Introduction

Le marché de l'automatisation de la conception photonique décrit les outils logiciels et les méthodes d'automatisation permettant de concevoir, simuler, optimiser et vérifier les dispositifs et systèmes photoniques tels que les guides d'ondes, les lasers, les modulateurs, les photodétecteurs et les circuits photoniques intégrés. Face à la demande croissante en communications, informatique, détection et imagerie, exigeant des vitesses accrues, une efficacité énergétique accrue, une miniaturisation et une intégration à l'électronique, les assistants numériques personnels (PDA) deviennent essentiels. Ce marché se situe dans une situation similaire à celle de l'automatisation de la conception électronique (EDA), mais pour les problèmes des domaines optique et photonique.

La taille du marché de l'automatisation de la conception photonique devrait passer de 1,39 milliard USD en 2022 à 3,90 milliards USD d'ici 2030, à un TCAC de 13,8 % au cours de la période 2022-2030.

Segments clés

Par composant

Solution et service

Par déploiement

Sur site et dans le cloud

Par taille d'organisation

PME et grandes entreprises

Par application

Recherche académique et recherche industrielle et fabrication

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Stratégies de croissance

Intégration et extension des capacités

Intégration de simulations prenant en compte la physique (thermique, mécanique, électrique) et de solveurs multi-physiques.

Investir dans la conception inverse et l'IA/ML optimisée pour minimiser les temps de cycle et itérer les conceptions plus rapidement.

Partenariats et collaboration

Collaboration entre fonderies et fournisseurs de logiciels pour fournir des kits de conception de processus (PDK), afin que les concepteurs puissent simuler et vérifier les conceptions avant la fabrication.

Les universités, les centres de recherche et les consortiums industriels développent conjointement des outils, des repères et des bibliothèques communs.

Outils Cloud et à distance

Proposer des solutions PDA cloud permettant aux entreprises de se passer de ressources informatiques locales lourdes. Permet des flux de travail flexibles, à distance et collaboratifs.

Expansion géographique et verticale

Entrée sur les marchés de l'Asie-Pacifique, où le développement des infrastructures, l'expansion des télécommunications et l'automatisation industrielle stimulent l'accélération de la demande.

À la recherche de nouveaux secteurs verticaux : automobile (LiDAR), IA de pointe, détection optique, informatique quantique.

Tendances futures

Automatisation de la conception photonique électronique (EPDA) intelligente : progiciels intégrant à la fois les processus de conception électronique et photonique, la plupart des systèmes intégrant actuellement les deux. Il s'agit de co-conception, co-simulation, implantation et vérification automatisées prenant en compte les interactions (signal, thermique, puissance) entre les composants photoniques et électroniques.

Méthodes de conception inverse et d'apprentissage automatique : l'utilisation de l'IA et du machine learning pour suggérer des géométries, des matériaux et des agencements d'appareils, en tenant compte des performances et des contraintes de fabrication. Cela permet des itérations plus rapides et de nouvelles conceptions.

Évolutivité et automatisation de la génération de disposition physique : automatisation du placement, du routage et de la disposition pour les PIC (circuits intégrés photoniques) à grande échelle sans sacrifier la fabricabilité et avec des pertes minimales.

Standardisation et interopérabilité : davantage de PDK standardisés, de bibliothèques partagées, de benchmarks et d'outils interopérables entre les fonderies et les plateformes de conception. Cela simplifie les transitions entre les chaînes d'outils pour les concepteurs.

Opportunités

Fonderies avec kits PD et MPW (wafer multi-projets) intégrés aux outils PDA pour permettre l'accès aux plus petits acteurs et chercheurs.

Startups ou fournisseurs d'outils axés sur la conception inverse, l'IA/ML optimisée ou la mise en page automatisée.

Intégration inter-domaines : chaînes d'outils intégrant l'électronique + la photonique, ou des dispositifs hybrides (systèmes optiques + microélectromécaniques, MEMS).

Spécialisation verticale : LiDAR, communication quantique, photonique biomédicale, capteurs d'IA de pointe. Ces technologies présentent généralement des contraintes spécifiques et peuvent bénéficier d'outils PDA spécialisés.

Financement gouvernemental/politique, en particulier dans les pays cherchant à réduire leur dépendance aux importations, et à acquérir la souveraineté en matière de semi-conducteurs/photonique.

Défis et risques

Complexité de conception des dispositifs photoniques, y compris la gestion de plusieurs physiques, des tolérances strictes et de la fabricabilité.

Coût élevé des outils et courbe d'apprentissage élevée pour les concepteurs, en particulier pour les concepteurs utilisant une conception purement électronique.

Variabilité de la fonderie : divers procédés de fabrication, variation des matériaux, inadéquation entre la façon dont les outils simulent et ce que la fabrication fournit.

Problèmes de propriété intellectuelle, de normalisation et d'interopérabilité entre les chaînes d'outils.

Concurrence : des sociétés EDA traditionnelles entrant dans la photonique, ainsi que des outils open source ou académiques.

Acteurs clés et développements récents

Ansys Inc

Ansys a été extrêmement occupé ces derniers temps, notamment dans la qualification et la mise à l'échelle des outils photoniques et dans la conduite de l'intégration, de la vitesse et des flux de travail cloud/HPC.

