李蓉 科技日报记者 王春
今年7月，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印发，首届“司南杯”第四代半导体创新创业大赛总决赛同期落幕。当全球仍在争论氧化镓、金刚石何时走出实验室，上海已用两年多时间完成从“举旗”到“布阵”的关键一跃。
以氧化镓、金刚石、氮化铝为核心的第四代半导体，正是解锁未来高端制造、空天科技、新能源产业的“关键钥匙”。
站在临港创新魔坊三期的走廊里，5号楼新交付的洁净室还带着混凝土的清冷空气，4号楼司南半导体孵化器的实验室内，芯片在高频测试中散发着极淡的焦灼气味。第四代半导体的材料和第一代芯片的测试，只隔着一层地板。
落子：在产业爆发前划出起跑线
第一代硅支撑了计算机和互联网，第二代砷化镓打开了射频通信，第三代碳化硅、氮化镓让新能源汽车快充和5G基站成为可能——每一代材料，都解锁了一代应用。
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。以氧化镓、金刚石、氮化铝为代表的超宽禁带材料，正在打开传统硅和碳化硅的“能力盲区”：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数据中心极端散热等。据临港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。
这是一场关于“终极材料”的全球竞赛：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。
抢先布局第四代半导体，是一场未来产业的突围战。该领域目前整体处于从实验室向产业化迈进的早期阶段，技术路线、商业模式、创新生态都尚未定型。
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。三步落子，没有停歇。
“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，市场整体上仍处于投资观察期，但我们有信心也有能力来引领整个领域的产业化发展进程。”上海市科委四代半项目经理于金旭说。
两年多的超前布局，已在全国范围体现出“早、全、快”三个阶段性特征。早，是全国最先培育、建成首个集聚区、出台首个专项方案；全，是围绕四大代表性方向在临港集聚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均属国内最快，有望率先实现细分领域产业化。
这份底气来自一套系统性的顶层设计。于金旭介绍，上海以“四位一体”机制推进这条赛道：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。
做眼：托举“不敢投”的早期技术
“‘风’还没有来。”于金旭的判断很直白。第四代半导体仍处于投资观察期，市场化资本不敢大规模进入，实验室技术走向产业化时面临三个最棘手的问题：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，是用政府之手在“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”。上海芯擎宇能科技有限公司（以下简称“芯擎宇能”）获得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，已落实1200平方米运营空间，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。
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，12支决赛团队覆盖三大赛道，以产业需求为“尺”，让创新项目更贴合真实生产场景。
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。
临港还有一个独特优势：这里已集聚上海七八成的第三代半导体企业，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形成基础。上海市科委与临港新片区强化市区联动，实行“以三带四”发展战略，临港管委会高科处项目专员顾哲晟表示，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。
成势：从实验室到产线的突围
在上海建设具有全球影响力的科技创新中心的战略版图中，第四代半导体既是培育“从0到1”原创突破的前沿阵地，也是抢占未来产业竞争制高点的关键落子。
芯擎宇能由上海交通大学教授胡志宇团队创办，关键技术是热的尺度效应理论结合半导体加工技术制造的微机电能源（MEME）热电芯片——单片硅晶圆可集成6万余对热电单元，全球首次实现仅0.001K超小温差下稳定发电，技术自主可控。“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COO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到宝钢开展试点，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。王婷说，当前芯片为4寸实验室样品，正在扩产至8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。
镓驰动力在氧化镓功率器件上对标国际最前沿。公司2026年1月在临港注册，在P型工艺、界面电场调控、离子注入、晶圆减薄四大关键工艺实现突破。“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。”总经理张广银说，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。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。“国内规划近3万颗通信星座，单颗卫星搭载上千只滤波器，海外竞品已被SpaceX公司收购，国内无同类产品。”星载滤波器团队设计工程师姜文铮说，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。当大多数人还在等待“风口”，上海已经在产业爆发前落下了先手棋。
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