Zehnmal schnellere photonische Simulationen TSMC kooperiert mit Ansys und Microsoft

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Ansys, TSMC und Microsoft kooperieren, um die Simulation und Analyse von Silizium-Photonik-Komponenten um den Faktor 10 zu beschleunigen. 

Ansys und TSMC haben jüngst ein Pilotprojekt mit Microsoft abgeschlossen, das die Simulation und Analyse von Silizium-Photonik-Bauteilen erheblich beschleunigt. Gemeinsam erreichten die Unternehmen eine zehnfach schnellere Durchführung der Ansys Lumerical FDTD-Photonik-Simulation. Möglich war dies durch den Einsatz von virtuellen Computern der Microsoft Azure NC A100v4-Serie, die auf Nvidia-beschleunigter Datenverarbeitung in der Azure KI-Infrastruktur basieren. PICs sind ein zentraler Bestandteil für zahlreiche Anwendungen in verschiedenen Branchen, wie etwa der Datenkommunikation, biomedizinischen Geräten, LiDAR-Systemen für die Automobilindustrie, künstlicher Intelligenz und mehr.

Schnellere Datenübertragung über größere Entfernungen

Silicon PIC, eine Art optischer Kommunikation, die eine schnellere Datenübertragung über größere Entfernungen ermöglicht, ist eine integrale Komponente von Hyperscale-Rechenzentren und Anwendungen für das Internet der Dinge (IoT). Photonische und elektronische Schaltkreise zu kombinieren ist eine komplexe Aufgabe, die ein präzises multiphysikalisches Design und eine ebenso präzise Fertigung erfordert. Bereits kleine Fehler können zu Übertragungsproblemen innerhalb der Chips führen, die zusätzliche Kosten und Verzögerungen von bis zu mehreren Monaten verursachen können.

Lumerical-FDTD-Simulationen beschleunigt

Um die Herausforderungen zu meistern und die Ultrabreitbandfähigkeiten von Silicon PICs auszuschöpfen, beschleunigte TSMC gemeinsam mit Ansys Lumerical-FDTD-Simulationen mit hochleistungsfähigen virtuellen Azure-Computern mit Nvidia-Grafikprozessoren. Azure NC A100v4 VMs führten die Simulationen aus und identifizierten die optimalen Ressourcen, die ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten und Leistung bieten. Das Gesamtergebnis: Nahtlose Bereitstellung, Zugriff auf grafische Benutzeroberflächen, Skalierung verteilter Simulationen und Nachbearbeitung großer Datensätze in Cloud-Umgebungen. Azure Virtual Desktop bietet einen nahtlosen Übergang in die Cloud für einen konsistenten und durchgängigen digitalen Engineering-Workflow mit der gleichen Benutzererfahrung wie auf einem Desktop.

Lösungen in einem Bruchteil der üblichen Zeit

„Die enorme Größe und Komplexität unserer Multiphysik-Silizium-Lösungen stellt eine große Herausforderung bei der Simulation aller möglichen Parameterkombinationen dar“, sagte Stefan Rusu, Leiter Silicon Photonics System Design bei TSMC. „Diese jüngste Zusammenarbeit zeigt einmal mehr, wie effektiv Ansys die neuesten Cloud-Infrastrukturen und -Technologien nutzt, um leistungsstarke Lösungen mit hoher Vorhersagegenauigkeit in einem Bruchteil der sonst benötigten Zeit bereitzustellen.“

Durch die Bereitstellung von Lumerical FDTD in der Cloud können Entwickler schnell optimale Chip-Designs identifizieren, die die multiphysikalischen Herausforderungen bei der Kombination von photonischen und elektronischen Schaltkreisen berücksichtigen.

Optische Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung

„Ansys hat einzigartige Fähigkeiten entwickelt, die eng mit unseren führenden Multiphysik-Simulations-Engines für die Photonik verknüpft werden können“, sagte John Lee, Vice President und General Manager der Electronics, Semiconductor and Optics Business Unit bei Ansys. „Die Zusammenarbeit mit TSMC und Microsoft beschleunigte die Entwicklung von Technologien für die optische Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, die heute eine der größten Herausforderungen für die Chipentwicklung darstellt.“

Shelly Blackburn, CVP für Azure Infrastructure, Digital and App Innovation bei Microsoft, betonte die Vorteile der laufenden Zusammenarbeit mit Ansys und TSMC. „Unsere Partnerschaft bietet einen erheblichen Mehrwert für Anwender, die die kombinierte Leistung von HPC und KI nutzen möchten, ohne auf die Flexibilität von Cloud-Lösungen oder ihre gewohnte On-Premise-Erfahrung verzichten zu müssen“, kommentierte sie. „Gemeinsam stellen wir uns den Herausforderungen komplexer, großvolumiger Designs, die für die Herstellung hochwertiger Halbleiterprodukte entscheidend sind. Die Leistungsfähigkeit und Skalierbarkeit von Microsoft Azure Cloud Computing spielt dabei eine zentrale Rolle, um diese Hürden erfolgreich zu überwinden."