Feko概要

Fekoは、電気通信産業、自動車産業、航空宇宙産業、および軍需産業に幅広く利用されている包括的な計算電磁気学（CEM）ソフトウェア製品です。

名前のFekoは、ドイツ語のフレーズ”“FEldberechnung bei Körpern mit beliebiger Oberfläche””（任意形状のボディを伴う場の計算）の略称です。名前が示すとおり、Fekoは、、1つのライセンスでいくつかの周波数領域電磁（EM）解法と1つの時間領域法を提供します。これらの方法のハイブリッド化により、広範囲のEM問題の効率的な解析が可能になります。これには、アンテナ、マイクロストリップ回路、ラジオ波（RF）コンポーネントとバイオメディカルシステム、電気的に大きい構造でのアンテナの配置、散乱計算（RCS）、および電磁適合性（EMC）の調査が含まれます。

Fekoは、より難しいEM相互作用を解析するように調整されたツールを提供します。これには、特性モード解析（CMA）や双方向ケーブルのカップリング専用のソルバーが含まれます。統合ウィンドウアンテナやアンテナアレイの効率的なシミュレーションのための特別な定式化が含まれています。

マルチレベル高速多重極法 (MLFMM)と真のソルバーのハイブリッド化が組み合わされたFekoは、アンテナ配置解析のグローバルマーケットリーダーと見なされています。


Figure 1. Fekoにおける数値解析手法の図。

ソルバーの概要

ソルバーは、次の解法をサポートしています：
  • 全波周波数領域解法：
    • MoM (モーメント法)
    • FEM (有限要素法)
    • MLFMM (マルチレベル高速多重極法)
  • 全波時間領域解法：
    • FDTD (時間領域差分法)
  • 漸近解法：
    • PO (物理光学法)
    • LE-PO (大要素物理光学法)
    • RL-GO (レイランチング法に基づく幾何光学法)
    • UTD (回折均一理論)

共有メモリシステムと分散メモリシステムのCPU並列化

Fekoでは、真の分散コンピューティングとシミュレーションの“委託”並列化は別々の概念です。
  • 真の分散コンピューティングでは、特定の解析（単一周波数など）を複数のノードで並列処理することができます。これは、クラスター用の厳密なMPIベースの並列化と共有メモリコンピューターを介して実現されます。並列化の効率は、プロセス間のMPI相互作用を制限することによって向上します。
  • 委託では、個々の最適化の反復を別々のCPUコアに割り当てますが、反復の解析は分散されません。
Fekoでの効率は、ギガビットイーサネットやInfinibandなどの複数の高速ネットワーキング技術の統合によってさらに促進されます。
  • 単一CPUの複数のコアでは、並列化にOpenMP技術が使用されます。
  • クラスターまたは共有メモリマルチCPUサーバーでは、選択されたメモリブロックがプロセス間でコピーされます。通信が削減され、シミュレーション時間が短縮されますが、メモリ効率は低下します。
  • 対照的に、マルチコアCPUのコアは、同じメモリブロックを共有メモリマルチCPUシステムよりもはるかに高速に処理します。マルチコアCPUでのFekoのOpenMP並列化は、この事実を利用して必要なメモリを削減します。
Fekoでは、MPIとOpenMPの分散並列化方式がハイブリッド化され、両方の方式の強みが活かされています。

GPUの高速化

Fekoは、NVIDIAの統一デバイスアーキテクチャー（CUDA）フレームワークを使用してシミュレーションを高速化するため、複数のGPUの使用をサポートしています。CUDAベースのGPU上での実行を目的とした計算フェーズは、標準的なCPUベースの実行と比較して、大幅にスピードアップしています。

最適化

Fekoは、遺伝的アルゴリズム（GA）などの手法に基づく最先端の最適化エンジンを提供します。これを使用することにより、設計を自動的に最適化し、最適解を決定することができます。さらに、高度な設計検討のため、Altair HyperStudy へのインターフェースにより、包括的なポスト処理機能（トレードオフ解析や推計を含む）が提供されます。

ユーザーインターフェース

グラフィカルユーザーインターフェースを備えたFekoコンポーネント（CADFEKO、EDITFEKO、およびPOSTFEKO）は、ワークフローの効率化に焦点が当てられたリボン駆動型インターフェースを採用しています。CADFEKOは、パラメトリックモデル構築をサポートしています。複雑な形状モデルとメッシュモデルを、さまざまな業界標準フォーマットでインポートおよびエクスポートできます。アプリケーションプログラミングインターフェース（API）を使用して、外部スクリプトからCADFEKOまたはPOSTFEKOを制御したり、反復的なタスクや煩わしいタスクを自動化することができます。

アップデーター

Fekoは、アップデーターユーティリティを備えています。これを使用すれば、基本インストール上に、新しい機能、マイナーなソフトウェア強化、およびバグ修正を含む更新プログラムをインストールする柔軟性が得られます。

Altair単位

Fekoは、Altairの製品スイート全体をメーター制課金で使用できるAltairユニットベースのライセンス管理システムの一部です。この価値ベースのライセンス管理モデルは、Altairの広範なパートナーネットワークに拡大され、最も包括的で動的なソリューションのセットを市場に提供しています。