소개

광자 설계 자동화 시장은 도파관, 레이저, 변조기, 광검출기, 집적 광자 회로와 같은 광자 소자 및 시스템을 설계, 시뮬레이션, 최적화 및 검증하는 소프트웨어 도구와 자동화 방법을 설명합니다. 통신, 컴퓨팅, 센싱, 이미징 분야에서 고속, 에너지 효율, 소형화, 전자 장치와의 통합에 대한 요구가 증가함에 따라 PDA는 필수 요소가 되고 있습니다. 이 시장은 전자 설계 자동화(EDA)와 유사한 위치에 있지만, 광학/광자 영역 문제를 다룹니다.

광자 설계 자동화 시장 규모는 2022년 13억 9천만 달러에서 2030년 39억 달러로 성장할 것으로 예상되며, 2022~2030년 동안 연평균 성장률은 13.8%입니다.

주요 세그먼트

구성 요소별

솔루션 및 서비스

배치별

온프레미스 및 클라우드

조직 규모별

중소기업 및 대기업

응용 프로그램별

학술 연구 및 산업 연구 및 제조

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성장 전략

기능 통합 및 확장

물리 인식 시뮬레이션(열, 기계, 전기)과 다중 물리 솔버를 내장합니다.

사이클 시간을 최소화하고 설계를 더 빠르게 반복하기 위해 역설계와 AI/ML 최적화에 투자합니다.

파트너십 및 협력

파운드리와 소프트웨어 공급업체가 협력하여 프로세스 설계 키트(PDK)를 제공하고, 이를 통해 설계자는 제조에 앞서 설계를 시뮬레이션하고 검증할 수 있습니다.

대학, 연구 센터, 산업 컨소시엄이 공동으로 공통 도구, 벤치마크, 라이브러리를 개발하고 있습니다.

클라우드 및 원격 도구

기업이 대규모 로컬 컴퓨팅 자산을 필요로 하지 않도록 클라우드 기반 PDA 솔루션을 제공합니다. 유연하고 원격 협업 워크플로를 지원합니다.

지리적 및 수직적 확장

인프라 개발, 통신 확장, 산업 자동화로 인해 수요가 가속화되고 있는 아시아 태평양 시장에 진출합니다.

새로운 수직 분야 추구: 자동차(LiDAR), 엣지 AI, 광학 센싱, 양자 ​​컴퓨팅.

미래 트렌드

스마트 EPDA(Electronic Photonic Design Automation): 현재 대부분의 시스템이 전자 및 광자 설계 프로세스를 통합하고 있기 때문에, 두 프로세스를 모두 통합하는 소프트웨어 패키지입니다. 이 소프트웨어 패키지는 광자 부품과 전자 부품 간의 상호 작용(신호, 열, 전력)을 고려하는 자동화된 공동 설계, 공동 시뮬레이션, 레이아웃 및 검증 기능을 제공합니다.

역설계 및 머신러닝 기법: AI/ML을 활용하여 제조 한계 내에서 성능 균형을 유지하면서 장치의 형상, 소재 및 배열을 제안합니다. 이를 통해 반복 작업을 가속화하고 새로운 설계를 가능하게 합니다.

물리적 레이아웃 생성 확장성 및 자동화: 제조성을 희생하지 않고 최소한의 손실로 고도로 확장 가능한 PIC(광자 집적 회로)의 배치, 라우팅 및 레이아웃을 자동화합니다.

표준화 및 상호 운용성: 더욱 표준화된 PDK, 공유 라이브러리, 벤치마크, 파운드리 및 설계 플랫폼 간 상호 운용 가능한 도구가 제공됩니다. 이를 통해 설계자들이 툴체인을 전환하는 데 따르는 마찰을 줄일 수 있습니다.

기회

PD 키트와 MPW(멀티 프로젝트 웨이퍼)를 갖춘 파운드리는 PDA 도구와 통합되어 있어 소규모 업체와 연구원도 접근할 수 있습니다.

역설계, AI/ML 최적화 또는 자동화된 레이아웃에 중점을 둔 스타트업이나 도구 공급업체입니다.

크로스 도메인 통합: 전자 + 광자공학 또는 하이브리드 장치(광학 + 마이크로 전자 기계 시스템, MEMS)를 통합하는 툴체인.

수직적 전문화: LiDAR, 양자 통신, 생체의학 포토닉스, 엣지 AI 센서. 이러한 분야는 고유한 제약을 받는 경향이 있으며, 특수 PDA 도구의 도움을 받을 수 있습니다.

정부/정책으로부터의 자금 지원, 특히 수입 의존도를 낮추고 반도체/광자공학 주권을 확보하려는 국가.

과제와 위험

다중 물리, 엄격한 허용 오차, 제조 가능성을 관리하는 것을 포함한 광자 소자의 설계 복잡성.

높은 도구 비용과 설계자의 학습 곡선이 높습니다. 특히 순수하게 전자 설계를 사용하는 설계자의 경우 더욱 그렇습니다.

주조 변동성: 다양한 제조 공정, 재료 변동, 도구가 시뮬레이션하는 방식과 제조 과정에서 나오는 결과물 간의 불일치.

툴체인 간의 지적 재산권, 표준화 및 상호 운용성 문제.

경쟁 : 광자공학 분야에 진출하는 기존 EDA 기업뿐만 아니라 오픈 소스나 학술적 도구도 있습니다.

주요 참여자 및 최근 개발 사항

앤시스 주식회사

Ansys는 최근 매우 바빴습니다. 특히 광자학 도구의 적격성 평가 및 확장, 통합, 속도, 클라우드/HPC 워크플로우 강화에 주력했습니다.

