HFSS에서 Direct Solver와 Iterative Solver의 차이점은 어떤건가요?

HFSS는 전자기 해석을 위해 Direct Solver와 Iterative Solver 두 가지 주요 해법을 제공하며, 해석 대상과 행렬 특성에 따라 적합한 솔버가 달라집니다.

1. Direct Solver

Direct Solver는 행렬의 조건수가 좋지 않은 경우에도 안정적인 해석이 가능한 솔버입니다.
HFSS에서는 Multi-frontal 방식을 사용하여 희소 행렬을 직접 분해함으로써 해를 구합니다.

• 반복 해법이 수렴하기 어려운 경우에도 안정적으로 동작

• 수치적 안정성이 높아 복잡한 문제에 적합

• 단점으로는 메모리 사용량이 크다는 점이 있음

2. Iterative Solver

Iterative Solver는 반복 계산을 통해 해를 점진적으로 구하는 방식으로,
특히 대규모 시뮬레이션에서 메모리 사용량을 크게 줄일 수 있는 장점이 있습니다.

• Direct Solver 대비 메모리 사용량이 현저히 낮음

• 대규모 모델에서는 해석 시간 단축 효과를 기대할 수 있음

• 다만, 행렬 조건이 좋지 않은 경우 수렴 실패 가능성이 존재

Iterative Solver가 해를 찾지 못하는 경우, HFSS는 자동으로 Direct Solver로 전환(fallback) 하여 해석을 완료합니다.

3. Auto Select Direct / Iterative 옵션

HFSS에는 Auto Select Direct/Iterative라는 자동 선택 옵션이 제공됩니다.
이 기능은 각 해석 패스(pass)마다 문제 특성을 분석하여,
Direct Solver와 Iterative Solver 중 최적의 솔버를 자동으로 선택하도록 설계되었습니다.

해당 옵션을 활성화할 경우 다음과 같은 효과를 기대할 수 있습니다.

• 불필요한 계산 자원 사용 최소화

• 해석 정확도를 유지하면서 시뮬레이션 속도 향상 가능

• 사용자가 솔버 선택에 대해 고민할 필요 감소

정리

• Direct Solver
  → 수치적으로 안정적, 조건수가 나쁜 행렬에 적합 (메모리 사용량 큼)

• Iterative Solver
  → 메모리 효율 우수, 대규모 문제에 적합 (수렴 실패 가능성 존재)

• Auto Select Direct/Iterative
  → 해석 패스별 자동 최적 솔버 선택, 성능과 안정성의 균형 확보

해석 규모가 크거나 다양한 조건의 모델을 다루는 경우에는
Auto Select Direct/Iterative 옵션을 활성화하여 성능과 안정성을 동시에 확보하시는 것이 바람직합니다.