ABCDE: Tại sao chúng ta nên đầu tư vào Cysic?
Tuyển chọn TechFlowTuyển chọn TechFlow
ABCDE: Tại sao chúng ta nên đầu tư vào Cysic?
Cysic là dự án tăng tốc phần cứng ZK hàng đầu trong ngành, chuyên thiết kế chip ASIC tiên tiến nhằm giúp giảm thời gian tạo bằng chứng ZK.
Chuyên sâu báo cáo Web3Tác giả: Siyuan Han
Cysic là dự án tiên phong trong lĩnh vực tăng tốc phần cứng ZK, chuyên thiết kế chip ASIC tiên tiến nhằm giảm thời gian tạo bằng chứng ZK. Cysic đã tập hợp một đội ngũ nghiên cứu và phát triển thiết kế phần cứng hàng đầu, hiện đã hoàn thành thiết kế nguyên mẫu (POC) trên nền tảng FPGA. Kết quả POC cho thấy khả năng tăng tốc phần cứng ZK của Cysic hiện đang ở vị trí dẫn đầu ngành.
ABCDE đã đầu tư vào Cysic ở vòng Seed, cùng với các tổ chức đầu tư khác như Polychain, A&T, Hashkey và Web3.com Venture.
1. Tại sao cần tăng tốc phần cứng ZK?
Việc tạo bằng chứng ZK (ZK Proof Generation) là một trong những bước cốt lõi nhất trong các dự án ZK. Tiếc thay, dưới hệ thống bằng chứng ZK hiện tại, việc tạo bằng chứng ZK thường đòi hỏi lượng tính toán khổng lồ. Khi độ phức tạp của dự án gia tăng và quy mô mạch ZK mở rộng, việc tạo bằng chứng ZK sẽ tăng theo cấp số nhân về yêu cầu tính toán. Ví dụ, với các dự án zkEVM/zkVM lớn như Scroll hay zkSync, nếu hoàn toàn dùng CPU để tạo bằng chứng ZK, có thể mất vài giờ đến cả ngày. Trong thực tế vận hành, hầu hết các dự án cần giới hạn quá trình tạo bằng chứng ZK trong vài giây hoặc vài phút. Thời gian tính toán kéo dài hàng giờ trở lên là điều hoàn toàn không thể chấp nhận được đối với đa số dự án ZK, đặc biệt là các dự án mở rộng như zkEVM/zkVM.
Hơn nữa, trong khoảng thời gian khoảng 2 năm trước khi các dự án ZK chính thức ra mắt, khó có khả năng giảm độ phức tạp tính toán của việc tạo bằng chứng ZK từ góc độ lý thuyết. Vì vậy, để đảm bảo khả năng sử dụng của dự án, các bên phát triển ZK phải áp dụng giải pháp kỹ thuật "tăng tốc tạo bằng chứng ZK", đưa quá trình này xuống mứcgiây hoặcphút. Hiện nay, phương pháp được ưu tiên hàng đầu là tăng tốc tạo bằng chứng ZK bằng phần cứng hiệu suất cao.
Phần cứng tăng tốc cái gì?
Trong quá trình tạo bằng chứng ZK, các phép tính tốn nhiều thời gian chủ yếu chia làm hai loại: 1. Tính toán NTT (Biến đổi Số học) dựa trên đa thức và 2. Tính toán MSM (Nhân vô hướng đa điểm) trên đường cong elliptic, như minh họa ở hình dưới [1]. Thông thường, trong một lần tạo bằng chứng ZK, khối lượng công việc NTT chiếm khoảng 25%, còn khối lượng MSM chiếm khoảng 60–70% [2].
May mắn thay, hai loại tính toán này có những đặc điểm:
1. Logic tương đối đơn giản,
2. Lặp lại rất nhiều lần cùng một logic tính toán,
3. Có khả năng song song hóa (tương tự như tính toán đào Bitcoin). Do đó, việc sử dụng phần cứng hiệu suất cao để tăng tốc hai loại tính toán này là khả thi về mặt lý thuyết.
