| 講演抄録／キーワード |
| 講演名 |
2026-08-04 15:40
FPGA上のTransformer推論におけるKVキャッシュ故障注入の評価
○熊谷 瞭・竹本 修・野崎佑典・吉川雅弥（名城大） |
| 抄録 |
（和） |
本研究では，Transformer推論において自己回帰生成中に保持されるKVキャッシュに着目し，ハードウェア推論環境で生じ得る一時的なデータ破壊が生成結果へ及ぼす影響を評価する．KVキャッシュは過去トークンのKeyおよびValueを再利用することで推論を高速化する一方，生成過程に依存して蓄積される中間状態であるため，重みや入力とは異なる故障伝搬経路をもつ．本稿では，FPGAを利用した軽量Transformer推論を対象に，KVキャッシュの単一要素故障を注入し，故障なし生成列との比較により出力変化を調べる．実験結果から，単一ワードの故障であっても後続の生成列が大きく変化し得ること，またKeyとValueの役割の違いが出力破壊の形態に反映されることを確認した．これにより，ローカル環境やエッジ機器で動作するTransformerアクセラレータにおいて，KVキャッシュを信頼性評価および保護の対象として扱う必要性を示す． |
| （英） |
This study focuses on the KV cache that maintained during autoregressive generation in Transformer inference and evaluates the impact of data corruption which can occur in hardware inference environments on generation results. While the KV cache accelerates inference by reusing the Key and Value of past tokens, it represents an intermediate state that possesses a fault propagation path distinct from that of model weights or activations. In this study, we target Transformer inference engine implemented on an FPGA, inject single-element faults into the KV cache, and analyze output variations by comparing the results against fault-free generated sequences. Experimental results confirm that even a single-word fault can alter subsequent generated sequences and that the distinct roles of Keys and Values are reflected in the nature of the output corruption. These findings demonstrate the necessity of treating the KV cache as a target for protection in Transformer accelerators operating in wild devices. |
| キーワード |
（和） |
大規模言語モデル / FPGA / 故障注入 / KVキャッシュ / Transformerアクセラレータ / / / |
| （英） |
large language models / FPGA / fault injection / KV cache / Transformer accelerator / / / |
| 文献情報 |
映情学技報 |
| 資料番号 |
|
| 発行日 |
|
| ISSN |
Online edition: ISSN 2424-1970 |
| PDFダウンロード |
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| 研究会情報 |
| 研究会 |
IEICE-ICD IEICE-SDM IST |
| 開催期間 |
2026-08-04 - 2026-08-06 |
| 開催地（和） |
北海道大学薬学部第二講義室 |
| 開催地（英） |
Hokkaido Univ, Pharmaceutical Sciences, Lecture Room 2 |
| テーマ（和） |
アナログ、アナデジ混載、RF及びセンサインタフェース回路、低電圧・低消費電力技術、新デバイス・回路とその応用 |
| テーマ（英） |
Analog, Mixed Analog and Digital, RF, and Sensor Interface, Low Voltage/Low Power Techniques, Novel Devices/Circuits, and the Applications |
| 講演論文情報の詳細 |
| 申込み研究会 |
IEICE-ICD |
| 会議コード |
2026-08-ICD-SDM-IST |
| 本文の言語 |
日本語 |
| タイトル（和） |
FPGA上のTransformer推論におけるKVキャッシュ故障注入の評価 |
| サブタイトル（和） |
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| タイトル（英） |
Fault Injection into KV Cache of an FPGA-based Transformer and Its Evaluation |
| サブタイトル（英） |
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| キーワード(1)（和/英） |
大規模言語モデル / large language models |
| キーワード(2)（和/英） |
FPGA / FPGA |
| キーワード(3)（和/英） |
故障注入 / fault injection |
| キーワード(4)（和/英） |
KVキャッシュ / KV cache |
| キーワード(5)（和/英） |
Transformerアクセラレータ / Transformer accelerator |
| キーワード(6)（和/英） |
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| キーワード(7)（和/英） |
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| キーワード(8)（和/英） |
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| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） |
熊谷 瞭 / Ryo Kumagai / クマガイ リョウ |
| 第1著者 所属（和/英） |
名城大学 (略称： 名城大)
Meijo University (略称： Meijo Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） |
竹本 修 / Shu Takemoto / タケモト シュウ |
| 第2著者 所属（和/英） |
名城大学 (略称： 名城大)
Meijo University (略称： Meijo Univ.) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） |
野崎 佑典 / Yusuke Nozaki / ノザキ ユウスケ |
| 第3著者 所属（和/英） |
名城大学 (略称： 名城大)
Meijo University (略称： Meijo Univ.) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） |
吉川 雅弥 / Masaya Yoshikawa / ヨシカワ マサヤ |
| 第4著者 所属（和/英） |
名城大学 (略称： 名城大)
Meijo University (略称： Meijo Univ.) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） |
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| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） |
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| 講演者 |
第1著者 |
| 発表日時 |
2026-08-04 15:40:00 |
| 発表時間 |
25分 |
| 申込先研究会 |
IEICE-ICD |
| 資料番号 |
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| 巻番号（vol） |
vol.50 |
| 号番号（no） |
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| ページ範囲 |
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| ページ数 |
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| 発行日 |
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