Efficient numerical methods for the analysis of electromagnetic fields

Authors

  • D.Yu. Knyazkov

Keywords:

HPC
parallel algorithms
cluster computations
holography simulation

Abstract

The large-size problem of electromagnetic fields synthesis (containing 108 and more radiating objects) for holographic lithography needs is considered. The performance and scalability analysis carried out for some numerical methods on MVS-100K JSCC RAS and MIIT T4700 clusters showed that these methods cannot be used when creating a real-size chip on the state-of-the-art HPC systems. The specially designed Big Pixel method was implemented as a part of a parallel software package. This method allows calculating the Gabor hologram for the real-size chip topology on the existing clusters. An example of Gabor hologram synthesis for the topology consisting of 1.6 x 109 elements is discussed.


Published

2012-03-30

Issue

Section

Section 1. Numerical methods and applications

Author Biography

D.Yu. Knyazkov


References

  1. Борисов М.В., Боровиков В.А., Гавриков А.А., Князьков Д.Ю., Раховский В.И., Челюбеев Д.А., Шамаев А.С. Методы создания и коррекции качества голографических изображений геометрических объектов с элементами субволновых размеров // Докл. РАН. 2010. 434, № 3. 332-336.
  2. Борисов М.В., Гавриков А.А., Князьков Д.Ю., Раховский В.И., Челюбеев Д.А., Шамаев А.С. Способ изготовления голографических изображений рисунка. Патент РФ № 2396584. 2010.
  3. Rakhovskiy V.I., Borisov M.V., Shamaev A.S., Chelubeev D.A., Gavrikov A.A., Knyazkov D.U. Method of producing holographic images of IC topologies. US Patent App. № 12836670. 2011.
  4. Knyazkov D.Yu. Simulation of holography using multiprocessor systems // Lecture Notes in Computer Science. Vol. 7125. Berlin: Springer, 2012. 270-275.
  5. Gabor D. A new microscopic principle // Nature. 1948. 161. 777-778.
  6. Singh V., Hu B., Bollepalli S., Wagner S., Borodovsky Y. Making a trillion pixels dance // Proc. of SPIE. 2008. 6924. 0S1-0S12.
  7. Stratton J.A., Chu L.J. Diffraction theory of electromagnetic waves // Phys. Rev. 1939. 56. 99-107.
  8. Born M., Wolf E. Principles of Optics. Oxford: Pergamon Press, 1964.
  9. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние волн на статистически неровной поверхности. М.: Наука, 1972.
  10. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: Бином, 2003.
  11. Нуссбаумер Г. Быстрое преобразование Фурье и алгоритмы вычисления сверток. М.: Радио и связь, 1985.
  12. Князьков Д.Ю. Оптимизация электромагнитных полей в голографической литографии с помощью метода локальных вариаций // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2011. № 6. 99-109.