SSD Offloading for LLM Mixture-of-Experts Weights Considered Harmful in Energy Efficiency

计算机科学 能源消耗 高效能源利用 能量(信号处理) 工艺工程 风险分析(工程) 工程类 电气工程 业务 数学 统计
作者
Kwanhee Kyung,Sungmin Yun,Jung Ho Ahn
出处
期刊:IEEE Computer Architecture Letters [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:24 (2): 265-268 被引量:1
标识
DOI:10.1109/lca.2025.3592563
摘要

Large Language Models (LLMs) applying Mixture-of-Experts (MoE) scale to trillions of parameters but require vast memory, motivating a line of research to offload expert weights from fast-but-small DRAM (HBM) to denser Flash SSDs. While SSDs provide cost-effective capacity, their read energy per bit is substantially higher than that of DRAM. This paper quantitatively analyzes the energy implications of offloading MoE expert weights to SSDs during the critical decode stage of LLM inference. Our analysis, comparing SSD, CPU memory (DDR), and HBM storage scenarios for models like DeepSeek-R1, reveals that offloading MoE weights to current SSDs drastically increases per-token-generation energy consumption (e.g., by up to ~12x compared to the HBM baseline), dominating the total inference energy budget. Although techniques like prefetching effectively hide access latency, they cannot mitigate this fundamental energy penalty. We further explore future technological scaling, finding that the inherent sparsity of MoE models could potentially make SSDs energy-viable if Flash read energy improves significantly, roughly by an order of magnitude.
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