新華三重磅發布CXL-O光互連解決方案

  日前，紫光股份旗下新華三集團發布業界首個CXL-O(Compute Express Link Over Optical)光互連解決方案。這一創新成果突破了CXL 銅纜物理連接的距離限制，極大地提升了數據中心的高效性和靈活性。通過融合CXL與光學互連技術，實現了數據中心內跨服務器以及跨機柜的高效、長距離、低延遲的CXL連接，顯著提升整體計算性能與效率，解決了高性能計算中內存擴展與傳輸的難題，為數據中心領域樹立了新的技術標桿。

  CXL技術演進：優勢與挑戰并存

  作為基于開放標準的緩存一致性內存協議，CXL(Compute Express Link)旨在實現CPU、GPU、FPGA等計算單元之間的高速、高效互聯，并保證內存的一致性。CXL的出現解決了高性能計算中的瓶頸問題，包括內存容量、帶寬和I/O延遲等，為數據中心提供了強大的支持。

  CXL技術從誕生至今已歷經多個發展階段，CXL 1.x時代實現了計算架構的初步變革，但擴展內存僅限于單臺服務器內部，無法實現更大規模的擴展。CXL 2.0則引入了CXL交換機，打破了這一限制，實現了跨服務器的內存擴展和池化。如今CXL技術已步入3.x階段，進一步增強了交換機的級聯功能，有力推動了數據中心內部交互從以CPU為中心向以內存為中心的架構轉變，即所有的計算緊密圍繞數據執行，并且能夠保證所有設備cache的一致性。

CXL規范發布時間表

  在CXL 2.0和CXL 3.x時代，面對高性能計算的需求，傳統的銅纜連接技術因其信號衰減嚴重而限制了CXL的部署范圍和規模。此外，隨著數據中心架構的復雜化，如何確保各部件之間的高速、有效連接成為了一大挑戰。

  新華三CXL Over Optical光互連方案：打破連接距離桎梏

  當前業界的CXL方案研發中，主要面臨著以下技術難題：

  Receiver Detect(接收機檢測)：RC需要通過檢測50歐姆的負載來判斷是否有終端。在光鏈路環境下，其EP的50歐姆端接特性，無法傳遞給接收端。

  邊帶信號的傳輸：對于PERST(復位)、PRST(在位)、時鐘、I2C等低速邊帶控制信號，通常要求較高的精度和穩定性，而光信號的傳輸可能引入額外的噪聲或延遲，影響控制命令的準確執行。

  鏈路訓練：傳統的高速光學鏈路訓練策略難以適應CXL光學的特性，接收機對發送端的均衡參數的調整無法適應特定的光發射機，導致信號質量下降。此外，不同類型的光學元件，如VCSEL(垂直腔面發射激光器)、DML(直接調制激光器)、MZM(馬赫-曾德爾調制器)和EA(電吸收調制器)，各自擁有獨特的開/關特性和非線性響應，這增加了鏈路訓練設計的復雜性。

  基于在ICT領域的深厚技術積淀和完善的生態合作體系，新華三集團與上海曦智科技有限公司攜手，深度展開CXL與光學互連技術結合的研究，成功驗證了CXL 2.0光互連方案，以服務器作為host讀寫CXL switch內存的帶寬、延時、壓力測試等，同時驗證了帶控制信號輸出，如在位、時鐘、復位、I2C等低速信號的傳輸，在業界率先推出了CXL Over Optical(CXL-O)光互連解決方案。

機柜內和跨機柜光互連示意圖

  光互連技術具有無限帶寬潛力、超低延遲、高效節能和長距離傳輸等優勢，能夠有效解決傳統銅纜連接的局限性。光傳輸模塊與CXL PHY(物理層)接口的緊密協作，實現了從電信號到光信號的轉換，進而通過光載波在鏈路中高效傳輸。這一過程涉及光傳輸模塊的控制器接口，它負責將協議信號、總線信息和用戶數據編碼為光信號，同時具備解碼從光鏈路接收的控制信息，將其轉換回電信號供給PHY接口的能力。

CXL光傳輸模組原理

  突破連接距離限制：利用光學互連技術，實現了CXL連接的長距離、高效傳輸，極大地拓展了數據中心的布局靈活性。

  提升計算性能：通過優化內存擴展和傳輸機制，顯著提升了數據中心的計算性能和效率。

  降低總體擁有成本：內存池化和高效利用減少了冗余配置和能耗，降低了數據中心的運營成本。

  增強安全性：CXL協議本身支持完整性和數據加密，結合光學互連的物理隔離特性，進一步提升了數據傳輸的安全性。

  隨著人工智能、云計算、大數據等技術的快速發展，數據中心正面臨著廣闊的機遇。以算力×聯接理念為依托，新華三集團率先推出CXL-O光互連解決方案，不僅填補了業內的技術空白，也為數字化變革提供了強勁動力。展望未來，新華三將繼續秉持“精耕務實，為時代賦智慧”的理念，不斷致力于技術創新和產品研發，為數據中心的發展貢獻更多智慧和力量。