Points clés:

• Cysic, une startup de matériel informatique sans connaissance, a récemment finalisé un cycle de financement de démarrage de 6 millions de dollars dirigé par Polychain Capital.
• L'objectif principal de Cysic est de fournir des services accélérés par le matériel pour le processus de génération de preuves ZK du projet ZK.
• Cysic a déjà atteint son intention de s'associer à certains des principaux projets ZK et fournira d'abord des services d'accélération MSM pour ces projets.

Cysic est un projet d'accélération matérielle ZK de pointe dédié à la conception de puces ASIC avancées pour aider à réduire le temps de génération à l'épreuve du ZK. Cysic a formé une équipe de conception et de développement de matériel de premier ordre et a terminé le travail de conception de POC basé sur FPGA.

Selon les résultats du POC, il peut être prouvé que la capacité d'accélération matérielle ZK de Cysic occupe déjà une position de leader dans l'industrie.

ABCDE a investi dans Cysic lors du cycle d'amorçage, et les institutions d'investissement de ce cycle comprennent également Polychain, A&T, Hashkey et Web3.com Venture.

Pourquoi avons-nous besoin de l’accélération matérielle ZK ?

La génération de preuve ZK (ZK Proof Generation) est l'une des étapes principales du projet ZK. Malheureusement, dans les systèmes de preuve ZK existants, la génération de preuves ZK nécessite généralement beaucoup de calculs. À mesure que la complexité du projet augmente et que l'échelle du circuit ZK augmente, la quantité de calcul requise pour la génération de la preuve ZK augmentera de façon exponentielle.

Par exemple, pour les projets zkEVM/zkVM à grande échelle tels que Scroll et zkSync, le calcul peut prendre des heures, voire des jours, s'il utilise le processeur pour générer des preuves ZK. Dans les affaires réelles, la plupart des projets doivent limiter la génération de preuves ZK à quelques secondes et minutes. Un temps de calcul de plusieurs heures ou plus est totalement inacceptable pour la plupart des projets ZK, en particulier pour les projets d'extension tels que zkEVM/zkVM.

De plus, la complexité informatique de la génération de preuves ZK est difficile à réduire théoriquement dans la fenêtre de temps d'environ deux ans avant le lancement officiel du projet ZK dans le futur.

Par conséquent, afin de garantir la convivialité du projet, avant le lancement officiel du projet, la partie du projet ZK doit adopter la solution technique « d'accélérer la génération des preuves ZK » pour accélérer la génération des preuves ZK au niveau seconde ou minute. . La méthode consistant à accélérer la génération ZK-proof grâce à un matériel haute performance est actuellement le premier choix.

Qu’est-ce que l’accélération matérielle ?

Dans le processus de génération de preuves ZK, les principaux calculs chronophages peuvent être divisés en deux types :

1. Calcul NTT (Number Theoretic Transform) basé sur des polynômes

2. Calculs MSM (Multi-Scalar Multiplication) sur courbes elliptiques. De manière générale, dans un calcul généré par une preuve ZK, les tâches informatiques de type NTT représentent environ 25 % de toutes les tâches informatiques, et les tâches informatiques de type MSM représentent environ 60 à 70 %.

Heureusement, ces deux types de tâches informatiques existent :

1. La logique est relativement simple

2. Un grand nombre de répétitions de la même logique informatique

3. Les caractéristiques du parallélisme (similaire à l’informatique Bitcoin Mining). Il est donc théoriquement possible d’utiliser du matériel performant pour accélérer ces deux types de calculs.

Comme le montre la figure ci-dessous, nous pouvons constater que le calcul NTT (partie supérieure gauche) et le calcul MSM (côté droit) sont légèrement couplés dans le flux de travail de génération de preuves ZK. Ainsi, le porteur du projet ZK peut choisir en fonction de ses besoins réels :

1. Accélérez le calcul NTT seul ou

2. Accélérez le calcul MSM seul

3. Accélérer NTT et MSM dans leur ensemble, trois options.

Flux de travail du processus général de génération de preuves ZK

• Remarque 1 : L'image ci-dessus est tirée de l'article du co-fondateur de Scroll, Zhang Ye : PipeZK : Accelerating Zero-Knowledge Proof with a Pipelined Architecture. Il s'agit de l'un des premiers articles du secteur à étudier l'accélération matérielle zk.
• Remarque 2 : Dans certaines publications/articles, il est affirmé que la génération de preuves ZK la plus longue est la FFT (Fast Fourier Transform) et le MSM. Bien que les principes de FFT et de NTT soient similaires, puisque la plupart des calculs cryptographiques impliqués dans ZK sont effectués sur des champs finis (Finite Field), le calcul réel devrait être NTT. Par conséquent, nous prenons comme norme le NTT utilisé dans la plupart des articles universitaires.

