FDTDは解析空間全体をYeeセルと呼ばれる格子で分割し、各格子点で電磁場を時間発展的に更新します。FDTDでは解析空間が3次元になると膨大な計算量が必要となります。このような計算に対して、従来通りのCPUによる計算では、計算時間が長くなり、設計や解析の効率化が課題となっていました。そこで近年では、GPUによるFDTD計算の高速化が望まれています。FDTDは、各格子点で同一の差分計算を繰り返すアルゴリズムとなっており、このような規則性の高い計算の処理は、数千規模の演算コアを用いて並列処理を行うGPUと非常に相性が良いです。このため、計算リソースとしてGPUを利用することでCPU計算と比較して大幅な高速化が期待できます。なお、Ansys Lumerical FDTDにおいて、GPUで実行されるのはFDTD計算部分のみであり、メッシュ生成やスクリプト実行などは従来通りCPUで処理されます。Ansys Lumerical FDTDのFDTDソルバーは、2023R2以降のバージョンでGPU計算に対応しています。GPU計算機能のハードウェア要件と機能制限などの詳細はこちらをご覧ください。
図1：Yeeセル
図2：GPUによる高速化
図3：CPUとGPUの切り替え方法