片的特性，他們在數(shù)據(jù)中心當(dāng)中也承擔(dān)著不同的角色——CPU適用于一系列廣泛的工作負(fù)載，適合用于處理從串行計(jì)算到數(shù)據(jù)庫運(yùn)行等類型的工作；GPU則常作為并行處理器，以便能夠處理越來越多的應(yīng)用程序。而這也意味著，大量的數(shù)據(jù)需要在CPU和GPU之間進(jìn)行高速傳遞。
但事實(shí)情況是，根據(jù)企業(yè)存儲技術(shù)發(fā)布的一篇文章顯示，在2021 Persistent Memory+Computational Storage Summit會議中主題為《Futureof Persistent Memory,DRAM and SSD Form Factors Aligned with New SystemArchitectures》的演講中曾指出，從2012-2019年，服務(wù)器CPU核心（從8核到64核）增長了8倍，而Pin引腳數(shù)量（從LGA-2011到4094/4189）和內(nèi)存通道數(shù)（從4到8）僅增長了2倍，PCIe lane（從40到64，如果是AMD則按照雙路中每CPU支持來算）甚至不到2倍。也就是說I/O跟不上計(jì)算密度的增長。
因此，與數(shù)據(jù)中心相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)也受到了服務(wù)器芯片廠商的關(guān)注。
DIGITIMES Research分析師翁書婷曾表示表示，業(yè)者為提高兩芯片間的數(shù)據(jù)傳輸效率，英特爾、AMD與英偉達(dá)數(shù)據(jù)中心CPU與GPU產(chǎn)品線，著重于高速互連介面的創(chuàng)新。
為此，這些芯片巨頭廠商都在互聯(lián)技術(shù)方面展開了新的探索。英偉達(dá)開發(fā)并推出了NVLink，NVLink采用點(diǎn)對點(diǎn)結(jié)構(gòu)、串列傳輸，用于CPU與GPU之間的連接，也可用于多個(gè)NVIDIA圖形處理器之間的相互連接。
在英偉達(dá)提出這種“新”的互聯(lián)方式之處，IBM給予了他們很多支持，根據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，IBM曾將NVlink 1.0添加到他們基于Power8+微架構(gòu)的Power處理器上，這一舉措使得P100可以直接通過NVlink于CPU相連，而無需通過PCIe。
與此同時(shí)，AMD也推出了名為Infinity Fabric的互聯(lián)架構(gòu)，這是AMD于2016年公布的一個(gè)基于HyperTransport擴(kuò)展而來的技術(shù)，被用于CPU之間、GPU之間以及CPU和GPU之間的互聯(lián)。根據(jù)AMD方面的展示來看，其最新的Infinity Fabric 3.0已經(jīng)可以將EPYC CPU與Radeon聯(lián)合工作，每路EPYC CPU搭配4組Radeon Instinct加速卡亦沒有問題。
CXL技術(shù)則是英特爾所主張的用于數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)技術(shù)，這原是英特爾的一個(gè)內(nèi)部項(xiàng)目，他們希望底層基于PCIe而發(fā)展的CXL，可消除CPU與設(shè)備、CPU與存儲之間的計(jì)算密集型工作負(fù)載的傳輸瓶頸，創(chuàng)建一個(gè)可以支持加速器、I/O、緩存和內(nèi)存的接口，以服務(wù)于下一代高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)中心。簡單來講，CXL的作用是使得異構(gòu)處理器之間的內(nèi)存調(diào)用變得方便，數(shù)據(jù)交換更快。
