MMIC受動素子回路特性解析FDTDソルバーのGPGPU利用高速化

森田 長吉  

誌名
電子情報通信学会論文誌 C   Vol.J96-C   No.6   pp.94-102
公開日: 2013/05/17
Online ISSN: 1881-0217
DOI: 
Print ISSN: 1345-2827
論文種別: 招待論文 (エレクトロニクス分野におけるシミュレーション技術の進展)
専門分野: 
キーワード: 
GPGPU,  FDTD,  MMIC,  CFSPML,  受動素子,  

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あらまし: 
GPGPU(General Purpose Computing on Graphic Processing Unit)を用いた数値計算高速化技術は科学,工学の幅広い分野で威力を発揮している.GPGPUが特に高い高速化効果を発揮するのは計算領域あるいは計算過程全体が一つのコマンドで扱える場合であり,異なる計算式を伴う計算過程・領域が多い場合には,計算アルゴリズム上の創意工夫がなければ高速化達成は難しい.本論文では,MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)受動素子回路特性のFDTD(Finite Difference Time Domain)解析という比較的複雑な計算過程を伴う問題にGPGPU技術を適用する例を紹介する.計算領域外周にCFSPML(Complex Frequency Shifted Perfectly Matched Layer)という精度高い吸収層を設けて領域内電磁界をFDTD計算し,その結果から入出力ポートでの電圧,電流,特性インピーダンスを介してSパラメータを算出するという一連の計算に対して,これをGPGPU利用で高速化する例である.特に解析ソルバーの考え方やGPU利用計算アルゴリズムの概要紹介に力点を置く.本アルゴリズムでの高速化度は,GPUなし計算の数倍~12倍弱である.