La nouvelle puce Heracles d'Intel traite des données entièrement chiffrées sans les déchiffrer
La puce Heracles d'Intel traite des données entièrement chiffrées sans les déchiffrer. Elle est 1 074 à 5 547 fois plus rapide qu'un processeur Intel Xeon à 24 cœurs pour les opérations mathématiques FHE
Intel présente ses avancées sur le chiffrement homomorphe intégral (Fully Homomorphic Encryption - FHE). Le FHE est une technique cryptographique permettant d’effectuer des calculs sur des données sans jamais les déchiffrer. Le hic : les calculs sur données chiffrées sont extrêmement lents. Sur les processeurs actuels, ils prennent des milliers de fois plus de temps qu'en clair, ce qui les rend impraticables à grande échelle. Pour réduire cet écart de performance, Intel a dévoilé un prototype de processeur spécialisé appelé Heracles, conçu exclusivement pour accélérer les opérations nécessaires au FHE. Heracles serait jusqu'à 5 547 fois plus rapide.
Faire des calculs directement sur des données chiffrées
Les technologies modernes de chiffrement permettent aux systèmes modernes de protéger les données lorsqu'elles sont stockées sur un périphérique de stockage, transférées via divers liens à l'intérieur du système. Cependant, une fois qu'elles atteignent le CPU, le GPU ou tout autre type de processeur, les données sont déchiffrées et s'affichent essentiellement sous forme de texte brut, ce qui les rend vulnérables à différentes formes d'attaques.
Le chiffrement homomorphe intégral permet d'effectuer des calculs sur des données chiffrées, sans jamais avoir à les déchiffrer. Le système reçoit des données chiffrées, effectue les opérations nécessaires, puis renvoie un résultat qui reste chiffré jusqu’à ce que seul l’utilisateur final le déchiffre. Cette approche permettrait d'utiliser des services cloud ou des IA sans que l'infrastructure elle-même puisse accéder aux données sensibles qu'elle traite.
Cependant, cette méthode présente un problème majeur : les calculs sur données chiffrées sont extrêmement lents. Sur les processeurs actuels, ils peuvent être des milliers à des dizaines de milliers de fois plus lents que les mêmes calculs effectués sur des données en clair. C'est là qu'intervient Intel.
Réponse d'Intel : le processeur de traitement Heracles
Intel a présenté sa puce Heracles début 2026, lors de la conférence ISSCC (International Solid-State Circuits Conference) à San Francisco. Selon les informations de la société, cette puce n'est en aucun cas un processeur x86. Le processeur Heracles ne peut pas exécuter de logiciels normaux ni faire fonctionner un système d'exploitation, car il est exclusivement conçu pour accélérer les calculs mathématiques de chiffrement homomorphe complet.
Les calculs FHE reposent sur de très grands nombres entiers, des calculs polynomiaux intensifs et des transformations de données complexes qui submergent rapidement les processeurs à usage général. Heracles d'Intel s'appuie sur une architecture spécialement conçue qui utilise un moteur de calcul SIMD à 8192 voies composé de 64 paires de tuiles (chaque paire de tuiles contenant 128 voies arithmétiques parallèles) disposées en maillage 8×8.
Chaque tuile intègre des unités arithmétiques optimisées pour l'addition, la soustraction et la multiplication modulaires, ainsi que des opérations papillon spécialisées qui prennent en charge à la fois les transformations théoriques des nombres (number-theoretic transforms - NTT) et les NTT inverses.
Intel annonce des performances sans précédent
La puce Heracles d'Intel fonctionne avec des tranches arithmétiques de 32 bits (c'est-à-dire que chaque voie à l'intérieur du TP traite une tranche arithmétique de 32 bits) afin de préserver la précision et d'assurer un parallélisme élevé, ce qui améliore considérablement l'efficacité du traitement mathématique chiffré à grande échelle. Cependant, une exécution parallèle explicite efficace nécessite également une bande passante mémoire élevée.
Conçu dans le cadre d'un programme DARPA sur cinq ans, ce processeur est gravé en 3 nanomètres FinFET, la technologie de gravure la plus avancée d'Intel. Selon les données d'Intel, la puce atteint une taille d'environ 200 mm², soit vingt fois celle des puces FHE de recherche habituelles. La puce est couplée à deux modules de mémoire à très haute bande passante de 24 Go chacun, une configuration normalement réservée aux accélérateurs d'IA.
La puce utilise des chemins de données personnalisés pour maximiser la bande passante interne de plusieurs téraoctets par seconde. Elle comprend en outre 64 Mo de mémoire tampon interne, de grands fichiers de registres et des tampons dédiés qui stockent les données à proximité des moteurs de calcul.
Heracles est actuellement implémenté sous la forme d'une carte accélératrice PCIe installée à côté de serveurs standard et utilise un refroidissement liquide pour gérer sa température. Intel a annoncé qu'Heracles accélère les tâches FHE jusqu'à 5 000 fois par rapport à un CPU serveur Intel haut de gamme.
