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阪大レーザー研の実験データ処理システム と EUV 光源開発のための連携シミュレーション GRID ポータル

阪大レーザー研の実験データ処理システム と EUV 光源開発のための連携シミュレーション GRID ポータル. 大阪大学レーザーエネルギー学研究センター 西原　功修. 実験データベースサーバー. デイリースケジュールと 計測画像データの流れ. レーザー エネルギー. sora. t050527b. 生データ 格納領域. ショット データ. Oracle 10g. レーザーデータ. Oracle Application Server. DSFILE.CSV. LFEX PC. PW PC. GXII PC. ファイル変換プログラム

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阪大レーザー研の実験データ処理システム と EUV 光源開発のための連携シミュレーション GRID ポータル

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Presentation Transcript

  1. 阪大レーザー研の実験データ処理システム と EUV光源開発のための連携シミュレーションGRIDポータル 大阪大学レーザーエネルギー学研究センター 西原　功修

  2. 実験データベースサーバー デイリースケジュールと計測画像データの流れ レーザー エネルギー sora t050527b 生データ 格納領域 ショット データ Oracle 10g レーザーデータ Oracle Application Server DSFILE.CSV LFEX PC PW PC GXII PC ファイル変換プログラム (C言語+シェル)を cronで自動実行 HTMLファイルから PWショットNo,時刻 等を抜き出し、 その日のショット順番 を付加してテキスト ファイルに書き出す 画像データ(GIF) 格納領域 HTMLファイル vista www-local 自動転送 自動取り込み image.fp７ sido 主幹ノート_FB-01.fp７ TEXTファイル TEXTファイル TEXTファイル FB03_nfs lfex_shot.csv pw_shot.txt リレーション （画像） デイリー スケジュール サーバー LFEXshotdata shotdata PWshotdata FileMaker Server Advanced 7 リレーション （テキスト） phc.fp７ xfc.fp７ xsc.fp７ XML ds.fp７ インスタントweb公開 カスタムweb公開 インスタントweb公開 Webブラウザからテキストデータ入力 Webブラウザで表示 共有から開く Webブラウザからショット予定入力 テキストデータ入力 クライアントPC 計測主幹用 PC FileMakPro 7

  3. デイリースケジュール入力画面 認証ウィンドウ インスタントWeb公開TOPページ

  4. IT利用シミュレーション研究 1. レーザーEUV光源開発のための 連携シミュレーションGRIDポータルシステム 2. GRIDを用いた大規模分子動力学シミュレーション 大阪大学レーザーエネルギー学研究センター　 西原　功修，Vasilii V. Zhakhovskii, 福田　優子 レーザー技術総合研究所　 砂原　敦, 古河　裕之 日本原子力研究開発機構・関西光科学研究所　 佐々木　明 岡山大学大学院自然科学研究科　 西川　亘 大阪大学サイバーメディアセンター　 下條　真司

  5. 　レーザーEUV光源開発のための 連携シミュレーションGRIDポータルシステム 半導体リソグラフィー露光波長と加工寸法 　（≤45nmの細線：波長13.5nm） スズ　プラズマ　発光　10 kHz (after Fujioka et al) 現在90nm細線加工，1年以内に60nm実用化

  6. 背景 1 研究の目的：　レーザーからEUV光への変換効率の最適化 研究目的　(リーディングプロジェクト（文科省）’03 –’07 EUVA(経産省）） 　ＥＵＶ光源プラズマの物理を解明し，実用化への指針を与える．　 高効率ＥＵＶ光発生に必要な条件を明確にする． EUV光源出力≥ 350 W / 2πsr (波長13.5nm, 2%バンド幅 ）：実用機の要求条件 レーザープラズマシミュレーション： 　変換効率の 　・　レーザー強度依存性　　　　　(電子温度Te最適化） 　・　レーザーパルス幅依存性　　（放射のオパシティ・プラズマサイズ最適化） 　・　レーザー波長依存性　　　　　（密度ni最適化） 　・　ターゲット初期密度依存性　 （密度ni最適化） EUV spectrum (Nishimura et al) Sn+8 - Sn+12 (4d-4f) Transition １０数万本の発光線