À quoi sert l’accélération matérielle ?

Semblable à la solution de minage, la solution d'accélération matérielle ZK actuelle est principalement mise en œuvre via les trois types de matériel suivants :

• GPU
• FPGA
• ASICs

Actuellement, il existe deux principales solutions d'accélération matérielle disponibles sur le marché : GPU et FPGA. Les schémas d'accélération utilisant GPU/FPGA sont relativement faciles à mettre en œuvre. Ainsi, afin de conquérir le marché plus rapidement, la plupart des fabricants mettront d’abord en œuvre la solution GPU/FPGA. En raison du coût matériel élevé des GPU et des FPGA, de la consommation d'énergie relativement élevée et des performances absolues limitées. Par conséquent, la solution ASIC est un élément incontournable dans l’écosystème d’accélération matérielle ZK.

Comment l'accélération matérielle sert l'équipe du projet ZK

Les fournisseurs d'accélération matérielle ZK peuvent fournir des services d'accélération de génération à l'épreuve de ZK de deux manières :

• Grâce aux API SaaS.
• Fournir des services d'accélération (semblables à la vente de machines minières) en vendant du matériel (machine entière/puce).

Comme nous l'avons mentionné ci-dessus, lors de la génération des preuves ZK, les calculs NTT et MSM sont légèrement couplés. Par conséquent, selon différentes granularités de service, les fournisseurs de services d'accélération matérielle peuvent fournir les trois services granulaires suivants.

• Accélération NTT dédiée (API/périphérique matériel d'accélération NTT dédiée)
• Accélération MSM dédiée (API/périphérique matériel d'accélération MSM dédié)
• Solution d'accélération tout-en-un pour accélérer NTT et MSM en même temps.

Différences entre les fournisseurs d’accélération matérielle

Les problèmes informatiques NTT et MSM sont étudiés de manière approfondie depuis de nombreuses années. Il est difficile pour les grands fabricants de réaliser des percées dans la théorie informatique en peu de temps. Par conséquent, les différences techniques entre les différents fabricants résident davantage dans les capacités de réalisation technique, le contrôle des détails des algorithmes, la sélection de la pile technologique (matériel), le contrôle des coûts de production du matériel et les capacités de conception de produits. Lorsque les clients choisissent un fournisseur d’accélération, ils se concentreront sur les trois facteurs suivants :

• Les performances du matériel/service et le temps de calcul du fabricant pour la même tâche informatique.
• Le coût de l'accélération matérielle, pour la même tâche informatique, correspond au coût informatique du fabricant.
• Facilité d’utilisation de l’API/de l’appareil.

Pourquoi investissons-nous dans Cysic ?

Cysic a été fondée fin août 2022 par Leo Fan et Bowen Huang. L'objectif principal de Cysic est de fournir des services d'accélération matérielle pour le processus de génération ZK-proof du projet ZK. Californie, États-Unis et Chine continentale. Les antécédents de ces membres fondateurs proviennent principalement de titulaires de doctorat du Département d'informatique des 20 meilleures universités des États-Unis et de l'équipe de conception de puces de l'Institut de technologie informatique de l'Académie chinoise des sciences.

À ce stade, le projet a réalisé la vérification POC du calcul MSM basé sur FPGA, et le code du projet est SolarMSM. À ce stade, SolarMSM fournira des services externes via SaaS.

À l'heure actuelle, Cysic a conclu des intentions de coopération avec plusieurs acteurs majeurs du projet ZK et leur fournira des services de test dans un avenir proche. Selon les témoignages de nombreuses autorités du secteur, SolarMSM occupe la première place du secteur en matière d'accélération des performances informatiques des MSM.

Profil de l'équipe fondatrice

Les deux fondateurs possèdent une solide formation technique et sont experts en cryptographie et en conception matérielle. Le Dr Leo est diplômé de l'Université Cornell sous la tutelle d'un professeur de cryptographie de renommée internationale, Elaine Shi. Avant de rejoindre l'Université Rutgers en tant que professeur adjoint, Leo a travaillé comme chercheur en cryptographie à Algorand.

Un autre fondateur, Bowen Huang, a travaillé pendant 6 ans à l'Institut de technologie informatique de l'Académie chinoise des sciences avant de fonder Cysic et d'aller à l'Université de Yale pour étudier un doctorat. Atterrissage de conception.

