稀土作为“工业维生素”的地位早已深入人心，在电子、航天等领域的作用无可替代，但鲜少有人知道，如今有一类材料的稀缺性和战略价值远超稀土，那就是以氧化镓、金刚石为核心的第四代半导体材料。这类材料凭借超宽禁带、超高稳定性的特性，成为高端科技领域的核心支撑，而中国正凭借得天独厚的资源优势和接连的技术突破，在这一赛道牢牢占据领先位置，有望引领新一轮半导体产业革命。
锑是支撑第四代半导体材料制备的关键矿产，它的稀缺程度让稀土都相形见绌，地壳中的丰度仅为十万分之6.5，比锂还要稀缺100倍，堪称“矿产界大熊猫”。自然界中虽有120多种锑矿物，但能达到工业开采标准的不足10种，这也让锑成为全球各国争抢的关键矿产资源，谁掌握了锑资源，就握住了第四代半导体发展的重要筹码。
全球锑资源的分布高度集中，2024年美国地质调查局公布的数据显示，全球锑探明储量约220.1万吨，中国以67万吨的储量占据全球30.4%，位列世界第一，俄罗斯、玻利维亚紧随其后。不仅如此，2024年全球锑矿产量10.4万吨，中国产量达6万吨，占比57.7%，资源储备和实际产能的双重优势，让中国在第四代半导体的全球竞争中站稳了脚跟。
中国的优势远不止于资源，在第四代半导体核心材料的技术研发上，中国企业实现了从跟跑到领跑的跨越式突破，直接打破了欧美、日本此前的技术垄断。尤其是在氧化镓这一核心材料领域，中国的技术进展让国际同行侧目，多个企业接连取得世界级突破，将氧化镓产业化的进程大幅提前。
2025年3月5日，杭州镓仁半导体发布了全球首颗8英寸氧化镓单晶，这一成果创造了从2英寸到8英寸每年升级一个尺寸的行业纪录，也让中国成为全球首个掌握该技术的国家。这款单晶采用自主研发的铸造法制备，能与现有硅基芯片厂的8英寸产线兼容，不仅能提升材料利用率、降低生产成本，更能大幅加快氧化镓的产业化应用步伐。
镓仁半导体的突破并非个例，2025年12月29日，富加镓业联合中科院上海光机所，在国际上首次用VB法制备出8英寸氧化镓晶体，再次刷新了技术纪录。VB法制备氧化镓无需使用铱金，大幅降低了生产成本，且生长过程稳定，更适合规模化、自动化生产。富加镓业还打通了6英寸氧化镓晶圆的产业链，拿下中、美、日等多国国际专利，掌握了技术话语权。
中国在氧化镓领域的技术突破，离不开自主研发的核心技术支撑。镓仁半导体依托的铸造法，是浙江大学杨德仁院士团队的原创技术，拥有完全自主知识产权，相比传统方法，铸造法成本更低、效率更高，晶体生长速度可达100mm/h，单锭出片量大幅提升。2024年9月，镓仁还推出了自研的氧化镓专用晶体生长设备，实现全自动化生长，进一步提升了生产效率和晶体质量。
第四代半导体材料能成为全球科技竞争的焦点，核心原因在于其远超传统半导体的性能优势，其中氧化镓的表现尤为突出。氧化镓的禁带宽度达4.8eV，是碳化硅的1.5倍，击穿电场强度约8MV/cm，是氮化镓的2.4倍、硅的26倍之多。用氧化镓制作的功率器件，巴利加优值是碳化硅的10倍、氮化镓的4倍，导通电阻更小，功率转换效率更高。
电能损耗低是氧化镓最核心的优势之一，碳化硅器件的能源损耗比硅基低70%，而氧化镓又比碳化硅低80%，这一特性让其在电力应用领域具备不可替代的价值。同时，氧化镓的硬度与硅单晶接近，远低于碳化硅，8英寸氧化镓切片仅需20小时，而碳化硅则需要200小时，加工效率提升10倍，且能直接沿用硅基的成熟加工设备，大幅降低了产业化门槛。
新能源汽车是氧化镓应用最具潜力的领域之一，当前新能源汽车的充电速度是消费者的核心痛点，而氧化镓能从根本上解决这一问题。氧化镓能让车载高压电气系统的电压提升至1200V甚至更高，实测中，搭载氧化镓充电模组的新能源汽车，7分钟就能充满800公里续航，充电时间缩短至原来的四分之一，成本却仅为碳化硅方案的六成，真正实现了“充电比加油快”。