Như hình minh họa, ta thấy rằng tính toán NTT (phía trên trái) và tính toán MSM (phía phải) trong quy trình tạo bằng chứng ZK là ít liên kết phụ thuộc lẫn nhau. Vì vậy, các dự án ZK có thể lựa chọn theo nhu cầu thực tế:
1. Tăng tốc riêng biệt tính toán NTT hoặc
2. Tăng tốc riêng biệt tính toán MSM, hoặc
3. Tăng tốc đồng thời cả NTT và MSM, ba phương án.
Quy trình tổng quát tạo bằng chứng ZK [1]
Ghi chú 1: Hình ảnh trên trích từ bài báo của Zhang Ye – đồng sáng lập Scroll: "PipeZK: Accelerating Zero-Knowledge Proof with a Pipelined Architecture". Đây là một trong những bài nghiên cứu sớm nhất về tăng tốc phần cứng ZK trong ngành.
Ghi chú 2: Một số tài liệu/bài viết cho rằng FFT (Biến đổi Fourier Nhanh) và MSM là hai tác vụ tốn thời gian nhất trong tạo bằng chứng ZK. Dù FFT và NTT có nguyên lý tương tự, nhưng do các phép toán mật mã học trong ZK chủ yếu diễn ra trên trường hữu hạn (Finite Field), nên thực tế sẽ dùng NTT. Vì vậy, chúng tôi tuân theo thuật ngữ NTT được sử dụng phổ biến trong các bài báo học thuật [1][2][3].
Dùng phần cứng nào để tăng tốc?
Giống như giải pháp đào tiền mã hóa, hiện tại có ba loại phần cứng chính dùng để tăng tốc ZK:
- GPU
- FPGA
- ASIC
Hiện nay, các giải pháp tăng tốc phần cứng thương mại chủ yếu dùng GPU và FPGA. Các giải pháp GPU/FPGA tương đối dễ triển khai. Do đó, để chiếm lĩnh thị trường nhanh hơn, đa số nhà sản xuất đều triển khai trước các phương án GPU/FPGA. Tuy nhiên, do chi phí phần cứng GPU và FPGA cao, tiêu thụ điện lớn và hiệu năng tuyệt đối bị giới hạn, nên giải pháp ASIC vẫn là một phần không thể bỏ qua trong hệ sinh thái tăng tốc phần cứng ZK.
Nhà cung cấp tăng tốc phần cứng phục vụ dự án ZK như thế nào?
Nhà cung cấp tăng tốc phần cứng ZK có thể cung cấp dịch vụ tăng tốc tạo bằng chứng ZK theo hai cách:
1. Qua API SaaS.
2. Bằng cách bán phần cứng (máy nguyên bộ/IC) để cung cấp dịch vụ tăng tốc (tương tự như bán máy đào).
Như đã đề cập ở trên, trong quá trình tạo bằng chứng ZK, tính toán NTT và MSM ít liên kết phụ thuộc. Do đó, tùy theo mức độ chi tiết dịch vụ, nhà cung cấp tăng tốc phần cứng có thể cung cấp ba mức độ dịch vụ sau:
1. Tăng tốc chuyên biệt NTT (API/thiết bị phần cứng chuyên biệt cho NTT)
2. Tăng tốc chuyên biệt MSM (API/thiết bị phần cứng chuyên biệt cho MSM)
3. Giải pháp tăng tốc tích hợp, đồng thời tăng tốc cả NTT và MSM
Sự khác biệt giữa các nhà cung cấp tăng tốc phần cứng
Vấn đề tính toán NTT và MSM đã được nghiên cứu rộng rãi nhiều năm. Các hãng khó có thể đột phá về mặt lý thuyết trong thời gian ngắn. Do đó, sự khác biệt giữa các hãng chủ yếu nằm ở năng lực thực hiện kỹ thuật, khả năng kiểm soát chi tiết thuật toán, lựa chọn công nghệ (phần cứng), kiểm soát chi phí sản xuất phần cứng và năng lực thiết kế sản phẩm. Khi lựa chọn nhà cung cấp tăng tốc, khách hàng sẽ cân nhắc ba yếu tố chính sau:
