CXL 4.0与互连技术之战：AI内存如何重塑数据中心架构

CXL联盟于11月18日发布CXL 4.0规范，支持PCIe 7.0、128 GT/s传输速率和捆绑端口。Panmnesia推出首款CXL 3.2交换芯片。UALink、Ultra Ethernet、华为UB-Mesh展开竞争。

Blake Crosley
2 min read Disclaimer
CXL 4.0与互连技术之战：AI内存如何重塑数据中心架构

CXL 4.0与互连技术之战：AI内存如何重塑数据中心架构

2025年12月12日

2025年12月更新： CXL联盟于11月18日发布CXL 4.0规范，借助PCIe 7.0将带宽提升至128 GT/s，并引入捆绑端口特性，实现1.5 TB/s的连接带宽。Panmnesia开始提供业界首款支持端口路由的CXL 3.2交换芯片样片。与此同时，UALink计划于2026年底部署，华为则将UB-Mesh作为替代方案进行开源。

要点速览

CXL 4.0代表了新一代内存互连技术，能够在AI基础设施中实现超过100TB的内存池化，并支持缓存一致性。该规范的捆绑端口特性允许将多个物理端口聚合为单个逻辑连接，总带宽可达1.5 TB/s。Panmnesia的CXL 3.2交换芯片是首款实现端口路由（PBR）的硬件，可用于多机架AI集群。随着UALink、Ultra Ethernet和华为UB-Mesh在各自领域展开竞争，更广泛的互连技术格局进一步分化。

事件回顾

CXL联盟于2025年11月18日在SC25大会上发布了Compute Express Link 4.0规范。1该规范从PCIe 6.x（64 GT/s）升级到PCIe 7.0（128 GT/s），在保持CXL 3.x引入的256字节FLIT格式的同时，将可用带宽提升了一倍。2

CXL联盟主席、NVIDIA首席工程师Derek Rohde表示："CXL 4.0规范的发布为推进一致性内存连接树立了新的里程碑，带宽较上一代翻倍，并带来了强大的新特性。"3

四天前的11月12日，韩国初创公司Panmnesia宣布其PCIe 6.0/CXL 3.2交换芯片开始提供样片：这是首款实现CXL交换网络端口路由（PBR）的芯片。4

互连技术格局持续分化。UALink计划于2026年底在数据中心部署。华为宣布将开源其UB-Mesh协议，该协议旨在以统一标准取代PCIe、CXL、NVLink和TCP/IP。5

对基础设施的意义

内存变得可组合：CXL 4.0实现了大规模内存池化。需要数百TB内存的AI推理工作负载现在可以跨机架访问共享内存池并保持缓存一致性，而不仅限于单台服务器内部。

带宽匹配AI需求：CXL 4.0的x16链路捆绑端口在128 GT/s速率下，每个方向可提供768 GB/s带宽（设备与CPU之间总带宽达1.536 TB/s）。6大语言模型推理服务直接受益于这一能力。

多机架AI集群：CXL 3.2/4.0的端口路由允许交换芯片跨多个机架互连数千台设备，而无需承受长距离网络延迟。Panmnesia声称内存访问延迟仅为"两位数纳秒级"。7

标准碎片化风险：四种相互竞争的互连生态系统（CXL/PCIe、UALink、Ultra Ethernet、NVLink）迫使基础设施规划者押注赢家。今天采购的设备可能在2027年面临互操作性挑战。

技术细节

CXL 4.0规范

特性 CXL 3.x CXL 4.0
基础协议 PCIe 6.x PCIe 7.0
传输速率 64 GT/s 128 GT/s
FLIT大小 256B 256B
支持的Retimer数量 2 4
链路宽度选项 标准 新增原生x2
捆绑端口 否 是

捆绑端口架构

CXL 4.0的捆绑端口将多个物理CXL设备端口聚合为单个逻辑实体：8

  • 主机和Type 1/2设备可以组合多个物理端口
  • 系统软件将多个物理连接视为单一设备
  • 针对256B Flit模式优化，消除传统68B Flit的开销
  • 单个逻辑连接可实现1.5+ TB/s的总带宽

Panmnesia CXL 3.2交换芯片

首款CXL 3.2交换芯片包括：9

规格 详情
协议支持 PCIe Gen 6.0 + CXL 3.2混合
数据速率 64 GT/s
路由模式 PBR（端口路由）和HBR（层级路由）
CXL子协议 CXL.cache、CXL.mem、CXL.io
通道数 256通道高扇出
延迟 两位数纳秒级
向后兼容性 所有先前的PCIe/CXL代际

目标应用包括DLRM（深度学习推荐模型）、大语言模型推理、RAG工作负载和基于MPI的高性能计算仿真。

竞争性互连标准

标准 主导方 用途 带宽 规模 时间线
CXL 4.0 联盟 内存一致性 128 GT/s 多机架 2026年底-2027年
NVLink 5 NVIDIA GPU-GPU 1.8 TB/s 576 GPU 已上市
UALink 1.0 AMD主导联盟 加速器间互连 200 Gb/s/通道 1,024设备 2026年底
Ultra Ethernet UEC 横向扩展网络 基于以太网 万级端点 2026年+
UB-Mesh 华为 统一互连 1+ TB/s/设备 100万处理器 已开源

互连技术选型框架

何时使用哪种标准：

使用场景 最佳选择 原因
节点内GPU间互连 NVLink 最高带宽（1.8 TB/s），最低延迟
节点间GPU互连 UALink NVLink的开放标准替代方案
内存扩展 CXL 与CPU的缓存一致性，内存池化
横向扩展网络 Ultra Ethernet / InfiniBand 专为万级端点集群设计
中国统一生态 UB-Mesh 规避西方知识产权限制