  7. opacity tin (Nishimura,Sasaki ) 200 2D イオン密度ni 電子温度Te 原子モデル　 （原研，北里大，奈良女，岡大） プラズマダイナミックス （阪大，レーザー総研） 光学的に希薄な場合の放射能率（emissivity) 100 4f 4f charge transfer spectroscopy (Tanuma) (cm-3) wavelength (nm) 吸収を考慮した 実効放射能率 4d 4d Laser 0 4p 4p 100μm plasma configuration interaction 波動関数の重なり liquid gas solid liquid-vapor wavelength (nm) 放射輸送 （阪大，レーザー総研） 状態方程式 （核科研，レーザー総研） 100 200 300 (μm) 0 背景 2 IT利用：　GRIDを用いた連携シミュレーション ・　異なる研究機関で並行して複数のプログラムを開発 ・　各プログラムは連携して動作 ・　２-3年の短期間

  8. Ｗｅｂ　Ｃｌｉｅｎｔ 連携シミュレーションGRIDの設計指針 GRIDシステム　１ ・　各サイトのWEBポータル上で実行 ・　並行して各サイトでプログラムを開発 ・　各サイトの計算資源を用いた連携シミュレーション実行 ・　ナビゲーション機能つきワークフローで実行 ・　データベース構築 ワークフロー 実行イメージ

  9. 実行状況表示画面 （６つのプログラムの 連携シミュレーション） ワークフロー作成・操作画面を表示します． 登録されている，シミュレーション結果のファイルの参照，更新を行います． 岡山大学 岡山大学 前回設定したワークフロー検索条件で絞りこまれたワークフロー一覧を表示 実行中 実行中 ナビゲーション 機能を用いた ワークフロー作成 シミュレーション結果，入力ファイルのデータベースへのアップロード 画面を呼び出します． 阪大・総研 阪大・総研 連携ジョブ 連携ジョブ 終了待ち 終了待ち 原研 原研 前回の検索条件 入力ファイ 入力ファイ ル転送中 ル転送中 検索条件にマッチした一覧を表示します． ワークフローシステム機能の概要 GRIDシステム　2 ・　一覧表示・詳細表示　（検索機能） ・　オンライン編集　（新規，変更，削除） ・　ナビゲーション機能 ・　実行監視 ・　データベース構築

  10. ナビゲーション機能付きワークフローによってナビゲーション機能付きワークフローによって 連携シミュレーションを実行 GRID実証 原子コード， 状態方程式コード 放射 - ハイドロコード 日刊工業新聞（朝刊）平成17年6月3日

  11. 変換効率のレーザー強度依存性 Sn 実験による検証 (世界最高値：実用化に必要なEUV出力(>850W)が可能であることを実証） シミュレーションの検証：　実験結果の再現　 （EUVスペクトル，電子密度プロファイル, 最適レーザー強度など） 連携シミュレーション GRIDのパワー　1 シミュレーションによる実験EUVスペクトルの再現 （レーザー強度依存性） 2Dシミュレーションによる 実験電子密度プロファイルの再現

  12. EUV連携シミュレーションGRIDのパワー： 　　　シミュレーションにより最適化条件を解明 2 ~ 3 ns 1.2 ns 8 ~ 10 ns 10 ns 連携シミュレーション GRIDのパワー　2 実用化に向けた多くの指針を提供 　・　最適レーザー波長 　・　最適レーザー強度･パルス幅 　・　最適ターゲット物質 経産省プロジェクトへのフィードバック ３年未満の短期間 に指針を提供 変換効率のレーザーパルス幅依存性 シミュレーションにより，レーザーからＥＵＶ光への変換効率の密度, 温度依存性 を明らかにし，レーザーの最適条件などを示した　 （実線：変換効率(%), 　破線：レーザー強度(W/cm2)

  13. GRIDを用いた大規模分子動力学シミュレーションGRIDを用いた大規模分子動力学シミュレーション (Phase diagram of WDM) V. Temnov PhD Thesis (2004) フェムト秒レーザー加熱　液相-気相混合状態の形成 フェムト秒レーザー加熱　弾性波，非弾性波，溶融などの形成

  14. 背景 GRIDを用いた大規模シミュレーションの可能性 背景 　・　Super-SINETで接続されたスーパーコンピュータが使用可能になった 　・　NAREGIの使用が見込まれる 　・　計算機資源の有効利用 問題点 　　・　性能の異なる計算機が混在する 　　・　他の不特定ユーザーと同時使用 　　・　しかし，ジョブスケジューラが未発達 計算機の環境に応じて動的に分割領域を最適化するプログラムの開発 MP-D3 (Material Particle - Dynamic Domain Decomposition)手法の開発

