抢占第四代半导体“无人区”，上海把沉淀的前沿成果孵出来

半导体产业界有一句行话：“一代材料，一代器件，一代应用。”但在全球半导体研发格局中，第四代半导体仍是一个绝大多数玩家不敢轻易下注的“无人区”。国际上鲜有成熟企业涉足，前沿成果几乎沉淀在高校与科研院所的实验室。

在风口远未到来的节点，上海却在临港新片区按下了超前布局的快进键——从2024年3月全国最早启动体系化布局，到2025年5月建设全国首个未来产业集聚区，再到2026年7月出台全国首个集聚区建设方案。

上海为何要跨过周期规律，提前启动这一看似属于“十年后”的赛道？

在产业真空期提前布局

对未来产业的常规定义，通常瞄准5至10年后的产业化场景。即便如此，第四代半导体的研发周期也被业内视为更为靠前的领域。

第四代半导体，包括行业通常使用的超宽禁带半导体和超窄禁带半导体。超宽禁带半导体的核心材料主要包括氧化镓、金刚石、氮化铝等，超窄禁带半导体的核心材料主要包括锑化铟、锑化镓等。

“三代半在20世纪80年代开始有实验室集中研究，但直到2018年特斯拉率先在Model 3上应用碳化硅，才带动产业发展到规模化落地阶段，整个科研转化经历了30多年的周期。”上海市科委四代半项目经理于金旭给出了这样一本时间账：以氧化镓为代表的四代半，在2012年全球才有第一个器件成果的公开报道，“如果参照三代半的轨迹，它可能要到2040年以后才能应用落地；我们选择在2024年提前布局，瞄向的就是原本被认为10年甚至更久以后才能落地的场景”。

这种抢跑并非盲目追热点。“它现在属于投资观察期，风口还没有来。”于金旭对第一财经解释，“我们希望通过主动的、引领性的布局把风口引来。就像当年特斯拉带动碳化硅一样，希望在布局下策划出这样的‘上车时刻’，带动整个产业化进程与社会资源的投入。”

“前沿技术肯定要解决用户的痛点，才有真正的生命力。下游用户并不迷信材料代际，用户的核心诉求是性能达标的同时实现显著降本。”于金旭对记者分析，第四代半导体的核心底牌恰恰在于降维打击的成本空间。以氧化镓为例，物理特性决定其能采用液相法制备，相比碳化硅严苛的气相法。“规模化量产后成本优势很明显，能够实现整倍数量级的降本。”

不只是氧化镓，在未来高频通信领域的滤波器等核心元器件上，现有材料逼近物理极限，同样倒逼系统端寻求更前沿的材料突破。超前布局的价值，正在于通过前期工程化攻关，提前为下游企业弥合性能与成本之间的巨大鸿沟。

临港今年最新发布的《临港新片区第四代半导体未来产业集聚区建设行动方案（2026-2028年）》提出，到2028年，集聚企业不少于50家，产业规模力争突破50亿元，初步形成第四代半导体产业集群，关键核心技术攻关取得积极进展，创新策源能力、产业承载能力和生态服务能力显著增强。

在上海市未来产业培育“四位一体”机制下，临港积极发挥未来产业集聚区支撑作用，以“创·在上海”等高规格赛事和本地创新平台为入口，将镓驰动力等一批瞄准汽车与前沿场景的早期项目迅速推向产业对接一线。

孵化器帮企业把成果“跑”出来

高校院所的技术储备并非天然等同于产业竞争力，如何跨越从“实验室成果”到“规模化商品”的死亡之谷，是第四代半导体落地需要解决的关键问题。

“高校院所的研究人员出来创业，技术优势突出，但在市场需求挖掘、产业化应用方向把握上普遍存在经验不足。”司南半导体孵化器总经理李四华说，作为上海市高质量孵化器，司南在2025年启动了上海市第四代半导体概念验证平台建设，围绕氧化镓、金刚石、氮化铝、锑化物等核心方向，构建起“项目遴选—原理验证—样品试制—性能测试—市场评价—成果转化”的全流程闭环。

司南孵化器供图

上海交通大学胡志宇教授创办的芯擎宇能，就是一个典型。在获得去年“创·在上海”大赛团队组总冠军后的第四天，他们就将公司落到了临港，目前正全力推进芯片工艺标准化与技术应用迭代。

胡志宇团队自2005年发现“室温纳米催化燃烧”后，历时20年提出原创“热的尺度效应”理论，基于此，团队研制出单片硅基集成6万对热电单元的微机电能源（MEME）热电芯片。这个诞生于高校的“会发电的集成电路”也急需找到商业化切口。

“我们帮他们找到了一个非常好的验证场景——把宝钢的废热需求对接给了企业。”李四华介绍，平台正在推动他们的技术切入钢铁、水泥、热电等高耗能行业的废热回收，开辟新型能源市场。“这些废热回收能真正做成一个蓝海市场，这在临港乃至上海的产业发展前景都非常可期。”我国每年工业余热浪费能量等效超100座三峡大坝年发电量，全球浪费规模超1000座。这部分耗散的余热可利用热电芯片实现有效回收发电。

上海芯擎宇能科技有限公司COO王婷补充道：“公司刚成立阶段，上海市科委就加大支持力度，大大缩短了我们的研发工作，最起码在资金方面没有太多顾虑。”

像芯擎宇能这类初创企业，早期最大的难点之一，就是找资金。特别是像概念验证中心在前期建设阶段需要大量的资金投入。

在“拨改投”政策上，临港管委会做了机制创新：政府先以研发补贴支持团队推进科研成果转化，待项目具备企业化运作基础后，由政府投资平台设立的启航天使基金联合外部投资机构，按市场化估值完成首轮投资，原有财政补贴支持资金本金退出。“‘拨改投’根据初创企业不同发展阶段，以财政补贴与天使投资分阶段接力赋能，实现多方共赢。”临港管委会高科处项目专员顾哲晟表示。

司南半导体也依托临港集团推出了规模达5亿元的司南天使基金，目前已有5个基金投资的硬科技项目落地孵化器。

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“现在孵化器的收入来源主要有三部分，分别是我们专业载体的租赁收入、专业服务的收入，以及跟投项目的收益。”李四华解释，司南半导体一直在引入金融力量，对高潜力项目进行多轮次跟投与金融支持，降低单一资本方的风险压力。同时，司南半导体也在推进“拨改投专项”及“概念验证专项”，定向支持有产业化潜力的颠覆性技术。

通过近一年的布局，司南半导体孵化器已落实1200平方米概念验证平台运营空间，储备项目10余项，今年上半年筛选4项、开展验证2项、实现转化1项，为第四代半导体未来产业集聚区的建设持续做好赋能工作。