UALink与CXL的定位

UALink与CXL并非直接竞争关系，它们服务于不同目的：10

  • UALink：用于加速器集群的GPU间扩展（纵向扩展）
  • CXL：CPU-内存一致性和内存池化（内存扩展）
  • Ultra Ethernet：跨数据中心的横向扩展网络

Synopsys产品管理副总裁Michael Posner解释道："UALink与PCIe和CXL协同工作，但只有UALink具有统一已分配资源的效果。UALink旨在连接您的主要GPU单元，实现GPU间扩展。"11

华为UB-Mesh

华为的替代方案旨在取代所有现有互连技术：12

  • 目标每设备带宽超过1 TB/s
  • 单跳延迟约150纳秒（从微秒级改善到纳秒级）
  • 同步加载/存储语义，而非基于数据包
  • 2025年9月宣布开源许可
  • "SuperNode"架构可扩展至100万处理器

鉴于地缘政治考量和现有标准的发展惯性，行业采用情况仍不确定。

未来展望

2026年底：UALink交换机进入数据中心；CXL 4.0产品开始提供样片。

2026年底-2027年：CXL 4.0多机架系统实现生产部署。13

2026年第四季度：Upscale AI计划交付UALink交换机。14

持续进行中：标准组织正在协调CXL、UALink和Ultra Ethernet的共存。华为的UB-Mesh在西方市场以外寻求采用。

互连技术格局至少到2027年仍将保持碎片化。没有单一标准能够满足所有使用场景：内存池化（CXL）、加速器扩展（UALink/NVLink）和网络交换（Ultra Ethernet/InfiniBand）。

关键要点

对基础设施规划者： - CXL 4.0实现跨机架100+ TB内存池的缓存一致性 - Panmnesia正在提供首款支持端口路由的CXL 3.2交换芯片样片 - 规划标准共存：CXL + UALink + Ultra Ethernet/InfiniBand - CXL 4.0生产系统部署时间线为2026年底至2027年

对运维团队： - CXL保持与先前代际的向后兼容性 - 端口路由简化多机架交换网络管理 - 跨交换机内存访问延迟为两位数纳秒级 - 关注Panmnesia、XConn等CXL交换机供应商的产品可用性

对战略规划： - 没有单一互连标准会"胜出"，因为不同层级服务于不同目的 - 内存池化使大规模AI推理成为可能 - 华为UB-Mesh主要为中国市场创建平行生态系统 - 2025-2026年的设备决策将影响到2030年的互操作性

参考文献

如需部署采用先进互连架构的AI基础设施，请联系Introl。

  1. CXL Consortium. "CXL Consortium Releases the Compute Express Link 4.0 Specification." November 18, 2025. ↩

  2. VideoCardz. "CXL 4.0 spec moves to PCIe 7.0, doubles bandwidth over CXL 3.0." November 2025. ↩

  3. Business Wire. "CXL Consortium Releases the Compute Express Link 4.0 Specification Increasing Speed and Bandwidth." November 18, 2025. ↩

  4. Business Wire. "Panmnesia Announces Sample Availability of PCIe 6.0/CXL 3.2 Fabric Switch." November 12, 2025. ↩

  5. Tom's Hardware. "Huawei to open-source its UB-Mesh data center-scale interconnect soon." August 2025. ↩

  6. Datacenter.news. "CXL 4.0 doubles bandwidth, introduces bundled ports for data centres." November 2025. ↩

  7. Panmnesia. "Press Release: PCIe 6.0/CXL 3.2 Fabric Switch." November 2025. ↩

  8. Blocks and Files. "CXL 4.0 doubles bandwidth and stretches memory pooling to multi-rack setups." November 24, 2025. ↩

  9. TechPowerUp. "Panmnesia Samples Industry's First PCIe 6.0/CXL 3.2 Fabric Switch." November 2025. ↩

  10. Semi Engineering. "New Data Center Protocols Tackle AI." 2025. ↩

  11. Synopsys. "Ultra Ethernet UaLink AI Networks." 2025. ↩

  12. ServeTheHome. "Huawei Presents UB-Mesh Interconnect for Large AI SuperNodes at Hot Chips 2025." August 2025. ↩

  13. Blocks and Files. "CXL 4.0 doubles bandwidth." November 2025. ↩

  14. HPCwire. "Upscale AI Eyes Late 2026 for Scale-Up UALink Switch." December 2, 2025. ↩

  15. EE Times. "CXL Adds Port Bundling to Quench AI Thirst." November 2025. ↩

  16. SDxCentral. "Compute Express Link Consortium debuts 4.0 spec to push past bandwidth bottlenecks." November 2025. ↩

  17. CXL Consortium. "CXL 4.0 White Paper." November 2025. ↩

You Might Also Like

浸没式冷却投资回报计算器：AI工作负载2-4年回本分析

浸没式冷却投资回报计算器：AI工作负载2-4年回本分析

英国AI走廊：伦敦新兴计算中心

英国AI走廊：伦敦新兴计算中心

水资源使用效率：无危机的AI数据中心冷却方案

水资源使用效率：无危机的AI数据中心冷却方案

申请报价_

告诉我们您的项目需求，我们将在72小时内回复。

> 传输完成
✓

请求已收到_

感谢您的咨询。我们的团队将审核您的请求并在72小时内回复。

排队处理中