1. Hiệu năng phần cứng/dịch vụ – thời gian xử lý cùng một tác vụ tính toán.
2. Chi phí tăng tốc phần cứng – chi phí xử lý cùng một tác vụ tính toán.
3. Mức độ dễ sử dụng của API/thiết bị.
2. Tại sao chúng tôi đầu tư vào Cysic
Cysic được sáng lập bởi Leo Fan và Bowen Huang vào cuối tháng 8 năm 2022. Mục tiêu chính của Cysic là cung cấp dịch vụ tăng tốc phần cứng cho quá trình tạo bằng chứng ZK của các dự án ZK. Đội ngũ sáng lập hoạt động tại California (Mỹ) và Trung Quốc đại lục, chủ yếu gồm các tiến sĩ từ các trường đại học top 20 tại Mỹ và nhóm thiết kế chip từ Viện Tính toán Trung Quốc (CAS). Hiện tại, dự án đã hoàn thành bản POC dựa trên FPGA cho tính toán MSM, với tên mã SolarMSM. Giai đoạn này, SolarMSM sẽ cung cấp dịch vụ dưới dạng SaaS. Hiện Cysic đã đạt được thỏa thuận hợp tác sơ bộ với nhiều dự án ZK hàng đầu và sẽ cung cấp dịch vụ thử nghiệm cho họ trong thời gian tới. Theo đánh giá từ nhiều chuyên gia trong ngành, SolarMSM đang ở vị trí hàng đầu ngành về hiệu năng tăng tốc tính toán MSM.
Tổng quan đội sáng lập
Hai người sáng lập có nền tảng kỹ thuật cực kỳ vững chắc, là chuyên gia trong lĩnh vực mật mã học và thiết kế phần cứng. Tiến sĩ Leo tốt nghiệp Đại học Cornell, từng học dưới sự hướng dẫn của giáo sư mật mã học nổi tiếng quốc tế Elaine Shi. Trước khi gia nhập Đại học Rutgers làm phó giáo sư, Leo từng là nhà nghiên cứu mật mã tại Algorand.
Người sáng lập thứ hai, Bowen Huang, từng làm việc 6 năm tại Viện Tính toán Trung Quốc, sau đó đi du học lấy bằng tiến sĩ tại Đại học Yale, từng tham gia phát triển chip cho nhiều doanh nghiệp công nghệ lớn khác và sở hữu nhiều bằng sáng chế cùng sản phẩm thiết kế thực tế.
Kết quả POC
Hiện tại, Cysic đã hoàn thành thiết kế POC cho giải pháp tăng tốc MSM dựa trên FPGA Xilinx dòng công cộng, với tên mã SolarMSM. Trong quá trình xác minh POC, với tác vụ tính toán MSM quy mô 2³⁰, SolarMSM có thể hoàn thành trong vòng **dưới một giây** [2]. Đây là mức hiệu năng cao nhất trong số tất cả dữ liệu công khai hiện có, vượt xa hiệu năng của đội chiến thắng cuộc thi ZPrize từ 1–2 bậc độ lớn.
Việc triển khai nhanh chóng SolarMSM chứng minh:
1. Năng lực R&D hiệu quả và kỹ thuật vượt trội của đội ngũ Cysic. Chỉ trong thời gian ngắn đã thiết kế và triển khai giải pháp có hiệu năng cao hơn đội quán quân ZPrize từ 1–2 bậc độ lớn, thể hiện lợi thế tốc độ áp đảo.
2. Năng lực quản lý tích hợp chuỗi cung ứng vững chắc. Ngay cả khi phải thiết kế song song các thành phần như PCB, tản nhiệt, nguồn điện, linh kiện kết nối PCIE và cấu trúc vỏ máy, đội ngũ vẫn có thể hoàn thành giao hàng trong 2–3 tháng – nhanh gấp 2–3 lần tốc độ tiêu chuẩn ngành.
Đồng thời, bản POC này cũng là bước kiểm chứng nội bộ cho công việc thiết kế/phát triển phần cứng của Cysic. Do chi phí sửa lỗi của chip ASIC cao hơn nhiều so với FPGA, việc thực hiện xác minh đầy đủ trên thiết bị thật với băng thông cao, tiêu thụ điện lớn và mức độ liên kết cao sẽ giúp giảm đáng kể rủi ro lỗi trong chip ASIC tương lai.
Lộ trình công nghệ
Cysic dự định cung cấp giải pháp tăng tốc phần cứng ASIC toàn diện, bao gồm cả tính toán NTT và MSM. Hiện tại, dự án đang theo đuổi chiến lược phát triển hai giai đoạn.
