NVIDIA、疎行列ソルバーcuDSSを正式提供 半導体・CAE各社が採用

cuDSSが一般提供に

NVIDIAは、CUDA-Xライブラリの一つである「NVIDIA cuDSS」の一般提供(GA)を開始したと発表しました。cuDSSは、エンジニアリングおよび科学技術シミュレーションの中でも計算負荷の高い工程をGPUに移すためのライブラリです。CUDA-Xは、NVIDIAのGPU計算基盤であるCUDAを土台にしたライブラリ群を指します。

チップや航空機、産業システムといった複雑な設計では、製造前に性能を予測するためにシミュレーションが使われます。設計が複雑になるほど計算時間は長くなり、計算資源の制約から、チームが試せる設計案の数は限られてしまいます。cuDSSは、この制約を緩める位置づけの製品と説明されています。

疎行列求解をGPUで加速

シミュレーションでは、要素の多くがゼロである「疎行列」を用いた大規模な連立方程式の求解が繰り返し発生します。この処理は計算量が多く、シミュレーション全体の時間を律速する要因になりがちです。cuDSSはこの求解部分をGPUで処理することで、結果が出るまでの時間短縮とシミュレーションのスループット向上を狙います。

NVIDIAによれば、これによりエンドユーザーは、より大規模で現実に近いモデル、より精度の高い表現、より広い設計空間を、低いコストで探索できるようになるといいます。

cuDSSは、単体のワークステーションから大規模な計算クラスタまで、追加設定なしでスケールするとされています。開発者はC、C++、Python、Fortranの各インターフェースを通じて、既存のエンジニアリング・科学技術・最適化ソフトウェアに組み込むことができます。

主要ベンダーの採用状況

Applied Materialsは、物理ベースの欠陥解析シミュレーションプラットフォーム「Ginestra」にcuDSSを組み込み、CPUのみの手法と比べて疎行列求解を最大10倍高速化したとしています。半導体材料やデバイス信頼性の探索を加速する狙いです。

COMSOLの「COMSOL Multiphysics」をNVIDIAの高速計算環境上でcuDSSと組み合わせ、ZEISS SMTはEUVリソグラフィのプラズマシミュレーションのベンチマークで4倍の高速化を測定値として確認し、シミュレーション全体を6日14時間で完了させたと報告しています。Dassault Systèmesは「Abaqus」の構造ソルバーと「CST」の電磁界ソルバーで8〜10倍の高速化を報告しています。

このほか、Cadenceは「Celsius」で熱・構造応力・反り解析にcuDSSを使い、Nokiaを含む顧客の複雑な設計分析を支援しています。Siemensは「Simcenter STAR-CCM+」の流体構造連成ワークフローに、Synopsysは「Sentaurus Device」にそれぞれcuDSSを組み込み、Infineonなどの複雑なデバイスのモデル化を加速しているとしています。

現時点で公表されていない点

原文では、cuDSSの価格やライセンス条件、対応するGPUの種類、必要なCUDAのバージョンといった導入に必要な情報は示されていません。既存のCPUベースのソルバーから置き換える際の移行手順についても言及はありません。

また、各社が示した高速化の数値は、それぞれのツールとベンチマーク条件下での発表値です。ワークロードによって効果は変わるとみられ、一般的な性能として受け取るには注意が必要です。

cuDSSの詳細は、GTC BerlinのNVIDIAデモブースとDassault Systèmesのブースで案内されるとのことです。