文、編輯 | 橙子
前言
在全球科技格局裡，有一種材料比稀土更具戰略價值，部分品類稀缺性顯著高於稀土，它就是第四代半導體材料，核心包括氧化鎵、金剛石等超寬禁帶半導體材料。
憑藉超寬禁帶、高穩定性、高耐壓耐高溫和低功率損耗等核心特性，這些材料成為新能源汽車快速充電、智能電網、光伏逆變器、航天器製造等高端領域的核心技術支撐。
第四代半導體材料
大家都知道稀土在電子產業中的核心地位，卻未必了解，比稀土更具戰略價值、部分品類稀缺性更強的第四代半導體材料，已成為全球科技競爭的焦點。
以氧化鎵、金剛石為核心的第四代半導體材料，核心優勢在於超寬禁帶特性，同時兼具高穩定性、高耐壓和耐高溫的突出特質，是新一代高端科技設備的核心支撐，堪稱高端製造領域的“必備神器”。
在第四代半導體材料的核心支撐礦產中，銻是極具代表性的戰略性礦產資源。銻在地殼中的丰度極低，僅為百萬分之五（0.0005%），其稀缺性可見一斑。
更關鍵的是，雖然自然界已發現的銻礦物種類達120多種，但受礦石品位、開採難度、經濟成本等因素限制，真正符合工業規模化開採標準的不足10種，主要包括輝銻礦、方銻礦等。
正因如此，銻被業界稱為“礦產界的大熊貓”，兼具稀缺性與極高的戰略價值，廣泛應用於半導體、光伏、阻燃劑及軍工等關鍵領域。
尤其是恩膏半導體材料在激光器、傳感器等軍民融合領域應用前景廣闊，可用於生產紅外制導導彈、夜視鏡等高端裝備，享有“工業味精”“戰爭金屬”等美譽。
全球各國早已意識到銻及第四代半導體材料的戰略重要性，紛紛將其列入國家關鍵礦產資源清單，悄然開啟了新一輪戰略資源爭奪戰。
美國、日本、歐盟等均在其關鍵礦產目錄中明確將銻列為核心保障資源，通過儲備、海外布局等方式保障供應安全。
中國在這場全球戰略競爭中佔據顯著先手優勢，根據美國地質調查局（美國地質勘探局）2024年發布的統計數據，全球銻礦總儲量超200萬噸，中國探明銻儲量達64萬噸，佔全球總儲量的32%，位居世界第一。
從跟跑到並跑領跑
國內企業在氧化鎵等核心材料領域的技術突破成效顯著。以杭州鎵仁半導體為代表的國內企業，在大尺寸氧化鎵單晶製備領域取得重大突破，成功研發出8英寸氧化鎵單晶襯底，實現了關鍵技術的自主可控。
較日本同類型技術研發進度提前約3年，打破了日本在大尺寸氧化鎵單晶領域的技術壟斷。另一家國內企業富加鎵業，則在6英寸氧化鎵晶圓製備及產業鏈整合方面取得關鍵進展。
成功打通從單晶生長、切片、拋光到器件製備的核心產業鏈環節，並通過在中、美、日、歐等多個國家和地區布局核心專利，逐步掌握了全球技術話語權，截至2025年底，其累計申請氧化鎵相關專利超200項，授權專利覆蓋率位居全球前列。
這些技術突破並非局限於實驗室階段，而是已逐步延伸至產業化應用層面，形成了“研發-中試-量產”的完整閉環。
中國通過政策精準扶持、專項資金投入、產學研深度協作等多種方式，逐步建立起完善的第四代半導體產業生態鏈。
在材料研發環節，有中科院物理所、南京大學等科研機構提供技術支撐；在晶圓製造環節，除杭州鎵仁、富加鎵業外，還有多家企業實現規模化生產；
在設備配套環節，國內企業已逐步突破氧化鎵單晶生長爐、高精度拋光設備等核心裝備的技術壁壘，擺脫了對國外設備的依賴。
從資源開採、材料製備，到晶圓加工、器件製造，再到設備配套、終端應用，中國已在第四代半導體領域形成全產業鏈布局，這種完整的產業生態鏈，是歐美日等國家短期內難以企及的核心優勢。
更重要的是，這種技術自主性與產業完整性，意味着中國在第四代半導體領域不再依賴國外技術，不受制於他國的技術封鎖、標準限制和供應鏈管控。
