大家都知道稀土是“工业维生素”,在电子、航天等领域举足轻重
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但还有种材料比稀土更稀缺、战略价值更高,那就是包含氧化镓、金刚石等的第四代半导体材料,它靠超宽禁带、高稳定性等特性,成了高科技行业的必备神器
在这个赛道里,真正的核心是把材料做对、做大、做稳,而不是只在稀缺上做文章
不少人把“稀缺”当王牌,这种说法有它的道理,但容易跑偏
以锑为例,地壳丰度在0.2—0.5ppm,确实稀,能达到工业开采标准的矿种不多,被称作“矿产界大熊猫”并不夸张
但把锑说成氧化镓、金刚石的“必需原料”,就有点混淆概念了
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氧化镓的关键元素是镓,锑更多用于部分半导体体系或掺杂,和第四代的主材不是一个层级
资源是重要底牌,但底牌要打得好
美国地质调查局的数据给出全球锑储量两百多万吨量级,中国占约30%,产量和冶炼能力更是长期领跑
真正的优势在生产、加工和产业配套,而不是只拿“储量占比”当噱头
更关键的是镓的来源稳定性,镓通常是铝土矿冶炼的副产,中国在冶炼和材料环节的工程化能力强,这才是氧化镓能快速走向大尺寸晶圆的底气
技术才是决定牌面大小的那只手
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过去,欧美和日本在第四代半导体押注早、布局广,日本还设定过氧化镓关键节点的时间表
2025年,杭州镓仁半导体做出了全球首颗8英寸氧化镓单晶,直接把尺寸门槛抬了一级
8英寸的意义不只是一句“全球第一”,而是能接上现有成熟产线,成本、良率、工艺兼容都会更顺
同年,富加镓业把6英寸VB生长的晶圆跑通,并在外延、器件方案上形成专利群与标准话语权
这些公司做的是工程化难题的逐个攻破,而不是实验室样品的炫技
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性能优势不需要夸张数据来撑场
氧化镓的禁带宽度约4.8—4.9eV,比SiC更宽,临界击穿场强接近8MV/cm,远高于Si和GaN
这意味着同样体积的器件能承受更高电压、更低损耗,把“更少发热、更省电”落到实际电路里
行业里流传的“功率损耗只有SiC的七分之一”的对比,是在特定工况下的测算,但方向没错,高压高功率场景里它就是更能扛
应用场景决定落地速度
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电动车用户最关心的就是充电时间,车端电压要上1200V乃至更高,器件可靠性和成本必须跟得上
氧化镓有潜力把“充电四分之一时间”变成真事,但量产后要经得起夏天暴晒、冬天低温、长寿命循环的考验
智能电网和光伏同样是硬需求,低损耗意味着全链路的电能节省,逆变器效率提升直接就是电费账上的数字
国防和航天场景里,耐高温、耐辐照是生命线,材料稳定性不是可有可无,是生死线指标
热度上来了,冷思考也要跟上
第四代半导体不是一脚把SiC、GaN“替代掉”的剧情,它更像高压功率段的补位升级,短期是“并行+互补”
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量产要跨的坎不少:大尺寸晶体缺陷控制、外延工艺成熟度、掺杂与接触技术、器件一致性、封测配套、应用验证,以及最现实的成本曲线
谁能把这些细节压到可控区间,谁才有资格把“革命”写进财务报表
政策是加速器,但不会替代工艺
近几年,从研发资金到标准制定,再到产学研联合攻关,支持是真金白银
真正让企业走得稳的是“做得出来、卖得出去、用得起来”的闭环,标准、设备、材料、器件、系统要串起来
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一些资源品的出口管理,是在全球供应链不确定时的必要选择,但更重要的是内部形成健康生态,避免“一管就死、一放就乱”
把锑的稀缺讲清楚,是为了认识资源的战略性,不是为了制造紧张感
产业要的是可持续开发与替代方案预案,锑能用的地方用好,不该背锅的地方别强行绑定
把镓的来源、回收和冶炼效率提升上去,才是氧化镓产业长久的“粮仓”
我更看重企业的意图和路径
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杭州镓仁把尺寸做大,是奔着兼容成熟产线降成本去的;
富加镓业把外延、器件与专利体系补齐,是在争行业的话语权
这不是“炫耀式领先”,是“工程式领先”,用一堆看似枯燥的参数,把产品做成可交付的标准件
他们要的不是新闻排名,是订单、是复购、是跨行业的集成应用
这波材料突破的价值不在“更稀缺”,在“更能用”
如果电动车的补能体验真能缩成“到站就走”,如果光伏逆变器的效率能再抬几个点,如果高压电网的损耗能被实打实砍掉,那第四代半导体的意义就从论文里走到了生活里
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科技的终点不是炫耀,是让普通人用得起、用得稳
也要看竞争对手
日本在外延工艺(HVPE等)上底子很厚,欧美在器件与系统集成有深功力
中国这次的抢跑,是在材料与尺寸上建立领先,要把这份领先扩展到标准、生态和场景落地
全球化竞争不是你死我活,反而是相互推动技术门槛抬高,谁能把全链路做好,谁就能掌握更稳定的话语权
我对这个赛道的判断很朴素:领先材料不等于产业胜利,但没有领先材料肯定谈不上胜利
中国已经拿到了“材料牌”,接下来要把“工艺牌”“场景牌”一起打出去
当工程师和客户的需求在同一张表上对齐,这场革命才算真正开始
定调一句:把炫技变成交付,把稀缺变成可靠,把高性能变成低成本,才是第四代半导体的胜局
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