2019年3月13日，英特爾攜手阿里巴巴、思科、戴爾EMC、Facebook、谷歌、HPE、華為以及微軟宣布成立Compute Express Link(CXL)開放合作聯(lián)盟，旨在共同合作開發(fā)CXL開放互連技術(shù)并制定相應(yīng)規(guī)范，促進(jìn)新興應(yīng)用模式的性能突破，同時(shí)支持面向數(shù)據(jù)中心加速器和其他高速增強(qiáng)的開放生態(tài)系統(tǒng)。同年7月，隨著AMD宣布加入CXL開放合作聯(lián)盟，我們看到，CXL這種技術(shù)正在被越來越多的廠商所認(rèn)同。
針對CXL的布局計(jì)劃
從CXL開放合作聯(lián)盟的發(fā)展動態(tài)中，可以探視到芯片廠商對于CXL技術(shù)的推進(jìn)情況——在CXL開放合作聯(lián)盟成立之初，CXL 1.0標(biāo)準(zhǔn)也同時(shí)推出，該標(biāo)準(zhǔn)制定了I/O協(xié)議、允許設(shè)備間共享內(nèi)存的內(nèi)存協(xié)議以及保有一致性的接口標(biāo)準(zhǔn)。在接口規(guī)格上，CXL可兼容PCIe 5.0，最高帶寬可達(dá)128GB/s幾乎能夠滿足當(dāng)時(shí)所有的數(shù)據(jù)傳輸需求。
在2020年11月，CXL聯(lián)盟又發(fā)布了CXL 2.0規(guī)范，2.0規(guī)范增加了內(nèi)存池的支持，以最大限度地提高內(nèi)存利用率，并且提供了對持久性內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)化管理，允許與DDR同時(shí)運(yùn)行，從而可以釋放DDR用于其他用途。并且CXL 2.0規(guī)范也向后兼容CXL 1.1和CXL 1.0。
除了聯(lián)盟發(fā)布的動向外，從個(gè)別廠商的動作上看，致力于CXL發(fā)展的Rambus也開了戰(zhàn)略布局，他們推出面向數(shù)據(jù)中心的“CXL內(nèi)存互聯(lián)(CXL Memory Interconnect)計(jì)劃”。同時(shí)，今年6月，Rambus還宣布完成了對AnalogX和PLDA兩家公司的收購，Rambus在其新聞稿中稱，對PLDA和AnalogX的收購提供了我們關(guān)鍵的產(chǎn)品和專業(yè)技術(shù)，增強(qiáng)了公司在服務(wù)器內(nèi)存接口芯片方面的領(lǐng)先地位，進(jìn)一步加速了為下一代數(shù)據(jù)中心提供創(chuàng)新CXL互連解決方案的路線圖。
除此之外，作為CXL聯(lián)盟的早期成員，Astera Labs為解決以數(shù)據(jù)為中心應(yīng)用系統(tǒng)的性能瓶頸推出了新的產(chǎn)品，全新的Aries Compute Express Link（CXL 2.0）Smart Retimer（PT5161LX、PT5081LX）產(chǎn)品系列是面向低時(shí)延的CXL.io連接方案，也是其布局新領(lǐng)域的首款解決方案。
一觸即發(fā)的服務(wù)器芯片市場較量
當(dāng)初英特爾牽頭成立CXL開放合作聯(lián)盟之時(shí)，就曾被認(rèn)為是與英偉達(dá)NVLink技術(shù)相抗衡。在這種競爭之下，我們看到圍繞著數(shù)據(jù)中心芯片市場的較量也將一觸即發(fā)。
眾所周知，CPU、GPU和FPGA等芯片都將在數(shù)據(jù)中心市場中發(fā)揮巨大的作用，為此，英特爾、AMD和英偉達(dá)都針對自己的“短板”進(jìn)行了補(bǔ)充，在這個(gè)過程當(dāng)中所發(fā)生的巨額并購（包括英特爾收購Aletra、AMD計(jì)劃收購賽靈思以及英偉達(dá)計(jì)劃收購Arm），都被業(yè)務(wù)視為是他們?yōu)闆Q戰(zhàn)數(shù)據(jù)中心市場而進(jìn)行的布局。
