定義
Photonics SOI（Silicon-on-Insulator for photonics，光子 SOI 晶圓）是 技術_SiPh PIC（Photonic Integrated Circuit，光子積體電路）的核心基板。其結構是在矽基板上方加入埋藏氧化層（buried oxide），再形成 220nm／400nm 等矽元件層，讓光在矽波導中被侷限與導引，作為光收發器與 技術_CPO 光學引擎的 PIC 平台。
相較 技術_InP磷化銦，Photonics SOI 不負責高效率發光，而是提供可用 CMOS／DUV 製程放大的矽光子平台；兩者在光通訊材料中互補，也部分替代。野村指出 InP PD／InP PIC 的部分需求，會被 Ge-on-Si 與 photonics SOI wafer 取代。
圖解
圖說：SOI-based PIC platform。埋藏氧化層上方的矽元件層形成波導與光子元件，是 SiPh PIC 的基礎平台。
圖說：不同基板/晶圓成本長條圖（美元，各基板依常見尺寸比較，非同面積換算）：Photonics SOI（12 吋）約 $1,400、GaAs（6 吋 pHEMT）約 $800、FD SOI（12 吋）約 $700、SiGe（8 吋）約 $650、InP substrate（3 吋）約 $350、RF SOI（8 吋）約 $250、Silicon wafer（12/8 吋）約 $150/$80。野村估 photonics SOI wafer 價格約為 InP 基板的 4 倍（方向與尺寸差異已核對修正），ASP 約為一般 12 吋矽晶圓的 10 倍。
圖說：Photonics SOI wafer 供需趨勢。繼 InP 基板 2H25 缺貨後，CPO 帶動的 PIC 面積需求使 photonics SOI 供給可能自 2027F 起吃緊。
技術原理
Photonics SOI 的核心價值在於把光子元件放到可規模化的矽晶圓平台上。典型結構包含：
- Handle wafer：提供機械支撐，通常是矽基板。
- Buried oxide（BOX）：低折射率氧化層，將光侷限在上方矽層內。
- Silicon device layer：常見厚度為 220nm／400nm，用於形成波導、耦合器、分波多工與調變相關結構。
- 異質整合材料：依設計加入 Ge-on-Si PD、InP-on-Si 光源整合、SiN 低損耗波導或 LiNbO₃ 調變器等。
在光收發器材料分工中，Photonics SOI 主要負責 PIC（SiPh）平台，與 InP 的 EML／CW 雷射、Ge-on-Si 的 PD／EIC、GaAs 的 EIC driver、LiNbO₃ 的 PIC 調變器共同組成先進光收發器。
關鍵參數 / 判斷指標
| 指標 | 意義 | 觀察重點 |
|---|---|---|
| 矽元件層厚度 | 決定波導模式、耦合與製程平台 | 220nm／400nm Si device layer |
| 相對價格 | 與 InP 基板比較成本 | 約為 InP 基板（3 吋）的 4 倍（12 吋 wafer 價格約 $1,400 vs InP $350，非同面積換算） |
| ASP | 反映小量高值材料屬性 | 約為一般 12 吋矽晶圓 10x |
| PIC die size | 決定 CPO 對 SOI 晶圓消耗量 | CPO 用 PIC die 可達 50–100mm² |
| 供需時點 | 判斷上游材料瓶頸 | InP 基板 2H25 缺貨後，Photonics SOI 可能 2027F 起吃緊 |
| 主要應用 | 需求放大來源 | 1.6T 光收發器、SiPh 遷移、CPO 模組 |
技術瓶頸 / 風險
- 量小但 dollar content 高：到 2030F，全球 photonics SOI wafer 需求量仍可能只占總 12 吋半導體晶圓需求很小比例，但 ASP 顯著高於一般矽晶圓，投資價值更偏向高單價材料而非大量 commodity wafer。
- 供給反應慢：Photonics SOI 需符合光學規格與 foundry 平台要求，不是一般 SOI 產能可無痛轉換；若 CPO PIC die 面積放大，2027F 後供給可能轉緊。
- 與 InP 互補又替代：InP 仍是 EML／CW 雷射核心材料，但 InP PD／PIC 的部分需求會被 Ge-on-Si 與 photonics SOI 分流。
- 非光子 SOI 景氣循環不同：RF-SOI、FD-SOI、Power-SOI 過去一年多受手機與車用需求疲弱拖累；近期因客戶擔心 AI 應用排擠產能而回補庫存，整體 SOI 市場復甦比野村原先預期更快。