除了新能源汽车，氧化镓在智能电网和光伏领域的应用，也能带来巨大的社会价值。用氧化镓器件改造的智能电网，能大幅减少线路的电能损耗，提升电网的输电效率；在光伏逆变器中使用氧化镓，能显著提升光伏发电的利用率，让更多清洁能源接入电网，这对于实现“双碳”目标，推动能源结构转型有着重要的推动作用。
氧化镓的优异性能还让其在国防和航天领域大有用武之地，它具备超高的耐辐射性和耐高温性，能在极端环境下稳定工作。用氧化镓制作的雷达器件，探测能力会大幅提升，而应用在航天器上的氧化镓芯片，能让航天器在宇宙的复杂环境中保持稳定运行，提升设备的适应性和可靠性，成为国防和航天装备的“硬核支撑”。
金刚石作为第四代半导体的另一核心材料，2025年也迈入了产业化落地的关键阶段，中国在这一领域同样表现亮眼。国家将金刚石半导体纳入“卡脖子”技术攻关清单，《十四五新材料规划》明确要求2025年高端金刚石制品国产化率超过85%，地方政府配套补贴达18亿元，长三角、珠三角形成了特色产业集群，产业链配套率达到65%。
国内企业在金刚石半导体领域的布局不断深入，化合积电推出了高导热金刚石热沉、金刚石铜复合材料等系列产品，力量钻石建成全球最大培育钻石单体车间，并拓展半导体级金刚石材料业务。2025年，国产CVD设备在金刚石制备领域的市占率突破四成，直接推动热沉片成本降低三成，为金刚石半导体的规模化应用奠定了基础。
当前全球第四代半导体的竞争格局已经形成，中国在材料制备、产能规模和设备国产化方面优势凸显，日本深耕器件研发和高端应用，美国则聚焦量子计算等高附加值领域，形成了差异化竞争的态势。2025年QYResearch的调研数据显示，中国的镓仁半导体、富加镓业等企业，已跻身全球第四代半导体主要厂商之列，市场占有率持续提升。
中国能在第四代半导体领域实现领跑，离不开国家层面的全方位支持。从政策层面，第四代半导体被纳入多项国家科技发展规划，成为重点攻关领域；从资金层面，国家大力投资半导体材料研发，合肥国家科学中心、京津冀协同发展示范区等都布局了专项研发项目；从产学研层面，高校、科研院所与企业深度合作，形成了“研发-转化-量产”的完整生态链。
如今，第四代半导体材料的产业化应用已经迎来曙光，镓仁半导体的6英寸氧化镓衬底已经实现产品销售出货，氧化镓充电桩、车载充电模组等产品也开始进入实测阶段，金刚石半导体则在热管理、光模块等领域实现了初步应用。随着技术的不断成熟和产业链的持续完善，第四代半导体材料将逐步渗透到电子、能源、航天、国防等各个领域，改变我们的生活。
稀土的优势让中国在高端制造领域占据了一席之地，而第四代半导体材料的资源和技术双重优势，让中国在新一轮半导体革命中掌握了主动权。这不仅是材料领域的突破，更是中国科技自主创新的重要成果，从核心材料到核心设备，从技术研发到产业化应用，中国正一步步打破国外技术垄断，走出一条自主可控的科技发展之路。
第四代半导体的发展，正开启一个全新的科技时代，而中国在这一赛道的领先，不仅能推动国内半导体产业的升级，更能为全球科技发展贡献中国方案。从资源储备到技术突破，从政策支持到生态构建，中国已经为第四代半导体的发展打下了坚实的基础，未来随着更多应用场景的落地，第四代半导体必将成为推动中国科技高质量发展的核心动力。
你认为第四代半导体材料的普及，会最先改变哪个行业的发展格局？氧化镓的产业化应用，还需要突破哪些技术瓶颈？
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