以英特爾和英偉達(dá)為例，從他們推出的產(chǎn)品進(jìn)程上看，以CPU見長的英特爾在去年推出了首款數(shù)據(jù)中心的獨(dú)顯產(chǎn)品；英偉達(dá)則是在今年4月，推出了其基于Arm的數(shù)據(jù)中心CPU，據(jù)英偉達(dá)介紹，該芯片是專為大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載設(shè)計(jì)的，預(yù)計(jì)將于2023年在英偉達(dá)的產(chǎn)品中使用。
在他們圍繞著多計(jì)算架構(gòu)芯片展開競爭的同時(shí)。作為這些芯片之間溝通的橋梁，在互聯(lián)技術(shù)方面的競爭或許也預(yù)示著他們在服務(wù)器芯片市場領(lǐng)域的爭斗也進(jìn)入到了決勝階段。
根據(jù)英特爾在2021 hot chip上的演講顯示，市場將在2022年真正看到的CXL 1.0/1.1設(shè)備。從英偉達(dá)方面來看，其所推出的基于Arm架構(gòu)而開發(fā)的數(shù)據(jù)中心CPU采用了第四代NVLink互聯(lián)技術(shù)，據(jù)了解，這一技術(shù)能夠提高Grace CPU和NVDIA GPU之間的連接速度最高達(dá)到900GB/s，使總帶寬比目前最先進(jìn)的服務(wù)器高30倍。
除了在CPU、GPU、FPGA領(lǐng)域的較量外，這些芯片廠商還認(rèn)為DPU將在數(shù)據(jù)中心市場大有可為。而互聯(lián)技術(shù)在DPU上也同樣重要，以CXL為例，福布斯曾在其發(fā)表的一篇文章中提到，在PCIe物理層上工作的CXL將為內(nèi)存提供新的功能。與NVMe-oF、DPU和特殊處理器相結(jié)合，新的可組合內(nèi)存和存儲體系結(jié)構(gòu)以及計(jì)算存儲都是可用的。
從這一點(diǎn)上看，互聯(lián)技術(shù)已經(jīng)成為了數(shù)據(jù)中心發(fā)展過程中一個(gè)不可忽視的領(lǐng)域。同時(shí)，我們也認(rèn)識到了，圍繞著服務(wù)器芯片市場的競爭已經(jīng)不僅僅局限于芯片本身的性能，他們也正在向更多領(lǐng)域進(jìn)行延伸（還包括在各大芯片廠商在封裝方面的探索），在這些方面的突破，也或許能夠成為他們未來在服務(wù)器芯片市場競爭中的利劍。
寫在最后
在上文中，我們曾提到第一代CXL與32 Gbps PCIe 5.0保持一致。而在前不久，PCI-SIG確認(rèn)，PCIe 6.0規(guī)范的0.7版已正式向其成員發(fā)布，PCI-SIG組織已經(jīng)批準(zhǔn)了PCIe 5.0標(biāo)準(zhǔn)，并計(jì)劃在2021年發(fā)布完整的PCIe 6.0規(guī)范。9月，據(jù)外媒報(bào)道稱，PCI-SIG和CXL Consortium宣布已簽署MOU（諒解備忘錄）。該諒解備忘錄的目的是在兩個(gè)組織之間建立一個(gè)溝通系統(tǒng)，以便在共同感興趣的領(lǐng)域進(jìn)行一致的聯(lián)合消息傳遞和營銷。因此，我們或許可以推測，CXL 2.0將在PCIe 6.0的推進(jìn)中起到關(guān)鍵的驅(qū)動因素。
與此同時(shí)，被視為與CXL能夠并駕齊驅(qū)的NVLink也在不斷升級。從這兩個(gè)陣營的競爭上看，或許我們可以認(rèn)為，目前在互聯(lián)技術(shù)上的爭奪，將會影響未來他們在數(shù)據(jù)中心市場的地位。
可以預(yù)見，隨著數(shù)據(jù)中心逐漸接近大規(guī)模落地的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，這些芯片廠商們的競爭也進(jìn)入到了白熱化的階段。