Résultats du POC

À l'heure actuelle, Cysic a mis en œuvre la conception POC de la solution d'accélération MSM basée sur le FPGA public de Xilinx, nommé SolarMSM. Lors de la vérification POC, pour la tâche informatique MSM dont la taille d'entrée est de 2³⁰, SolarMSM peut l'accélérer à moins d'une seconde. Il s'agit actuellement du niveau le plus élevé parmi tous les résultats de données publiques du secteur, et il est de 1 à 2 ordres de grandeur supérieur à la performance du champion du concours ZPrize.

La mise en œuvre rapide de SolarMSM démontre :

• L'équipe Cysic dispose d'une force de R&D et de capacités techniques efficaces. Il peut être conçu et mis en œuvre rapidement, ce qui est 1 à 2 ordres de grandeur plus élevés que le premier ZPrize, ce qui présente un avantage considérable en termes de vitesse.
• L'équipe Cysic dispose d'une solide capacité de gestion de l'intégration de la chaîne d'approvisionnement. Si le PCB, la dissipation thermique, l'alimentation électrique, les connecteurs PCIE et la structure du châssis sont tous personnalisés en parallèle, la livraison peut toujours être effectuée rapidement en 2 à 3 mois, soit fondamentalement 2 à 3 fois la vitesse de la norme industrielle.

Dans le même temps, le POC à ce stade est également une vérification interne du travail de conception/développement du matériel Cysic. Étant donné que le coût de correction des erreurs des puces ASIC est supérieur à celui des solutions FPGA, la vérification complète de la machine via SolarMSM avec une bande passante élevée, une consommation d'énergie élevée et des niveaux d'interconnexion élevés peut réduire considérablement le risque de futures erreurs de puce ASIC.

Feuille de route technologique

Cysic prévoit de fournir une solution complète d'accélération matérielle ASIC, comprenant l'informatique NTT et MSM. Actuellement, le projet adopte une stratégie de R&D en deux étapes.

Phase 1 : POC basé sur FPGA

Dans la première phase du projet, une version POC de l'accélération MSM et NTT basée sur le FPGA public de Xilinx : SolarMSM. À l'heure actuelle, le module d'accélération informatique MSM est terminé et le calcul MSM à l'échelle 2³⁰ peut être réalisé en moins d'une seconde, ce qui représente la performance la plus élevée parmi tous les résultats publics d'accélération matérielle FPGA-MSM, devançant la concurrence de plus de 1 à 2 ordres de grandeur. À tout le moins, SolarMSM détiendra le record de performances le plus élevé en matière d'accélération matérielle MSM jusqu'à la sortie des puces ASIC. Cysic a atteint des intentions de coopération avec plusieurs projets ZK de premier plan et fournira d'abord des services d'accélération MSM pour ces projets.

Au cours des prochains mois, Cysic prévoit d'achever le module d'accélération informatique NTT SolarNTT basé sur SolarMSM. SolarNTT et SolarMSM seront déployés sur le même serveur pour effectuer un calcul accéléré basé sur le même système d'interconnexion FPGA à grande échelle. Ces deux ensembles d'implémentations seront intégrés via l'architecture d'interconnexion haut débit conçue par Cysic pour devenir une solution d'accélération tout-en-un, SolarZKP. SolarZKP fournira des services API en externe via SaaS.

Phase 2 : ASIC 12 nm

Après l'étape POC, Cysic entamera la phase de développement ASIC 12 nm. L'objectif est d'atteindre la puissance de calcul d'une seule puce ASIC atteignant les performances de l'ensemble du SolarZKP (prenant en charge à la fois le calcul MSM et NTT et d'autres fonctions de base spécifiées par la partie du projet) tout en réduisant la consommation électrique d'une seule puce à deux ordres de ordre de grandeur.

Analyse de marché

Comment les clients choisissent-ils les solutions d'accélération matérielle?

Dans la production réelle, différents clients ZK ont des exigences différentes en matière d'accélération matérielle, en fonction de la sensibilité du projet ZK au temps de génération de la preuve. Par exemple:

• Pour les projets de couche 2 basés sur zkEVM/zkVM, leur exigence principale est la génération rapide et stable de preuves ZK. Ils seront donc plus enclins à choisir une solution d’accélération intégrée plus rapide et plus stable.
• Pour certains projets ZK qui ne sont pas sensibles au temps de génération des preuves ZK, ils n'ont pas besoin de générer des preuves à la vitesse la plus rapide, comme les preuves de propriété des échanges. Dans ce scénario, les clients peuvent choisir en toute flexibilité l'accélération informatique MSM seule ou combiner l'informatique MSM et l'informatique NTT fournies par différents fournisseurs de services dans un délai acceptable pour choisir le meilleur prix.

Nous pensons qu'à l'avenir, il y aura des outils combinant les solutions de différents fournisseurs d'accélération matérielle pour aider les clients à générer des solutions optimales.