GlobalFoundries(GF Fotonix 플랫폼) 인증: 2025년 3월, Ansys의 Lumerical 광자 솔버(FDTD, MODE, CHARGE, HEAT)가 GF Fotonix에서 실행되도록 인증되었습니다. 이를 통해 설계자는 실리콘 포토닉스 분야의 수동 및 능동 광자 소자 모두에 대해 더욱 높은 신뢰성으로 해당 솔버를 적용할 수 있습니다.

Azure/Microsoft & TSMC 파트너십으로 속도 향상: TSMC 및 Microsoft와 파트너십을 맺은 Ansys는 NVIDIA GPU를 탑재한 Microsoft Azure VM에서 Lumerical FDTD 시뮬레이션을 실행하여 10배 이상의 속도 향상을 보였습니다. 이를 통해 설계자는 PIC(광자 집적 회로)에서 더 빠르게 반복 작업을 수행할 수 있습니다.

도구 및 다중물리 워크플로 개선

Lumerical FDTD 업그레이드에는 다중 노드, 다중 GPU 기능, CAD 상호 운용성, Ansys "Engineering Copilot" AI 어시스턴트 통합이 포함됩니다.

라이오니엑스 인터내셔널 BV

LioniX는 하드웨어/모듈/광자 부품 분야에 더 가깝지만, 그들이 작업하고 있는 내용은 PDA와 밀접하게 겹치는데, 특히 설계 도구가 필요한 새로운 부품, PDK, 레이저 및 통합 시스템을 혁신하는 데 중점을 두고 있습니다.

신규 CTO 채용: LioniX는 2024년 1월, Ronald Dekker를 CTO로 영입했습니다. 그는 소재, 미세 가공, 통합 광학, 패키징 등에 대한 풍부한 경험을 보유하고 있으며, 연구, 기술 활동 및 시스템 통합 프로젝트를 이끌 것으로 기대됩니다.

파트너십 및 새로운 구성 요소

LioniX는 Sivers Photonics와 Chilas BV와 협력하여 광 통신 및 감지 응용 분야를 위한 좁은 선폭, O 대역(1310nm) CW 가변 레이저를 개발했습니다.

옵티웨이브 시스템즈 주식회사

Optiwave는 순수한 장치/PIC 레이아웃 도구보다는 광 시스템 및 네트워크 시뮬레이션 도구에 더 집중하지만, 최근 개선을 통해 전체 PDA 가치 사슬의 일부인 시스템 수준의 설계와 통합이 강화되었습니다.

OptiSystem 22.1(2025년 4월): 주요 개선 사항으로는 PIC 통합/시스템 수준 상호 운용성 개선(예: S 매개변수 파일 가져오기, 동적 포트 생성), 머신 러닝 기반 최적화 다이어그램 도구(예: eyes/기타 사용), 사용자 정의 굴절률을 사용한 향상된 광파관 모델링, 향상된 워크플로 등이 있습니다.

결론

광자 설계 자동화 산업은 2030년까지 강력한 성장을 이룰 것으로 예상됩니다. 컴퓨팅, 통신, 감지 및 이미징 요구 사항이 순수 전자 솔루션의 성능을 지속적으로 앞지르고 있는 상황에서, 광자공학은 올바르게 수행된다면 핵심 기술로 부상할 것입니다.

PDA 도구는 광자 소자 혁신을 확장 가능하고 실현 가능하며 실현 가능하게 하는 핵심 요소입니다. 이 분야의 성공은 기술적 진보(역설계, 다중 물리 시뮬레이션, 레이아웃 자동화)와 사용성 및 생태계 적응성(파운드리 지원, 표준화, 클라우드 도구)의 결합을 통해 결정될 것입니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

PDA와 기존 EDA 도구의 차이점은 무엇인가요?

PDA는 전자 회로 이외의 물리 법칙(광파 전파, 간섭, 광 손실, 파장 의존성, 열/광 결합)을 따르는 광/광 소자를 다룹니다. EDA 도구는 전자, 전압, 전류를 다룹니다. 시스템은 두 가지 모두를 포함하므로, 도구는 전자공학과 광자공학의 공동 설계를 다뤄야 합니다.

왜 PDA가 지금 중요성을 얻고 있는가?

더 높은 데이터 속도, 더 낮은 지연 시간, 그리고 더 전력 효율적인 통신 시스템(예: 5G/6G, 데이터 센터, AI)에 대한 요구가 증가하고 있습니다. 또한, LiDAR, 양자, 광 센싱, 실리콘 포토닉스를 위한 저렴한 파운드리 서비스, 그리고 더 높은 컴퓨팅 성능(클라우드/HPC)과 같은 응용 분야에 대한 관심 증가로 인해 더욱 발전된 시뮬레이션이 가능해졌습니다.

가장 인기 있는 PDA 애플리케이션은 무엇입니까?

통신(광 트랜시버, 변조기), 데이터 센터, 센서(LiDAR, 원격 감지), 생체 광학, 연구 및 학계, 양자 광자 회로, 새로운 엣지/AI 장치.

클라우드 구축은 온프레미스 구축과 어떻게 다릅니까?

클라우드 구축은 확장성, 협업 간소화, 원격 접속, 그리고 초기 비용 절감 등의 이점을 제공합니다. 하지만 대기업들은 제어, 보안, 기존 인프라, 그리고 경우에 따라 성능 측면에서 온프레미스를 선호합니다.

회사가 PDA 도구를 선택할 때 고려해야 할 사항은 무엇입니까?

주요 특징은 다음과 같습니다. 정확한 다중 물리 시뮬레이션, 역설계/최적화 지원, 파운드리 PDK 지원, 적합한 레이아웃 및 라우팅 자동화, 제조 가능성 검사, 사용자 친화적 인터페이스, 확장성, 우수한 문서화/지원.