在全球半導體材料爭奪日益激烈、地緣政治影響加劇的背景下，這種獨立自主的技術能力與產業體系，讓中國在國際市場上擁有了堅實的戰略主動權。
過去，中國在半導體領域長期面臨“卡脖子”困境，核心材料與技術依賴進口；如今，在第四代半導體這一新興賽道上，中國憑藉前瞻性布局與持續攻堅，終於實現了“換道超車”，成為全球第四代半導體產業發展的核心引領者之一。
賦能多領域升級
第四代半導體材料的最大魅力，在於其極致性能帶來的廣闊應用前景，以及對傳統產業的革命性重塑。
隨着全球科技產業向高效化、節能化、高端化轉型，傳統硅基半導體及第三代碳化矽、氮化鎵半導體，在耐高壓、耐高溫、低損耗等方面已逐漸接近性能瓶頸，難以滿足新能源汽車、智能電網、航天航空等高端領域的需求。
而氧化鎵、金剛石等第四代半導體材料的極致性能，恰好破解了這一困境，為多個領域的技術升級與產業變革提供了核心支撐，迎來了革命性突破的機遇。
在新能源汽車領域，充電速度慢、續航里程短一直是制約行業發展的核心痛點。傳統硅基半導體器件因功率損耗高、耐壓能力有限，難以實現高壓快充；
第三代碳化硅器件雖有提升，但仍存在成本高、損耗控制不足等問題。採用氧化鎵材料製備的功率器件，可將車載電壓提升至1200伏以上，充電效率大幅提升，充電時間可縮短至傳統充電模式的四分之一。
按照這一技術水平，未來新能源汽車充電10分鐘即可續航300公里以上，充電速度將遠超傳統燃油車加油速度，極大改善消費者用車體驗，同時推動新能源汽車產業向高端化、規模化方向快速發展。
目前，國內已有多家車企與半導體企業開展合作，推進氧化鎵高壓快充模塊的裝車測試，預計2027年前後可實現規模化應用。
智能電網與光伏行業是第四代半導體材料的另一核心應用領域。隨着全球“雙碳”目標推進，光伏、風電等新能源發電規模持續擴大，但新能源發電的間歇性、波動性給電網穩定運行帶來巨大挑戰，同時電力傳輸過程中的損耗問題也影響能源利用效率。
使用氧化鎵材料的半導體器件，在高壓輸電、電力轉換等環節的功率損耗可降低30%以上，若在全國智能電網中規模化應用，預計每年可節省電能超1000億千瓦時，相當於減少煤炭消耗3000多萬噸，降低二氧化碳排放8000多萬噸。
在光伏逆變器領域，氧化鎵器件可將逆變器效率提升至99.5%以上，顯著提高光伏發電的利用效率，助力全球“雙碳”目標的實現。目前，國家電網已在部分特高壓輸電項目中試點應用氧化鎵器件，效果顯著。
此外，航天、雷達等國防科技領域也離不開第四代半導體材料的支撐。航天航空領域對電子器件的耐輻射、耐高溫、抗極端環境能力要求極高，傳統半導體器件在太空強輻射、極端溫差環境下易出現故障，影響設備穩定性與可靠性。
氧化鎵和金剛石材料具備優異的高耐輻射性、耐高溫性（可承受600℃以上高溫）和抗極端環境能力，適用於雷達系統、衛星及航天器的核心電子設備，能大幅提升設備的穩定性、可靠性和使用壽命，為國家航天事業發展和國防安全提供堅實保障。
在軍工領域，銻化物半導體材料可用於製造高性能激光器、紅外探測器等核心部件，顯著提升武器裝備的精準打擊能力和探測能力，戰略價值突出。
結語
第四代半導體材料的崛起，標誌着全球半導體產業進入新的發展階段，一場關乎高端製造核心競爭力的材料革命已然到來。
中國憑藉前瞻性的戰略布局、豐富的核心資源儲備、持續的技術自主突破和完善的產業生態體系，成功打破了歐美和日本在這一領域的早期壟斷，實現了從資源追趕到技術並跑、部分領域領跑的歷史性轉變。