CXLとは　PCIeの配線でCPUとメモリをつなぐ規格、サーバーのメモリ不足を補う

CXL（Compute Express Link）は、サーバーの中でCPUと、メモリやGPU、専用の演算装置をつなぐための規格です。グラフィックスカードやSSDをつなぐPCIeと同じ配線を使いながら、メモリとしてのやりとりを少ない遅れで行えるようにしました。業界団体のCXLコンソーシアムが規格を決めます。

なぜ外にメモリを足すのか

サーバーのCPUには、DDR5のメモリを差す口（チャネル）が決まった数だけあります。CPUのコアの数が増える一方で、差し口は大きくは増やせません。コア1つあたりのメモリの容量と帯域が足りなくなる問題が出てきました。

CXLを使うと、PCIeの差し口に、DRAMを載せた装置（CXLメモリ）をつなげます。CPUからは、普段のメモリより少し遠いだけの、同じ種類のメモリに見えます。複数のサーバーで1つのメモリの塊を分け合う「メモリプーリング」もできるようになります。

3つのやりとり

CXLは、3種類のやりとりの手順をまとめています。PCIeと同じ形で機器を設定する「CXL.io」、装置がCPUのキャッシュの中身をそろえて使う「CXL.cache」、CPUが装置のメモリを読み書きする「CXL.mem」です。CXLメモリは主にCXL.memを使います。

CXL 4.0の主な変更点（CXLコンソーシアムの資料から）

項目	内容
データの速さ	毎秒128ギガ転送。3.0版の2倍。PCIe 7.0の物理層を土台にする
信号の方式	4値の信号（PAM4）と、誤りを直す仕組みは3.0版を引き継ぐ
束ねたポート	複数のポートを1つに束ねて扱う。16本の束で片方向毎秒768ギガバイト、双方向で毎秒1.536テラバイト
保守の機能	起動時に、傷んだメモリの部分を予備に切り替える操作などを追加

製品の例

SKハイニックスは2025年4月、CXL 2.0に対応した96GBのメモリの装置「CMM-DDR5」について、顧客の認定を終えたと発表しました。普通のDDR5のモジュールと比べて容量が50%、帯域が30%増え、毎秒36ギガバイトでデータを処理できるとしています。32ギガビットのDRAMを使う128GBの品も、別の顧客と認定を進めていました。

SKハイニックスは同じ発表で、CXLを使うシステムの帯域を引き出すソフト「HMSDK」をLinuxに組み込んだと説明しています。

関連する用語

• PCIe：サーバーやパソコンの中で、CPUと周辺の装置をつなぐ配線の規格。
• メモリプーリング：複数のサーバーで、CXLでつないだメモリを分け合う使い方。
• DDR5：サーバーの主記憶に使うDRAMの規格。

CXLコンソーシアムは、4.0版の仕様を2025年11月に公表しました。