Certification sur GlobalFoundries (plateforme GF Fotonix) : En mars 2025, les solveurs photoniques Lumerical d'Ansys (FDTD, MODE, CHARGE, HEAT) ont été certifiés pour fonctionner sur GF Fotonix. Cela permet aux concepteurs d'utiliser ces solveurs avec une plus grande fiabilité pour les dispositifs photoniques passifs et actifs en photonique silicium.

Augmentation de la vitesse grâce au partenariat Azure / Microsoft et TSMC : Ansys, en partenariat avec TSMC et Microsoft, a démontré une amélioration de la vitesse de plus de 10 fois en exécutant des simulations Lumerical FDTD sur des machines virtuelles Microsoft Azure équipées de GPU NVIDIA. Cela permet aux concepteurs d'itérer plus rapidement sur les circuits intégrés photoniques (PIC).

Améliorations des outils et des flux de travail multiphysiques

Les mises à niveau Lumerical FDTD incluent la capacité multi-nœuds, multi-GPU, l'interopérabilité CAO et l'intégration de l'assistant IA Ansys « Engineering Copilot ».

LioniX International BV

LioniX est plus proche de l'espace matériel/module/composant photonique, mais ce sur quoi ils travaillent chevauche étroitement le PDA, en particulier dans l'innovation de nouveaux composants, PDK, lasers et systèmes intégrés qui nécessitent des outils de conception.

Recrutement de nouveaux directeurs techniques : En janvier 2024, LioniX a recruté Ronald Dekker au poste de directeur technique. Fort d'une solide expérience dans les domaines des matériaux, de la microfabrication, de l'optique intégrée, du packaging, etc., il sera chargé de piloter la recherche, les activités techniques et les initiatives d'intégration de systèmes.

Partenariats et nouveaux composants

LioniX s'est associé à Sivers Photonics et Chilas BV pour créer un laser accordable CW à bande O (1310 nm) à largeur de ligne étroite pour les applications de communication optique et de détection.

Systèmes Optiwave Inc.

Optiwave se concentre davantage sur les outils de simulation de systèmes et de réseaux optiques plutôt que sur les outils de conception de périphériques/PIC purement, mais leurs récentes améliorations renforcent la conception et l'intégration au niveau du système, qui font partie de la chaîne de valeur globale du PDA.

OptiSystem 22.1 (avril 2025) : les principales améliorations sont l'intégration améliorée du PIC/l'interopérabilité au niveau du système (par exemple, l'importation de fichiers de paramètres S, la création de ports dynamiques), les outils de diagramme d'optimisation activés par l'apprentissage automatique (par exemple, l'utilisation des yeux, etc.), la modélisation améliorée du guide d'ondes avec un indice de réfraction défini par l'utilisateur et des flux de travail améliorés.

Conclusion

L'industrie de l'automatisation de la conception photonique est sur le point de connaître une croissance robuste jusqu'en 2030. Les exigences en matière de calcul, de communication, de détection et d'imagerie dépassant constamment les capacités des solutions purement électroniques, la photonique apparaît comme un élément clé si elle est réalisée correctement.

Les outils PDA sont le catalyseur qui rend l'innovation en matière de dispositifs photoniques évolutive, réalisable et viable. La réussite dans ce domaine reposera sur la combinaison de l'avancée technologique (conception inverse, simulation multiphysique, automatisation de la mise en page) avec la convivialité et l'intégration à l'écosystème (support de fonderie, standardisation, outils cloud).

Foire aux questions (FAQ)

Quelle est la différence entre un PDA et des outils EDA traditionnels ?

L'analyse de données par ordinateur (PDA) s'intéresse aux dispositifs photoniques/optiques, qui obéissent à des lois physiques autres que celles des circuits électroniques (propagation des ondes lumineuses, interférences, pertes optiques, dépendance à la longueur d'onde, couplage thermique/optique). Les outils d'analyse par ordinateur (EDA) s'intéressent aux électrons, aux tensions et aux courants. Puisque les systèmes contiennent ces deux éléments, les outils doivent intégrer la co-conception électronique et photonique.

Pourquoi le PDA gagne-t-il en importance aujourd’hui ?

Face à la demande croissante de débits de données plus élevés, de latences plus faibles et de systèmes de communication plus économes en énergie (par exemple pour la 5G/6G, les centres de données et l'IA), l'intérêt croissant pour des applications telles que le LiDAR, la détection quantique et optique, les services de fonderie moins coûteux pour la photonique sur silicium et une puissance de calcul accrue (cloud/HPC) permettent des simulations plus avancées.

Quelles sont les meilleures applications PDA ?

Télécommunications (émetteurs-récepteurs optiques, modulateurs), centres de données, capteurs (LiDAR, télédétection), optique biomédicale, recherche et milieu universitaire, circuits photoniques quantiques et nouveaux dispositifs edge/IA.

En quoi le déploiement dans le cloud est-il différent du déploiement sur site ?

Le déploiement cloud offre évolutivité, collaboration simplifiée, accès à distance et, potentiellement, coût initial réduit. Cependant, les grandes entreprises privilégient les solutions sur site pour des raisons de contrôle, de sécurité, d'infrastructure existante et parfois de performance.

Que doivent prendre en compte les entreprises lors du choix d’un outil PDA ?

Les principales caractéristiques sont : une simulation multi-physique correcte ; un support de conception/optimisation inverse ; un support PDK de fonderie ; une automatisation appropriée de la mise en page et du routage ; une vérification de la fabricabilité ; une interface conviviale ; une évolutivité ; une bonne documentation/un bon support.