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ケーススタディ

Rockley Photonics、Amazon EC2でAnsys Lumericalを使用して検証機能を改善

「成熟度が高く近似のないFDTD法を使用した大規模な物理シミュレーションを実行できるため、かつてない確信をもってテープアウトに臨むことができます」

— Yi Zhang氏（Rockley社、PICリーダー）

課題

Rockley社はフォトニクス回路が複雑になる流れを当然と考えています。迷光干渉やフォトニック集積回路（PIC）における不均一な温度や応力場の影響など、回路の動作に不可欠な多くの影響は、現在も設計や検証の際に考慮する必要があります。 

従来のエンジニアリングでは、解決策を模索しながらレイアウトを作成してきました。このアプローチはレイアウトの複雑さが増すにつれて実用的ではなくなり、フォトニック回路全体の大規模な物理シミュレーションが必要になっています。また、最新のデバイスの製造とパッケージングのコストは増大し、市場投入までの時間的プレッシャーが大きくなり、検証プロセスの改善が求められています。検証で設計エラーが見過ごされると、大きな影響が出ます。故障が製造後に発覚した場合、やり直しのコストが高くつきます。さらに重要なことに、市場投入が遅れた場合は、市場シェアとブランドの評判に計り知れない影響があるでしょう。

エンジニアリングソリューション

Rockley社は大規模シミュレーションを高速化するためにいくつかのHPCソリューションを検討し、最終的に、Lumerical FDTDを使用するAmazon Web Services（AWS）のCPUベースのクラウドソリューションを採用しました。この決定の理由は、Lumerical FDTDの正確さとランタイムパフォーマンス、HPCコンピューティングへの対応性、およびAmazonのクラウドソリューションの費用対効果の高い柔軟性でした。

結果

Rockley社は、デバイスAおよびB（それぞれ、図1および2）について複数の2Dおよび3D単一時間領域シミュレーションを行うことにより、高分解能スペクトルを抽出することができました。設計の大きさを考慮すると、シミュレーションの規模はFDTDにとって重要であり、デバイスBのレイアウトは約6mm2でした。EC2を使用して、最大16台の最先端Xeon Platinumプロセッサベースのサーバでシミュレーションを実行し、各ジョブを576コアに分散させました。様々なハードウェア構成を検討し、Rockley社はビジネスとエンジニアリングのニーズに最適な構成を選択しました。場合によってはスポット価格設定を使用し、オンデマンド料金よりも80～90%の値引きを実現しました。