ABCDE : Pourquoi devrions-nous investir dans Cysic ?
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ABCDE : Pourquoi devrions-nous investir dans Cysic ?
Cysic est un projet de pointe dans le domaine de l'accélération matérielle ZK, qui conçoit des puces ASIC avancées afin de réduire le temps de génération des preuves ZK.
Dédié à des analyses Web3 approfondiesRédaction : Siyuan Han
Cysic est un projet leader dans le domaine de l'accélération matérielle ZK, qui conçoit des puces ASIC avancées afin de réduire le temps de génération des preuves ZK. Cysic a constitué une équipe de recherche et développement de premier plan en conception matérielle, ayant déjà achevé une preuve de concept (POC) basée sur FPGA. Les résultats du POC démontrent que les capacités d'accélération matérielle ZK de Cysic sont déjà parmi les meilleures au monde.
ABCDE a investi dans Cysic lors du tour Seed, aux côtés d'autres investisseurs tels que Polychain, A&T, Hashkey et Web3.com Venture.
1. Pourquoi avons-nous besoin d'une accélération matérielle ZK ?
La génération de preuves ZK (ZK Proof Generation) constitue l'une des étapes centrales des projets ZK. Malheureusement, sous les systèmes actuels de preuve ZK, cette génération requiert généralement une quantité considérable de calculs. À mesure que la complexité des projets augmente ainsi que la taille des circuits ZK, la charge computationnelle nécessaire pour générer des preuves ZK croît exponentiellement. Par exemple, pour des projets majeurs tels que Scroll ou zkSync, s'ils devaient générer entièrement leurs preuves ZK via CPU, cela pourrait nécessiter plusieurs heures voire plusieurs jours de calcul. En pratique, la plupart des projets doivent limiter le temps de génération de preuves ZK à quelques secondes ou minutes. Un temps de calcul de plusieurs heures, voire plus, est totalement inacceptable pour la majorité des projets ZK, particulièrement ceux visant le scaling comme zkEVM/zkVM.
En outre, il est peu probable qu'une réduction théorique significative de la complexité computationnelle liée à la génération de preuves ZK puisse être atteinte durant la fenêtre critique d'environ deux ans précédant le lancement effectif des projets ZK. Ainsi, afin d'assurer leur viabilité, les équipes de projets ZK doivent impérativement adopter des solutions technologiques permettant d'accélérer la génération des preuves ZK, en la ramenant à l'échelle de la seconde ou de la minute. L'accélération matérielle haute performance représente aujourd'hui la solution privilégiée.
Qu'est-ce que l'accélération matérielle accélère exactement ?
Dans le processus de génération d'une preuve ZK, les opérations les plus coûteuses en temps peuvent être divisées en deux catégories principales : 1. Le calcul de NTT (Transformée Théorique des Nombres) basé sur des polynômes, et 2. Le calcul de MSM (Multiplication Multi-Scalaire) sur courbe elliptique, comme illustré ci-dessous [1]. Généralement, lors d’un cycle complet de génération d’une preuve ZK, les tâches de type NTT représentent environ 25 % du total des calculs, tandis que celles de type MSM représentent environ 60–70 % [2].
Heureusement, ces deux types de calcul présentent les caractéristiques suivantes :
1. Une logique relativement simple,
2. De nombreuses répétitions identiques de calculs,
3. Une forte parallélisabilité (similaire au minage Bitcoin). Il est donc théoriquement faisable d’utiliser du matériel hautement performant pour accélérer ces deux types de calculs.
Comme illustré ci-dessous, on observe que les calculs NTT (en haut à gauche) et MSM (à droite) sont faiblement couplés dans le flux de travail de génération de preuve ZK. Par conséquent, les projets ZK peuvent choisir selon leurs besoins :
1. Accélérer uniquement le calcul NTT, ou
2. Accélérer uniquement le calcul MSM, ou encore
3. Accélérer globalement NTT et MSM, selon trois options possibles.
Flux général de génération de preuve ZK [1]
Note 1 : L’image ci-dessus provient d’un article scientifique du cofondateur de Scroll, Zhang Ye : « PipeZK : Accelerating Zero-Knowledge Proof with a Pipelined Architecture ». C’est l’un des premiers articles académiques à étudier l’accélération matérielle ZK.