關鍵廠商
| 環節 | 廠商 | 角色 |
|---|---|---|
| SOI 晶圓龍頭 | SOI.FP(soitec) | 全球 SOI 龍頭，野村估約 70% 市佔；本輪另建公司頁追蹤 |
| SOI / 半導體晶圓 | 6488_環球晶圓（櫃） | GlobalWafers，光子 SOI 潛在受惠者之一 |
| SOI / 美國在地供應 | 6488_環球晶圓（櫃） 密蘇里州產線 | DIGITIMES 2026-05-26 報導，12 吋 SOI 為全美唯一產線，waiting list 最長 |
| SOI / 台灣本土新進者 | 6182_合晶（櫃） | 利用既有拋光片產線局部擴充 Oxide/Bonding 製程；矽光子新客戶主力鎖定光傳輸領域；目標 SOI 營收比重 4~5% → 10%+，2026 有望倍增；CAGR 50%+（管理層估） |
| SOI 晶圓 | NSIG／Simgui | 中國 SOI 供應商，供給端變數 |
| SOI 晶圓 | Shin-Etsu | 日本半導體晶圓大廠，具 SOI 供應能力 |
供需展望（野村 2026-05-21）
- 需求驅動：1.6T 升級、SiPh 遷移、CPO 模組與光學引擎採用。
- 成長率：野村在 Fig. 4 將 Photonics SOI（SiPh）列為 2025–2030F CAGR >30%，高於 InP 材料。
- 啟動時間：成長動能晚於 InP 基板，主要由 2027F 後 CPO 使用的 SiPh PIC 拉動。
- 供給壓力：CPO module 的 PIC die size 可達 50–100mm²，2027F 起開始消耗更有意義的 SOI 晶圓面積；野村預期在 InP 基板 2H25 缺貨後，photonics SOI 可能成為下一個吃緊材料。
- 環球晶 2026 股東會驗證：web_DIGITIMES_環球晶方形晶圓_20260526 提到密蘇里州 SOI 是環球晶最熱門產品之一，waiting list 最長；8 吋 SOI 需求穩定，12 吋 SOI 為全美唯一產線，客戶催貨積極。這與野村對 photonics SOI 2027F 起供需轉緊的判斷方向一致。
供給端：Soitec 的產能布局與規格
- 200mm→300mm 的遷移：Soitec 稱 200mm 適合可插拔與傳統製程節點，目前已滿載供應光子；300mm 加速擴張，理由是可擴大量產、微影更佳，且 CPO／光 I/O 需要接上先進封裝。法國 300mm 廠（B2、新增 B4）與新加坡 PR1 300mm SOI 廠並進，PR1 講者稱已開始量產出貨光子產品。
- 規格能力：Smart Cut 把頂層矽厚度控制在原子級，標準品均勻度約 1.4 nm、客製專案可達 0.1 nm；BOX 依邊緣耦合與否採不同規格；handle wafer 控制 BMD 密度以利 3D 堆疊。
- 在異質整合中的角色：光子 SOI 為「通用矽光子載板」，之上疊 LNOI（TFLN 調變器）與 InPOSi（雷射、放大器、光電二極體）；單 lane 更高調變速度、更低 pJ/bit、光子中介層整合更多元件是三項驅動。細節見 SOI.FP(soitec)、技術_TFLN薄膜鈮酸鋰、技術_InP磷化銦。
應用場景
- 800G／1.6T SiPh 光收發器 PIC
- CPO module／CPO switch optical engine
- Pluggable SiPh PIC 與 NPO／CPO 光學引擎
- Ge-on-Si PD、InP-on-Si 光源與 LiNbO₃ 調變器等異質整合平台
相關技術
供應鏈
來源
- 260521_nmr_semi-renaissance，野村《Greater China Semi: A Guide to Semi Renaissance in 2026–30F》，2026-05-21
- web_DIGITIMES_環球晶方形晶圓_20260526，DIGITIMES，2026-05-26（環球晶密蘇里 SOI waiting list、12 吋 SOI 美國唯一產線）
- 產業_SEMICON2026矽光子論壇_Soitec簡報_20260831，Soitec，2026-08-31（光子 SOI 產品組合、300mm 擴產、頂層矽均勻度）
- 產業_SEMICON2026矽光子論壇_Soitec逐字稿_20260831，Soitec 演講逐字稿，2026-08-31（各廠產能分工、新加坡 PR1 量產、市場時程判讀）