導入
フォトニック設計自動化市場は、導波路、レーザー、変調器、光検出器、集積光回路などの光デバイスおよびシステムの設計、シミュレーション、最適化、検証を行うソフトウェアツールと自動化手法を指します。通信、コンピューティング、センシング、イメージングにおける高速化、エネルギー効率、小型化、電子機器との統合といった需要の高まりに伴い、PDAは不可欠な存在となっています。この市場は、光／フォトニック領域の問題を対象とする点で、電子設計自動化（EDA）と類似した位置付けにあります。
フォトニック設計自動化市場規模は、2022年の13億9,000万米ドルから2030年には39億米ドルに拡大し、2022年から2030年にかけて年平均成長率（CAGR）13.8%で成長すると予想されています。
主要セグメント
コンポーネント別
ソリューションとサービス
展開別
オンプレミスとクラウド
組織規模別
中小企業と大企業
アプリケーション別
学術研究および産業研究・製造
サンプルレポートはこちら: https://www.theinsightpartners.com/sample/TIPRE00033004
成長戦略
機能の統合と拡張
物理を考慮したシミュレーション (熱、機械、電気) とマルチ物理ソルバーを組み込みます。
サイクルタイムを最小限に抑え、設計をより迅速に反復できるように最適化された逆設計と AI/ML に投資します。
パートナーシップとコラボレーション
ファウンドリとソフトウェア プロバイダーが協力してプロセス デザイン キット (PDK) を提供することで、設計者は製造前に設計をシミュレーションして検証できるようになります。
大学、研究センター、業界コンソーシアムが共同で共通のツール、ベンチマーク、ライブラリを開発しています。
クラウドとリモートツール
企業がローカルに大量のコンピューティング資産を保有する必要がないように、クラウドベースのPDAソリューションを提供します。柔軟でリモートワークに適した共同ワークフローを実現します。
地理的および垂直的な拡大
インフラ開発、通信事業の拡大、産業オートメーションが需要の加速を推進しているアジア太平洋市場に参入します。
新たな垂直分野の追求：自動車（LiDAR）、エッジ AI、光センシング、量子コンピューティング。
将来の動向
Smart EPDA（電子光子設計自動化）：現在ほとんどのシステムが電子設計プロセスと光子設計プロセスを統合しているため、両方の設計プロセスを統合したソフトウェアパッケージです。これらは、光子部品と電子部品間の相互作用（信号、熱、電力）を考慮した、自動化された協調設計、協調シミュレーション、レイアウト、検証を実現します。
逆設計と機械学習手法： AI/MLを用いてデバイスの形状、材料、配置を提案し、製造上の制約内でパフォーマンスとトレードオフを図ります。これにより、反復設計を迅速化し、新たな設計を可能にします。
物理レイアウト生成のスケーラビリティと自動化:製造可能性を犠牲にすることなく、損失を最小限に抑えながら、高度にスケーリングされた PIC (光集積回路) の配置、配線、レイアウトを自動化します。
標準化と相互運用性： PDK、共有ライブラリ、ベンチマーク、ファウンドリや設計プラットフォーム間で相互運用可能なツールなど、標準化が進みます。これにより、設計者がツールチェーン間を移行する際の負担が軽減されます。
機会
PD キットと MPW (マルチ プロジェクト ウェーハ) を備えたファウンドリは、PDA ツールと統合されており、小規模なプレーヤーや研究者がアクセスできるようになります。
逆設計、AI/ML の最適化、レイアウトの自動化に重点を置いたスタートアップまたはツール ベンダー。
クロスドメイン統合:エレクトロニクス + フォトニクス、またはハイブリッド デバイス (光学 + マイクロエレクトロメカニカル システム、MEMS) を統合するツールチェーン。
垂直分業：例えば、LiDAR、量子通信、バイオメディカルフォトニクス、エッジAIセンサーなど。これらは特有の制約を抱える傾向があり、専用のPDAツールの恩恵を受けられる可能性があります。
特に輸入への依存を減らし、半導体/フォトニクスの主権を獲得したい国における政府/政策からの資金提供。
課題とリスク
複数の物理特性、厳しい許容誤差、製造可能性の管理を含む、フォトニックデバイスの設計の複雑さ。
ツールのコストが高く、設計者、特に純粋に電子設計を使用する設計者にとっては学習曲線が急峻です。
ファウンドリの変動性:さまざまな製造プロセス、材料のばらつき、ツールのシミュレーション方法と製造結果の不一致。
知的財産、標準化、およびツールチェーン間の相互運用性の問題。
競争相手: フォトニクスに参入する従来の EDA 企業、およびオープンソースや学術的なツール。
主要プレーヤーと最近の動向
アンシス株式会社
Ansys は最近、特にフォトニクス ツールの認定と拡張、統合、速度、クラウド/HPC ワークフローの推進で非常に忙しくしています。