  15. where R(i) is a center of i-th MP, rk are atom positions W(i)is a weighting factor within [0,1]. te - elapsed time (sys_clock), tw - processor dependent time, P(i)is a loading factor within [0,1] The displacement of the i-MP center can be evaluated as following: Good balance condition: where L(i,j) is a symmetrical function of i, j At next step (n+1) a new desired position here L(i)is a linear size of the i-MP Material Particle D3 (Dynamical Domain Decomposition) Method 2D Voronoi decomposition of simulation domain Zhakhovskii & Nishihara CCGRID (2005)

  16. Ｇｒｉｄ大規模シミュレーションの実証 ダイナミック領域分割法のスケーラビリティ ７２０台のプロセッサーを用いて実証 (約３桁のスケーラビリティ） number of particles 2,551,472 22,961,888

  17. Ｇｒｉｄ大規模シミュレーションの実証 Super-SINET上のスーパーコンピュータ上で実現 • GT2.4 を用いて，Super-SINETで接続されたスーパーコンピュータ上でダイナミック領域分割法(LPD3)の有効性を実証 ・　NAREGI上でのテストを予定 Osaka U. SX5 8cpu Tohoku U. Sx7 7cpu 2004年11月　実ユーザー環境で実行 animation of collision of 2 solids by MPD3 method On SX5(Osaka) – SX7(Tohoku) connected with Super/SINET

  18. 35 2 ( ) 1 ( ) 30 25 e l a p s e d t i m e p e t s / 20 c e s , e 15 w a i t i n g t i m e m i t 10 C P U t i m e 5 0 0 1000 2000 3000 s i m u l a t i o n s t e p Ｇｒｉｄ大規模シミュレーションの実証 ダイナミック領域分割法(MPD3)の有効性実証 １．SX5(阪大）, SX7(東北大）上での 　　入力した領域分割 ２－３．占有使用時の領域分割 ４．SX5上で他のユーザーが使用して 　　いる時のダイナミック領域分割 　　（SX5上の各領域の大きさは， SX7に比べ小さい） （１）占有使用時の実行時間　（右図２－３） （２）SX5上で他のユーザーが使用している 　　　時の実行時間の時間経過 　　　（LPD３により，SX5上の計算領域が 　　　小さくなり，実行時間が改善される： waiting時間のほとんどは他のユーザー 　　　の計算時間実行である）

  19. IT利用シミュレーション研究 結論 • ･　レーザーEUV光源開発のための連携シミュレーションGRIDポータルシステム • -　複数の研究機関で並行してプログラムを開発 • -　複数プログラムをネットワークを介して連携シミュレーションを行う • Gridシステムを構築 • -　開発期間を飛躍的に短縮 • 　　　　　・　世界に先駆け，光源開発に不可欠なレーザーの最適条件を解明, • 　　　　　　　実用化に弾みがつくものと期待される • ・　GRIDを用いた大規模分子動力学シミュレーション • -　ダイナミック領域分割法MPD3 (Material Particle Dynamic Domain • Decomposition)を開発 • -　不特定多数のユーザが同時に使用している遠隔地の複数のスーパー • 　　　　コンピュータを用いた大規模シミュレーションが可能, • 　　　　非常に高いシステム利用効率を実現 • -Super SINET上で有効性を実証　（NAREGI上でのテスト予定） • 　　　　　　・　MD流体シミュレーションなどの大規模シミュレーションが可能， • 　　　　　　　　計算資源の有効利用

  20. レーザー実験データ処理システム 　島田京子，白神宏之，畦地宏 謝辞 EUV連携シミュレーションGRIDポータル 　日本原子力研究開発機構 　　　平山俊雄，中島憲宏，山岸信寛　上島豊 NECシステムテクノロジー 　　　山下晃弘，中島登美子，池田和之 Super – SINET上のスーパーコンピュータGRID 東北大学・情報シナジーセンター 　　　曽根秀昭，小林広明，伊藤英一 大阪大学・サイバーメディアセンター 　　　秋山豊和，加藤精一，宮永勢次 NEC 　　　妹尾義樹，田村正典，加藤隆士

  21. データmpg2, 4でよいか

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