Kintech Lab - Intagrated Tools for Inventive Solutions

ГиперКон

Компания ГиперКон (дочерняя компания Лаборатории Кинтех) специализируется на разработке высокопроизводительных программ для электромагнитного моделирования. Новые программные продукты используют революционный подход, позволяющий преодолеть традиционное ограничение производительности конечноразностных алгоритмов, связанное с пропускной способностью памяти компьютера.

Применение этого подхода сделает полноволновые электромагнитные расчеты эффективными для любого типа современных компьютеров от одной рабочей станции, оснащенной многоядерным CPU и/или установленным GPU, до суперкомпьютеров с десятками тысяч вычислительных ядер. Темп вычислений для новых расчетных программ линейно масштабируется с числом вычислительных ядер, независимо от объема используемой для хранения сетки памяти, который может превосходить доступную оперативную память компьютера.

Области применения программ HiPerCone FDTD:

• Разработка устройств нанофотоники (таких как биосенсоры, органические и неорганические светоизлучающие диоды и др.);

• Разработка интегральных схем и анализ целостности сигнала;

• Электромагнитная совместимость;

• Анализ поглощения электромагнитного излучения, в том числе в биологических тканях;

• Проектирование антенн и излучателей;

• Оптическая метрология наноструктурированных поверхностей (для контроля качества изготовления).

С помощью новых продуктов компании ГиперКон станет возможным точный и быстрый расчет трехмерных FDTD-моделей с размерами в сотни длин волн по каждому пространственному измерению. Например, модели тела человека в среде микроволнового излучения, модели излучающих слоев светодиодов в оптическом диапазоне или предсказание результата эллипсометрии наноструктурированной поверхности могут быть рассчитаны за нескольких минут на стандартной рабочей станции с многоядерными CPU или несколькими GPU.

FDTD-солверы ГиперКона увеличат производительности в 5-15 раз по сравнению с традиционными современными программами для CPU или GPU. Точные времена расчета для решения определенной задачи зависят от композиции моделируемого объема (наличие металлов, материалов с тензорной диэлектрической проницаемостью и т д.) и от типа применяемого компьютера.

Типичная трехмерная задача имеет 1 000 шагов сетки в каждом из 3 пространственных направлений, где одна треть ячеек сетки занята материалом с дисперсией, 5 000 шагов по времени. Такая типичная задача трехмерная задача характеризуется полным размером сетки достаточным для моделирования в разных предметных областях, например:

- моделирование рефлектометрических измерений наноструктурированной поверхности с модельными размерами размерами 10x10x2 микрон;

- расчет эффективности излучения светодиода с шероховатым катодным слоем в модели 15x15x1 микрон;

- модель человеческого тела с разрешением 1 мм под воздействием микроволнового излучения.

Программы ГиперКона позволят эффективно применять полноволновое моделирование и существенно ускорить разработку оптимального и энергоэффективного дизайна для твердотельных источников света, OLED-приборов:

- описывать оптические характеристики светодиода: оптическую эффективность; диаграмму направленности излучения;

- описывать параметры светодиода: геометрию слоев светодиода; размер пиксела светодиода; цветовые характеристики; цветовую температуру.

Преодоление проблемы с ограничением памяти

Производительность программ HiPerCone FDTD

Представляемые FDTD солверы ГиперКон дадут выигрыш в производительности в 5-30 раз по сравнению с традиционными современными программами для CPU или GPU. Например, модели тела человека в среде микроволнового излучения, модели излучающих слоев светодиодов в оптическом диапазоне или предсказание результата эллипсометрии наноструктурированной поверхности могут быть рассчитаны за нескольких минут на стандартной рабочей станции с многоядерными CPU или несколькими GPU.

В таблице ниже приведено сравнение производительности и времени вычислений для типичной FDTD задачи: 5x10^12 обновлений сетки и ~87 ГБ данных сетки.

Оценка времени вычислений на доступном на рынке ПО основывается на опубликованных или измеренных данных о производительности следующих программ FDTD: EMTL, Lumerical FDTD Solutions, Acceleware AxFDTD.

 

123

Распределение излучения OLED со структурированным катодом по углам и длинам волн