GlobalFoundries（GF Fotonixプラットフォーム）での認定： 2025年3月、AnsysのLumericalフォトニックソルバー（FDTD、MODE、CHARGE、HEAT）がGF Fotonixで動作することが認定されました。これにより、設計者はシリコンフォトニクスにおけるパッシブおよびアクティブフォトニックデバイスの両方に、これらのソルバーをより信頼性の高い方法で適用できるようになります。
Azure / Microsoft & TSMCとの提携による速度向上： TSMCおよびMicrosoftと提携したAnsysは、NVIDIA GPUを搭載したMicrosoft Azure VM上でLumerical FDTDシミュレーションを実行することで、10倍以上の速度向上を実現しました。これにより、設計者はPIC（光集積回路）の反復処理を高速化できます。
ツールとマルチフィジックスワークフローの改善
Lumerical FDTD のアップグレードには、マルチノード、マルチ GPU 機能、CAD 相互運用性、Ansys「Engineering Copilot」AI アシスタントの統合が含まれます。
リオニックスインターナショナルBV
LioniX はハードウェア/モジュール/フォトニック コンポーネントの分野に近いですが、同社が取り組んでいる内容は PDA と密接に重複しており、特に設計ツールを必要とする新しいコンポーネント、PDK、レーザー、統合システムの革新が中心です。
新規CTOの採用： 2024年1月、LioniXはロナルド・デッカー氏をCTOとして採用しました。彼は材料、微細加工、集積光学、パッケージングなどの分野で豊富な経験を有しており、研究、技術活動、システム統合の取り組みを主導することが期待されます。
パートナーシップと新しいコンポーネント
LioniX は、Sivers Photonics および Chilas BV と提携して、光通信およびセンシング アプリケーション向けの狭線幅の O バンド (1310 nm) CW チューナブル レーザーを開発しました。
オプティウェーブシステムズ株式会社
Optiwave は、純粋なデバイス/PIC レイアウト ツールではなく、光学システムおよびネットワーク シミュレーション ツールに重点を置いていますが、最近の機能強化により、PDA バリュー チェーン全体の一部であるシステム レベルの設計と統合が強化されています。
OptiSystem 22.1 (2025 年 4 月):主な機能強化は、PIC 統合/システム レベルの相互運用性の向上 (例: S パラメータ ファイルのインポート、動的ポートの作成)、機械学習対応の最適化ダイアグラム ツール (例: 目の使用など)、ユーザー定義の屈折率による導波路モデリングの向上、およびワークフローの強化です。
結論
フォトニック設計自動化業界は、2030 年まで堅調な成長を遂げようとしています。コンピューティング、通信、センシング、イメージングの要件が純粋な電子ソリューションの能力を常に上回っているため、適切に実行されればフォトニクスが要となるでしょう。
PDAツールは、光子デバイスのイノベーション、スケーラビリティ、そして実現可能性を実現するイネーブラーです。この分野での成功は、技術的先進性（逆設計、マルチフィジックスシミュレーション、レイアウト自動化）と、使いやすさ、そしてエコシステムへの対応力（ファウンドリサポート、標準化、クラウドツール）の融合によってもたらされます。
よくある質問（FAQ）
PDA と従来の EDA ツールの違いは何ですか?
PDAは、電子回路とは異なる物理特性（光波伝搬、干渉、光損失、波長依存性、熱／光結合）に従う光子／光デバイスを扱います。EDAツールは、電子、電圧、電流を扱います。システムは電子と光子の両方を含むため、ツールは電子と光子の協調設計に対応する必要があります。
なぜ今PDAが重要性を増しているのでしょうか?
より高いデータレート、より低いレイテンシ、そしてより電力効率の高い通信システム（例：5G/6G、データセンター、AI）へのニーズが高まっています。さらに、LiDAR、量子、光センシングといったアプリケーションへの関心の高まり、シリコンフォトニクス向けのより安価なファウンドリサービス、そしてより高いコンピューティングパワー（クラウド/HPC）により、より高度なシミュレーションが可能になります。
人気の PDA アプリケーションは何ですか?
通信（光トランシーバー、変調器）、データセンター、センサー（LiDAR、リモートセンシング）、生物医学光学、研究および学術、量子光子回路、新しいエッジ/AIデバイス。
クラウド展開はオンプレミス展開とどう違うのでしょうか?
クラウド導入は、拡張性、よりシンプルなコラボレーション、リモートアクセス、そして初期コストの削減といったメリットをもたらします。しかし、大企業では、管理性、セキュリティ、既存のインフラストラクチャ、そして場合によってはパフォーマンスの観点から、オンプレミス導入が好まれます。
企業が PDA ツールを選択する際に考慮すべきことは何ですか?
主な機能は次のとおりです: 正しいマルチ物理シミュレーション、逆設計/最適化のサポート、ファウンドリ PDK サポート、適切なレイアウトおよび配線の自動化、製造可能性のチェック、ユーザーフレンドリーなインターフェイス、スケーラビリティ、優れたドキュメント/サポート。
