FHE 가속을 위한 FPGA 기반 End-to-End NTT

요약

본 기사는 FHE의 계산 오버헤드 중 핵심인 NTT 변환 가속화 방안을 제시합니다. AMD Alveo V80 FPGA에 완전히 언롤링된 End-to-End NTT/INTT 커널을 설계하고 구현했습니다. 이 커널은 높은 처리량을 보이며, Lattigo FHE 라이브러리 통합 시 CPU 대비 핵심 연산(키 스위칭 등)에서 1.8~2.2배의 가속 성능을 입증했습니다.

핵심 포인트

• FHE 계산 오버헤드의 주요 원인은 NTT/INTT 변환입니다.
• AMD Alveo V80의 다이(die)를 활용한 End-to-End 커널을 설계했습니다.
• 해당 커널은 $2^{16}$ 계수 다항식을 높은 처리량으로 변환합니다.
• Lattigo 라이브러리 통합 결과, CPU 대비 1.8~2.2배의 가속 효과를 달성했습니다.