Note 2 : Certains documents ou articles affirment que les opérations les plus chronophages lors de la génération de preuve ZK sont la FFT (Transformée de Fourier Rapide) et le MSM. Bien que FFT et NTT soient similaires en principe, les calculs cryptographiques utilisés dans ZK se déroulent principalement sur des corps finis (Finite Field). En pratique, le calcul utilisé est donc le NTT. Nous adoptons ici le terme NTT, conforme à la majorité des publications académiques [1][2][3].
Quel matériel utiliser pour l’accélération ?
À l’instar des solutions minières, les solutions actuelles d’accélération ZK reposent principalement sur trois types de matériel :
- GPU
- FPGA
- ASIC
Actuellement, les solutions d’accélération disponibles sur le marché reposent principalement sur GPU ou FPGA. Ces solutions sont relativement faciles à implémenter. Pour conquérir rapidement le marché, la plupart des fabricants lancent d’abord des solutions GPU/FPGA. Toutefois, en raison du coût élevé du matériel, de la consommation énergétique importante et des limites de performance absolue, la solution ASIC reste un maillon incontournable dans l’écosystème de l’accélération matérielle ZK.
Comment les fournisseurs d'accélération matérielle servent-ils les projets ZK ?
Les fournisseurs d'accélération matérielle ZK peuvent proposer leurs services selon deux modèles :
1. Via une API SaaS.
2. Par vente de matériel (machines complètes ou puces), similaire à la vente de machines minières.
Comme mentionné précédemment, les calculs NTT et MSM sont faiblement couplés dans le processus de génération de preuve ZK. Ainsi, selon le niveau de granularité souhaité, les fournisseurs peuvent offrir trois niveaux de service :
1. Accélérateur spécialisé NTT (API ou matériel spécialisé NTT)
2. Accélérateur spécialisé MSM (API ou matériel spécialisé MSM)
3. Solution intégrée accélérant simultanément NTT et MSM
Différences entre fournisseurs d'accélération matérielle
Les problèmes de calcul NTT et MSM ont été largement étudiés depuis de nombreuses années. Les différents fabricants peinent à réaliser des percées fondamentales en matière d’algorithmes à court terme. Par conséquent, les différences techniques entre les acteurs résident davantage dans la capacité d’ingénierie, la maitrise fine des algorithmes, le choix de la pile technologique (matérielle), le contrôle des coûts de production et la conception produit. Lors du choix d’un fournisseur, les clients considèrent principalement trois critères :
1. La performance du matériel/service : le temps requis par le fournisseur pour exécuter une même tâche de calcul.
2. Le coût d’accélération matérielle : le coût de calcul du fournisseur pour une même tâche.
3. La facilité d’utilisation de l’API ou du dispositif.
2. Pourquoi avons-nous investi dans Cysic ?
Cysic a été fondé fin août 2022 par Leo Fan et Bowen Huang. Son objectif principal est d’offrir des services d’accélération matérielle pour le processus de génération de preuves ZK. Les fondateurs sont basés en Californie et en Chine continentale. Ils proviennent majoritairement de doctorats en informatique d’universités américaines parmi les 20 meilleurs mondiaux, ainsi que de l’équipe de conception de puces de l’Institut de Calcul de l’Académie des Sciences de Chine. Actuellement, le projet a réalisé une validation POC basée sur FPGA pour le calcul MSM, nommée SolarMSM. À ce stade, SolarMSM sera proposé comme service SaaS. Cysic a déjà conclu des accords de coopération avec plusieurs grands projets ZK leaders et leur fournira prochainement des services de test. Selon plusieurs experts reconnus du secteur, SolarMSM se situe parmi les meilleurs au monde en termes de performance d’accélération du calcul MSM.
Profil des fondateurs
Les deux fondateurs possèdent un solide bagage technique, chacun expert dans leur domaine respectif : cryptographie et conception matérielle. Leo a obtenu son doctorat à l’université Cornell sous la direction du professeur de cryptographie internationalement reconnu Elaine Shi. Avant de rejoindre l’université Rutgers en tant que professeur adjoint, Leo a travaillé chez Algorand en tant que chercheur en cryptographie.