Giai đoạn 1: POC dựa trên FPGA
Ở giai đoạn đầu, Cysic sử dụng FPGA Xilinx dòng công cộng để triển khai bản POC tăng tốc MSM và NTT, với tên mã SolarMSM. Hiện module tăng tốc MSM đã hoàn thành, có thể hoàn thành tác vụ MSM quy mô 2³⁰ trong vòng **dưới một giây**, là kết quả hiệu năng cao nhất trong các kết quả tăng tốc phần cứng FPGA-MSM công bố, dẫn trước đối thủ từ 1–2 bậc độ lớn trở lên. Nếu không có bất ngờ, SolarMSM sẽ duy trì kỷ lục hiệu năng cao nhất cho tăng tốc phần cứng MSM cho đến khi chip ASIC ra đời. Cysic đã đạt được thỏa thuận hợp tác sơ bộ với một số dự án ZK hàng đầu và sẽ cung cấp dịch vụ tăng tốc MSM trước tiên.
Trong vài tháng tới, Cysic dự kiến hoàn thiện module tăng tốc NTT, đặt tên là SolarNTT, trên nền tảng SolarMSM. SolarNTT và SolarMSM sẽ được triển khai trên cùng một máy chủ, sử dụng cùng hệ thống liên kết FPGA quy mô lớn để thực hiện tính toán tăng tốc. Hai hệ thống này sẽ được tích hợp thông qua kiến trúc liên kết tốc độ cao do Cysic thiết kế, tạo thành giải pháp tăng tốc tích hợp toàn diện SolarZKP. SolarZKP sẽ cung cấp dịch vụ API theo mô hình SaaS.
Giai đoạn 2: ASIC 12nm
Sau giai đoạn POC, Cysic sẽ bắt đầu phát triển ASIC 12nm. Mục tiêu là đạt hiệu năng tính toán của một con chip ASIC đơn bằng hiệu năng của cả hệ thống SolarZKP (hỗ trợ đồng thời tính toán MSM, NTT và các hàm cốt lõi khác do dự án chỉ định), đồng thời giảm mức tiêu thụ điện năng xuống hai bậc độ lớn.
3. Phân tích thị trường
Khách hàng sẽ lựa chọn giải pháp tăng tốc phần cứng như thế nào?
Trong thực tế sản xuất, nhu cầu tăng tốc phần cứng của các khách hàng ZK khác nhau, tùy thuộc vào mức độ nhạy cảm với thời gian tạo bằng chứng. Ví dụ:
• Với các dự án Layer-2 dựa trên zkEVM/zkVM, nhu cầu cốt lõi là tạo bằng chứng ZK nhanh và ổn định. Do đó, họ có xu hướng lựa chọn giải pháp tăng tốc tích hợp nhanh hơn và ổn định hơn.
• Với một số dự án ZK không quá nhạy cảm với thời gian tạo bằng chứng, ví dụ như bằng chứng tài sản của sàn giao dịch, họ không cần tốc độ nhanh nhất. Trong trường hợp này, khách hàng có thể linh hoạt lựa chọn, ví dụ như tăng tốc riêng tính toán MSM, hoặc kết hợp các dịch vụ từ nhiều nhà cung cấp khác nhau cho tính toán MSM và tính toán NTT để tìm ra giải pháp tối ưu về giá trong khoảng thời gian chấp nhận được.
Chúng tôi cho rằng trong tương lai sẽ xuất hiện các công cụ giúp khách hàng kết hợp các giải pháp từ nhiều nhà tăng tốc phần cứng khác nhau để tạo ra phương án tối ưu.
4. Rủi ro dự án
Hiện nay, đã có nhiều doanh nghiệp tham gia cạnh tranh trong lĩnh vực tăng tốc phần cứng ZK. Đối với các dự án tăng tốc phần cứng ZK dựa trên ASIC tồn tại rủi ro chậm tiến độ phát triển và rủi ro thị trường.