Pour illustrer cet écart : une vérification de bulletin de vote chiffré prend 15 millisecondes sur un Xeon, contre 14 microsecondes sur Heracles. Vérifier 100 millions de bulletins représente plus de 17 jours de travail CPU, contre 23 minutes sur Heracles. Avec 64 cœurs de calcul organisés en grille 8×8, la puce est capable de traiter en parallèle les opérations mathématiques spécifiques au FHE, avec un débit interne de 9,6 téraoctets par seconde.
Une concurrence s'organise autour des processeurs FHE
Intel n'est pas seul sur ce créneau. Plusieurs startups, dont Niobium Microsystems, Fabric Cryptography, Cornami et Optalysys développent leurs propres accélérateurs FHE. Niobium, issu d'un autre projet DARPA, vise à être le premier à commercialiser une telle puce, en partenariat avec la fonderie Samsung (procédé 8 nm). Optalysys, de son côté, explore une approche photonique dans le but de dépasser les limites des systèmes tout-numériques.
Intel n'a pas encore annoncé de plans commerciaux pour Heracles, mais travaille déjà sur les améliorations logicielles et une éventuelle prochaine génération. Les experts s'accordent à dire que l'IA chiffrée constitue la cible principale de ces puces : permettre d'interroger des modèles d'IA ou d'effectuer des recherches sémantiques sans jamais exposer les données de l'utilisateur. Des modèles plus compacts, comme BERT, ont déjà été exécutés en FHE.
Intel est en difficulté depuis quelques années
Pat Gelsinger a été nommé PDG d'Intel en février 2021. Le mois suivant, il a mis en œuvre le plan de redressement d'Intel (IDM 2.0), conçu pour redonner à Intel son avantage concurrentiel et l'aider à se concentrer sur la revitalisation de ses capacités de production (y compris la fabrication de puces pour d'autres entreprises), sur l'investissement dans les technologies de pointe en matière de puces et sur l'expansion sur de nouveaux marchés.
Toutefois, les observateurs du secteur ont prévenu qu'il faudrait des années pour réaliser le plan de redressement des activités de fonderie d'Intel, et beaucoup s'attendent à ce que TSMC conserve sa position de leader dans le domaine de la fonderie au cours des prochaines années.
Depuis, Intel a fait face à différentes situations. Selon un rapport, Pat Gelsinger a été évincé après que le conseil d'administration a perdu confiance dans sa capacité à redresser le fabricant de puces. Pat Gelsinger aurait eu la possibilité de se retirer ou d'être démis de ses fonctions, et il a choisi de se retirer.
Intel a pris des mesures pour devenir rentable et compétitif pendant le mandat de Pat Gelsinger, notamment en s'engageant à vendre les deux tiers de ses biens immobiliers avant fin 2024. La société a également déclaré qu'elle ne paierait pas son dividende au quatrième trimestre fiscal de 2024 et a abaissé ses prévisions de dépenses d'investissement pour l'ensemble de l'année de plus de 20 %. Intel a également procédé à des licenciements massifs.
Le fabricant de puces a déclaré qu'il licencierait plus de 15 % de ses employés dans le cadre d'un plan de réduction des coûts de 10 milliards de dollars. En outre, Pat Gelsinger affirmait investir massivement dans la recherche et le développement afin de permettre à l'entreprise de retrouver sa position dominante dans l'industrie des semiconducteurs, après que ses rivaux, dont AMD, ont pris une plus grande part du marché au cours des dernières années.
La part de marché d'Intel sur le marché des GPU est passée de 2 % au deuxième trimestre 2023 à 0 % au deuxième trimestre 2024, tandis que la part de marché de Nvidia est passée de 80 % au deuxième trimestre 2023 à 88 % au deuxième trimestre 2024. Ce qui a créé des incertitudes quant à l'avenir d'Intel.
Pour rester compétitif dans ce domaine, Pat Gelsinger avait annoncé qu'Intel allait se séparer d'Intel Foundry en tant que "filiale indépendante au sein d'Intel", tandis que la construction d'usines de fabrication de puces en Allemagne et en Pologne a été suspendue. Mais il n'en sera rien.
Conclusion
Le FHE permet de calculer des données chiffrées sans les déchiffrer, mais les processeurs actuels (CPU et GPU) ont extrêmement du mal à répondre à ses exigences de haute précision et à ses opérations inhabituelles telles que le bootstrapping. La taille des textes chiffrés est supérieure de plusieurs ordres de grandeur à celle des textes en clair, et les opérations sur les nombres entiers peuvent nécessiter 10 000 cycles de plus que la normale.
La puce Heracles d'Intel s'attaque directement à ces goulots d'étranglement, rendant pour la première fois possibles les applications chiffrées à grande échelle. Selon ses concepteurs, Heracles marque le début d'une longue trajectoire comparable à l'avènement du premier microprocesseur.
Et vous ?
Quel est votre avis sur le sujet ?
Voir aussi
Répondre avec citation
Partager