L’autre fondateur, Bowen Huang, a passé six ans à l’Institut de Calcul de l’Académie des Sciences de Chine, avant d’obtenir un doctorat à l’université Yale. Il a également participé à plusieurs projets majeurs de conception de puces pour d’autres entreprises technologiques de premier plan, accumulant plusieurs brevets et réalisations concrètes.
Résultats du POC
À ce jour, Cysic a terminé la conception POC d’une solution d’accélération MSM basée sur un FPGA Xilinx standard, baptisée SolarMSM. Dans les tests de validation, pour une tâche de calcul MSM de taille 2³⁰, SolarMSM parvient à accomplir la tâche en **moins d’une seconde** [2]. Ce résultat constitue le meilleur niveau public connu à ce jour, surpassant de 1 à 2 ordres de grandeur la performance du vainqueur du concours ZPrize.
La mise en œuvre rapide de SolarMSM démontre :
1. L’excellente capacité de R&D et compétence technique de l’équipe Cysic. Être capable de concevoir et mettre en œuvre une solution surpassant de 1–2 ordres de grandeur le gagnant de ZPrize illustre un avantage de vitesse écrasant.
2. La solide maîtrise de l’intégration et de la gestion de la chaîne d’approvisionnement. Même en concevant en parallèle la carte PCB, le refroidissement, l’alimentation, les connecteurs PCIe et la structure du boîtier, l’équipe a réussi à livrer en seulement 2–3 mois, soit une rapidité 2 à 3 fois supérieure aux standards industriels.
Par ailleurs, ce POC constitue une validation interne du travail de conception matérielle de Cysic. Étant donné que le coût de correction d’une puce ASIC est bien plus élevé que celui d’une solution FPGA, la validation approfondie de SolarMSM dans des conditions de bande passante élevée, de forte consommation et d’interconnexion poussée réduit considérablement les risques d’erreur futurs sur la puce ASIC.
Feuille de route technique
Cysic prévoit d’offrir une solution complète d’accélération matérielle ASIC incluant les calculs NTT et MSM. Le projet suit une stratégie de développement en deux phases.
Première phase : POC basé sur FPGA
Durant cette première phase, Cysic utilise un FPGA Xilinx standard pour développer des versions POC d’accélération MSM et NTT : SolarMSM. Actuellement, le module d’accélération MSM est finalisé : il peut traiter une opération MSM de taille 2³⁰ en **moins d’une seconde**, ce qui en fait la solution FPGA-MSM la plus performante publiquement connue, devançant ses concurrents de 1 à 2 ordres de grandeur. Sauf imprévu, SolarMSM conservera le record de performance d’accélération MSM jusqu’à l’arrivée des puces ASIC. Cysic a déjà signé des accords de coopération avec plusieurs grands projets ZK, auxquels il fournira initialement des services d’accélération MSM.
Dans les prochains mois, Cysic prévoit d’étendre SolarMSM avec un module d’accélération NTT appelé SolarNTT. SolarNTT et SolarMSM seront déployés sur le même serveur, exploitant un système d’interconnexion FPGA à grande échelle. Ces deux composants seront intégrés via une architecture d’interconnexion haute vitesse conçue par Cysic, formant une solution intégrée complète baptisée SolarZKP. Cette dernière sera proposée sous forme d’API SaaS.
Deuxième phase : ASIC 12nm
Après la phase POC, Cysic entamera le développement d’un ASIC 12nm. L’objectif est qu’une seule puce ASIC atteigne les performances d’un serveur complet SolarZKP (supportant à la fois les calculs MSM et NTT, ainsi que d’autres fonctions clés définies par les clients), tout en réduisant sa consommation d’énergie de deux ordres de grandeur.
3. Analyse du marché
Comment les clients choisissent-ils une solution d'accélération matérielle ?
En production réelle, les besoins en accélération matérielle varient selon les projets ZK, dépendant de leur sensibilité au temps de génération des preuves. Par exemple :
• Pour les projets Layer-2 basés sur zkEVM/zkVM, leur besoin principal est de générer des preuves ZK rapidement et de manière stable. Ils opteront donc plutôt pour une solution intégrée, plus rapide et plus fiable.
