Дослідниця під ніком Kate змогла розблокувати приховані апаратні можливості майнінгової відеокарти Nvidia CMP-170HX (8 ГБ), перетворивши її на повноцінний ШІ-прискорювач рівня Nvidia A100 на 80 ГБ, який коштує близько $20 000. При цьому модифікована карта у деяких завданнях виявилася навіть швидшою за оригінальний флагман.

У чому суть вразливості

Майнінгові прискорювачі CMP-170HX побудовані на базі того самого графічного процесора GA100, що і серверні A100, пише Tom’s Hardware. На заводі Nvidia фізично обмежує їхні можливості за допомогою контролера електронних запобіжників (eFuse), відключаючи частину шейдерних блоків, шину PCIe 4.0, NVLink та більшу частину пам’яті HBM2e, яка фактично присутня на підкладці чипа.

Раніше ентузіасти вже використовували програмний мод CMPUnlocker, який дозволяв частково обійти обмеження на рівні драйверів (відкриваючи до 40–64 ГБ пам’яті та режим PCIe 2.0). Проте апаратні запобіжники залишалися недоступними для перезапису. Kate звернула увагу на архітектурний недолік: у дизайні Nvidia «перепалювання» додаткових запобіжників не урізає функціонал, а навпаки — відкриває доступ до заблокованих ресурсів чипа.

Як спрацював вольт-мод

Щоб змусити захищений від запису контролер eFuse прийняти нові налаштування, дослідниця використала метод атакування збоями напруги:

  • за допомогою моделі GPT-6 Astra вона спроєктувала просту друковану плату на базі мікроконтролера STM32G4 вартістю $8;

  • плата підключалася до ліній керування живленням відеокарти (PWMVID) і втручалася в роботу регуляторів напруги (VRM), створюючи короткочасні збої на лінії живлення графічного процесора;

  • запускаючи безперервний цикл читання статусу запобіжників під час збоїв напруги, дослідниця перевела контролер у стан, коли біти безпеки дозволили перезапис.

    • Оскільки фізичні запобіжники неможливо відкотити назад, Kate обережно залишила вимкненими ті шейдерні модулі, які були відбраковані на заводі як дефектні, але розблокувала всі працездатні ресурси.

    Результати та наслідки

    Дослідниця застосувала метод до десяти своїх відеокарт CMP-170HX. У дев’яти з них успішно запрацювали всі 80 ГБ відеопам’яті, а в однієї — 64 ГБ. Крім того, розблоковані карти отримали повноцінну підтримку PCIe 4.0, корекції помилок ECC, інтерфейсу NVLink та режиму Multi-Instance GPU (MIG).

    Оскільки кристал GA100 від початку має 128 потокових мультипроцесорів (SM) із запасом на заводський брак (у стандартній A100 активні 108), на картах Kate вдалося задіяти понад 120 робочих блоків. Завдяки цьому продуктивність в обчисленнях FP16 FMA виявилася на 20% вищою, ніж у штатної Nvidia A100.

    На вторинному ринку версії CMP-170HX на 8 ГБ та 10 ГБ наразі коштують близько $2 500–3 000, тоді як ціна повноцінної PCIe-версії A100 на 80 ГБ сягає $20 000. Kate вирішила опублікувати своє дослідження після того, як інший ентузіаст незалежно виявив ту саму вразливість. Вона також попередила Nvidia, проте компанія вже не зможе програмно закрити цю діру на випущених раніше відеокартах.