Risque projet

À l'heure actuelle, de nombreuses entreprises ont participé au concours sur la piste accélérée matérielle ZK. Il existe des risques de retard de développement de projets et des risques de marché pour les projets d'accélération matérielle ZK basés sur ASIC.

Risque de retard dans le développement du projet

Il existe une relation de coopération mutuelle et de réussite mutuelle entre les parties au projet ZK et le fabricant d'accélération matérielle ZK. En tant que partie au projet ZK, elle choisira d'abord la première solution d'accélération matérielle disponible pour s'emparer de la part de marché du projet ZK lui-même. Pour le projet zkEVM/zkVM, être capable de fournir des preuves de blocs L2 de manière stable est l'une des considérations les plus importantes. Par conséquent, certaines parties au projet ZK atteindront dès le début des intentions de coopération à long terme avec des fournisseurs d’accélération matérielle. Si le développement du projet est trop lent, une partie de la part de marché peut être perdue dès le début. Dans le même temps, il existe un risque d’échec lors de la sortie de bande ASIC. Affectés par les contraintes de capacité des fabricants de puces, les échecs d'enregistrement sur bande forceront le projet à reprogrammer l'enregistrement sur bande, entraînant des retards dans le projet.

Risque du marché

Le groupe du projet ZK peut être divisé en deux catégories : la catégorie confidentialité et la catégorie expansion. Pour les projets de confidentialité, l'utilisation de l'accélération matérielle peut réduire dans une certaine mesure le risque d'attaques par canal secondaire, mais compte tenu des problèmes de confidentialité, les projets de confidentialité seront plus prudents dans le choix des solutions d'accélération matérielle ZK, par exemple en choisissant d'acheter du matériel directement au lieu de ne pas passer par SaaS. service.

Concours de chef de projet en compétition

À l'heure actuelle, il existe trois concurrents puissants dans l'industrie, à savoir Supranational, Ulvantanna et Auradine.

Supranational

Supranational est entré dans la piste ZK accélérée par GPU depuis 2019 et a récemment commencé à impliquer le domaine FPGA/ASIC. Supranational dispose déjà d'une solution d'accélération open source basée sur GPU très mature, et ses performances sont à la pointe du secteur. Dans le même temps, nous espérons que Supranational dispose également d’une solution commerciale fermée offrant de meilleures performances. Supranational est entré sur le marché plus tôt, avec certaines ressources industrielles et un bon flux de trésorerie.

Ulvantanna

L'équipe fondatrice est issue de Jump Crypto et a reçu des investissements de paradigm et bain crypto. Sa force ne doit pas être sous-estimée.

Auradine

Par rapport aux seniors, l'équipe fondatrice possède une riche expérience entrepreneuriale et une plate-forme de fabricants et de capitaux de premier plan.

Autres équipes d’accélération matérielle

Les autres équipes, comme Ingonyama et Jump Crypto, sont entrées en piste avant elles, mais leurs performances ne sont pas aussi bonnes que celles de SolarMSM à ce stade, selon les données publiques.

Équipe interne d'accélération matérielle du projet ZK

À l'heure actuelle, outre les équipes dédiées à l'accélération matérielle, de nombreuses parties du projet ZK explorent également des solutions d'accélération matérielle en interne, telles que zkSync et Scroll.

zkSync

zkSync choisit la solution d'accélération GPU/FPGA. Selon les résultats publiés sur ZPrice, la solution GPU de zkSync prend 2.528 secondes lorsque l'échelle d'entrée est de 2²⁶ MSM. Cette performance est inférieure à un dixième de la solution Cysic SolarMSM (le calcul de 2³⁰ MSM prend moins d'1 seconde).

Faites défiler

Faites défiler a été étudié en interne pour l'accélération basée sur GPU. Dans le même temps, Scroll et certaines institutions universitaires coopèrent pour explorer de meilleures solutions, et leurs derniers résultats de recherche universitaire ont été publiés à l'ASPLOS 2023, la plus grande conférence dans le domaine de l'architecture informatique [3]. En tant que principal projet zkEVM, il vaut la peine d'attendre et de suivre leurs progrès en matière de suivi.

Bibliographie

[1] PipeZK : accélérer la preuve sans connaissance avec une architecture pipeline, ZhangYe

[2] Accélération FPGA de la multiplication multi-scalaire : CycloneMSM, JumpCrypto

[3] GZKP : un système de preuve sans connaissance accéléré par GPU

Avertissement: Les informations sur ce site Web sont fournies à titre de commentaire général du marché et ne constituent pas un conseil en investissement. Nous vous encourageons à faire vos propres recherches avant d'investir.

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