• Pour certains projets ZK moins sensibles au délai de génération, comme les preuves de réserve pour les exchanges, la rapidité extrême n’est pas essentielle. Dans ce cas, les clients peuvent choisir flexiblement d’accélérer uniquement le calcul MSM, ou combiner séparément les services d’accélération MSM et NTT provenant de différents fournisseurs, afin d’optimiser le coût dans un délai acceptable.
Nous pensons que le marché verra émerger des outils capables de combiner différentes solutions d’accélération matérielle afin d’offrir aux clients la configuration optimale.
4. Risques du projet
Actuellement, plusieurs entreprises sont en concurrence sur le créneau de l’accélération matérielle ZK. Pour les projets basés sur ASIC, deux risques principaux existent : retard de développement et risque de marché.
Risque de retard de développement
Les projets ZK et les fournisseurs d’accélération matérielle entretiennent une relation mutuellement bénéfique. Les projets ZK choisiront en priorité la solution d’accélération disponible le plus tôt afin de conquérir des parts de marché. Pour les projets zkEVM/zkVM, la capacité à produire de manière stable les blocs L2 constitue un critère essentiel. Certains projets peuvent donc nouer dès les premières étapes des partenariats à long terme avec des fournisseurs d’accélération. Un développement trop lent pourrait entraîner une perte de parts de marché initiales. De plus, la fabrication (tape-out) d’un ASIC comporte un risque d’échec. En cas de problème, contraint par la capacité des fabricants, le projet devrait repousser toute la planification de production, entraînant un retard important.
Risque de marché
Les projets ZK peuvent être classés en deux catégories : protection de la vie privée et scaling. Concernant les projets axés sur la confidentialité, bien que l’accélération matérielle puisse réduire partiellement les risques d’attaques par canaux cachés, ces projets resteront prudents dans le choix de leur solution d’accélération ZK — par exemple, ils préféreront acheter directement le matériel plutôt que d’utiliser un service SaaS.
5. Projets concurrents
Principaux concurrents
Trois concurrents sérieux sont présents dans l’industrie : Supranational, Ulvantanna et Auradine.
Supranational
Actif depuis 2019 dans l’accélération GPU pour ZK, Supranational s’aventure récemment dans les domaines FPGA/ASIC. Il dispose déjà d’une solution open source GPU mature, dont la performance figure parmi les meilleures du secteur. On s’attend également à ce qu’il possède une solution commerciale fermée encore plus performante. Présent tôt sur le marché, Supranational bénéficie de ressources industrielles solides et d’un bon flux de trésorerie.
Ulvantanna
Équipe fondatrice issue de Jump Crypto, soutenue par Paradigm et Bain Crypto — une force non négligeable.
Auradine
Équipe fondatrice expérimentée, avec un riche historique entrepreneurial et le soutien de grands fabricants et capitaux prestigieux.
Autres équipes d’accélération matérielle
D’autres équipes telles qu’Ingonyama ou Jump Crypto, bien qu’ayant démarré plus tôt, affichent des performances publiques inférieures à celles de SolarMSM à ce stade.
Équipes internes de projets ZK spécialisées en accélération matérielle
Outre les équipes dédiées, plusieurs projets ZK développent aussi en interne leurs propres solutions d’accélération matérielle, notamment zkSync et Scroll.
zkSync
zkSync a choisi une solution d’accélération GPU/FPGA. Selon les résultats publics du concours ZPrize, leur solution GPU met 2,528 secondes pour traiter une opération MSM de taille 2²⁶. Cette performance est inférieure à un dixième de celle de la solution SolarMSM de Cysic (moins de 1 seconde pour une opération MSM de taille 2³⁰).
Scroll
Scroll mène des recherches internes d’accélération basée sur GPU. En outre, Scroll collabore avec plusieurs institutions académiques pour explorer des solutions optimisées. Leurs dernières avancées ont été publiées lors de la conférence ASPLOS 2023, une conférence de référence en architecture informatique. En tant que projet zkEVM de premier plan, leurs progrès futurs méritent une attention particulière.
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