上海下好第四代半导体“先手棋”

以氧化镓、金刚石、氮化铝为核心的第四代半导体，是解锁未来高端制造、空天科技、新能源产业的“关键钥匙”。

前不久，全国首个第四代半导体未来产业集聚区建设方案在上海临港新片区印发。当全球仍在争论氧化镓、金刚石何时走出实验室，上海已完成从“举旗”到“布阵”的关键一跃。

“司南杯”大赛的决赛参赛企业到司南半导体孵化器参观考察。 受访单位供图

产业爆发前划定起跑线

每一代半导体材料，都开启一代新技术：硅支撑起计算机与互联网，砷化镓打开了射频通信的大门，碳化硅与氮化镓让新能源汽车快充、5G基站成为现实。

如今，接力棒交到了第四代半导体手中。第四代半导体主要包括超宽禁带和超窄禁带材料两大方向。临港新片区管委会相关负责人介绍，四代半并非单纯替代三代半，而是填补极端高压、极端温差的全新市场空白——新能源汽车千伏级高压平台、6G通信太赫兹频段、商业航天抗辐照需求、AI数据中心极端散热……这些都是其用武之地。

抢先布局第四代半导体，是一场面向未来产业的全球竞赛。此前，日本企业NCT已发布1200伏氧化镓科研样品，SpaceX收购了全球首家单晶氮化铝射频滤波器公司，台积电选定单晶金刚石作为千瓦级AI芯片散热方案。

虽然各国都有尝试，但该领域尚属发展初期，技术路线、商业模式、创新生态都尚未定型。“第四代半导体正处于从实验室走向工程化应用的攻坚阶段。我们有信心也有能力引领整个领域的产业化发展进程。”上海市科委第四代半导体项目经理于金旭说。

几年来，上海不断“落子布局”：2024年3月，上海在全国最先把第四代半导体作为未来产业培育重点方向开展体系化布局；2025年5月，全国首个第四代半导体未来产业集聚区在临港启动；2026年7月，中国（上海）自由贸易试验区临港新片区印发《第四代半导体未来产业集聚区建设方案（2026—2028年）》，提出到2028年集聚企业不少于50家、产业规模突破50亿元。

凭借两年多的超前谋划，上海第四代半导体产业显现出“早、全、快”三个特征。早，体现在起步最早；全，体现在方向最全，目前临港已集聚10余家材料与器件企业，是全国该领域企业数量最多、浓度最高、方向最全的地区；快，是指进度最快，氧化镓功率器件、金刚石量子传感器件、氮化铝射频器件、锑化物热电器件的产品化研发进度全国领先，有望率先实现细分领域产业化。

取得“早、全、快”成绩靠一套系统的顶层设计。于金旭介绍，上海以“四位一体”机制推进第四代半导体产业发展。14人的项目经理团队覆盖技术研究、企业服务、投资研判等功能；聚焦五大产品方向靶向发力，避免“撒胡椒面”；未来产业基金扮演“耐心资本”；集聚区提供物理载体和产业生态。

托举不敢投的技术

尽管顶层设计的“棋局”已经摆好，但“风”还没有来。

于金旭坦言，当前第四代半导体产业仍处于投资观察期，市场化资本不敢大规模进入，实验室技术走向产业化时，存在三个棘手问题：市场价值说不清、工程化风险摸不透、产业化路径不清晰。

上海的解法，是用政府的手在“不敢投”和“可以投”之间搭桥。

资本端，临港创新的“拨改投”机制让早期研发资金有了“出口”。记者了解到，上海芯擎宇能科技有限公司（以下简称“芯擎宇能”）获得了200万元拨改投资金，上海镓驰动力科技有限公司（以下简称“镓驰动力”）的拨改投项目也已完成立项。

孵化端，司南半导体孵化器自2024年6月运营以来，已集聚企业30余家，提供EDA工具服务、晶圆流片、测试分析等专业服务。2026年启动的上海市第四代半导体概念验证平台就设在孵化器内，储备10余个项目。“这些企业技术足够前沿，但也足够早期。它们需要的不是简单的房租减免，而是一整套‘从实验室到产线’的陪伴式服务。”司南半导体孵化器总经理李四华说。

场景端，上海拿出了最实在的资源——订单。据临港管委会相关负责人介绍，市级层面精心策划专项对接会，为集聚区企业和相关国企搭建供需桥梁。镓驰动力已与头部汽车厂商展开技术验证；芯擎宇能的热电芯片也对接到宝山钢铁股份有限公司，开展工业废热回收试点。

赛事是另一条“从赛场到市场”的通道。2026年“创·在上海”大赛打造“区域赛+专业赛+TOP100创赛+联动赛”矩阵，“司南杯”正是其中的第四代半导体专业赛。赛事以产业需求为“尺”，让创新项目更贴合真实生产场景。

临港新片区还有一个独特优势：这里集聚了大批上海第三代半导体企业，积塔半导体、天岳半导体、瞻芯电子等在碳化硅材料和功率器件方面基础扎实。上海市科委与临港新片区加强联动，实行“以三带四”发展战略。“以三代半成熟的产业链‘哺育’四代半的早期创新，大大缩短了从实验室到产业化的路径。”临港管委会高科处项目专员顾哲晟说。

从实验室走向生产线

桥搭起来了，过桥的人就来了。一批从实验室走出来的团队，正把样品变成产品，把产品送进产线。

上海芯擎宇能科技有限公司（以下简称“芯擎宇能”）由上海交通大学教授胡志宇团队创办，核心产品是微机电能源（MEME）热电芯片。“我们的芯片可以使用现有成熟泛半导体产线，做大面积余热回收墙板时，后端应用组件也可以采用成熟光伏产业链部件，大幅降低应用成本。”芯擎宇能首席运营官王婷介绍，这项技术可用于自供电传感、AI芯片散热和工业废热发电。

在司南半导体孵化器对接下，芯擎宇能的热电芯片已对接宝钢开展试点，预计一条热轧线每年可减少3万多吨碳排放，产生千万元电力回收价值。

王婷表示，当前芯片为4英寸实验室样品，正在扩产至8英寸晶圆中试产线以实现批量产品验证及成本优化，预计2028年实现中试产线的中小批量供货。

上海镓驰动力科技有限公司（以下简称“镓驰动力”）则在氧化镓功率器件上对标国际最前沿，突破界面电场调控、离子注入、晶圆减薄三大关键工艺。“氧化镓天然适配中高压场景，采用液相法制备，量产成本远低于碳化硅、氮化镓。”镓驰动力总经理张广银介绍，公司计划2026年底、最晚2027年推出首款商业化氧化镓二极管样片。

星载滤波器团队瞄准商业航天的空白市场。该团队依托中国科学院上海微系统与信息技术研究所，研发氮化铝射频滤波器芯片，器件尺寸和成本较传统介质滤波器降低一个数量级。星载滤波器团队设计工程师姜文铮透露，团队计划今年完成公司注册，落地临港。

“一代材料、一代器件，一代应用、一代产业。”于金旭表示，后续上海市科委将联合临港从科研创新、平台体系、基金引导、场景应用四个维度持续加码，努力下好第四代半导体“先手棋”。

（原标题为《上海下好第四代半导体“先手棋”》）

来源：李蓉、王春/科技日报