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.