Rủi ro chậm tiến độ phát triển
Mối quan hệ giữa các dự án ZK và các nhà cung cấp tăng tốc phần cứng là hợp tác đôi bên cùng có lợi. Về phía dự án ZK, họ sẽ ưu tiên lựa chọn giải pháp tăng tốc phần cứng sẵn sàng sớm nhất để giành thị phần. Với các dự án zkEVM/zkVM, khả năng ổn định cung cấp bằng chứng khối L2 là một trong những yếu tố quan trọng hàng đầu. Do đó, một số dự án ZK có thể sớm đạt được thỏa thuận hợp tác dài hạn với các nhà tăng tốc phần cứng. Nếu tiến độ phát triển dự án quá chậm, có thể sẽ mất đi một phần thị phần ban đầu. Đồng thời, việc sản xuất thử chip ASIC tiềm ẩn rủi ro thất bại. Bị ảnh hưởng bởi năng lực sản xuất của nhà sản xuất chip, nếu thất bại, dự án buộc phải xếp lịch sản xuất thử lại, gây chậm trễ.
Rủi ro thị trường
Các dự án ZK có thể chia thành hai loại: riêng tư và mở rộng quy mô. Với các dự án riêng tư, mặc dù tăng tốc phần cứng có thể giảm rủi ro tấn công kênh bên (side-channel) ở mức độ nào đó, nhưng do lo ngại về vấn đề riêng tư, các dự án này sẽ thận trọng hơn khi lựa chọn giải pháp tăng tốc phần cứng ZK, ví dụ như chọn mua trực tiếp phần cứng thay vì dùng dịch vụ SaaS.
5. Dự án đối thủ
Đối thủ hàng đầu
Hiện tại, trong ngành có ba đối thủ đáng gờm: Supranational, Ulvantanna và Auradine.
Supranational
Supranational đã tham gia赛道 tăng tốc ZK bằng GPU từ năm 2019, gần đây mới bắt đầu chuyển sang lĩnh vực FPGA/ASIC. Họ đã có giải pháp mã nguồn mở dựa trên GPU rất trưởng thành, hiệu năng thuộc hàng đầu ngành. Đồng thời, chúng tôi dự đoán Supranational còn có một giải pháp thương mại hiệu năng cao hơn nhưng không công khai. Supranational thâm nhập thị trường sớm, có nguồn lực ngành nhất định và dòng tiền rất tốt.
Ulvantanna
Đội sáng lập đến từ Jump Crypto, đã huy động vốn từ Paradigm và Bain Crypto, thực lực không thể xem nhẹ.
Auradine
Đội sáng lập có kinh nghiệm khởi nghiệp dày dặn, được các nhà sản xuất và nhà đầu tư hàng đầu hậu thuẫn.
Các đội phát triển phần cứng tăng tốc khác
Các đội khác như Ingonyama, Jump Crypto, dù thâm nhập赛道 sớm hơn, nhưng hiện tại theo dữ liệu công khai thì hiệu năng chưa bằng được SolarMSM ở thời điểm hiện tại.
Các đội phát triển tăng tốc phần cứng nội bộ trong dự án ZK
Hiện nay, ngoài các đội chuyên về tăng tốc phần cứng, nhiều dự án ZK cũng đang tự nghiên cứu giải pháp tăng tốc phần cứng nội bộ, ví dụ như zkSync và Scroll.
zkSync
zkSync chọn giải pháp tăng tốc bằng GPU/FPGA. Theo kết quả công bố trên ZPrize, giải pháp GPU của zkSync mất 2,528 giây khi quy mô đầu vào là 2²⁶ MSM. Hiệu năng này chỉ bằng chưa đến một phần mười của giải pháp SolarMSM của Cysic (thực hiện 2³⁰ MSM trong dưới 1 giây).
Scroll
Scroll đang nghiên cứu tăng tốc dựa trên GPU trong nội bộ. Đồng thời, Scroll đang hợp tác với một số tổ chức học thuật để tìm kiếm giải pháp tối ưu hơn, nghiên cứu học thuật mới nhất của họ đã được công bố tại hội nghị hàng đầu về kiến trúc máy tính ASPLOS 2023 [3]. Là một dự án zkEVM hàng đầu, rất đáng mong đợi và theo dõi tiến triển sắp tới của họ.
Chào mừng tham gia cộng đồng chính thức TechFlow
Nhóm Telegram:https://t.me/TechFlowDaily
Tài khoản Twitter chính thức:https://x.com/TechFlowPost
Tài khoản Twitter tiếng Anh:https://x.com/BlockFlow_News
ABCDE
