别人等十年，上海先铺路！布局第四代半导体：不等风口，自己给未来产业建地基
宝钢热轧厂区内，五六百摄氏度的钢卷堆放在仓库，源源不断散发出滚滚热浪，但可利用的换热温差很小，传统余热回收技术对此束手无策。而在浩瀚深空中，人类的探测器正试图在核聚变装置或宇宙深处捕捉微弱的信号，可传统的半导体材料一碰到极端的辐射与高温，极易直接“罢工”。上天入地的极限挑战，和传统钢厂的节能痛点，这两个看似八竿子打不着的难题，如今正被第四代半导体这同一把钥匙解开，只不过这项前沿技术距离大规模商业化，尚有数年甚至十年。
上海没有等。为了闯出一条硬科技落地的破局之路，上海为何果断“抢跑”，又提前布下了怎样的先手棋？
给未来产业当“创新基建”
如果说第三代半导体解决了高压环境下的痛点，那么以氧化镓、金刚石、氮化铝为代表的第四代半导体，就是为了去征服超高压、强辐射、高温、高频等更为极端的工况而生的。在半导体圈子里，这是一条公认的“长坡厚雪”赛道。业内普遍觉得，第四代半导体真要实现大规模产业化，少说也得等到十年之后。
但是，在集成电路产业产值已突破350亿元的临港新片区，这场面向未来的产业长跑的发令枪早就响了。早在2024年3月，上海就在全国最先把第四代半导体作为未来产业的培育重点，超前开展全链条布局。前不久，全国首个《第四代半导体未来产业集聚区建设方案（2026-2028年）》也在这里正式出台。
“半导体行业有一句话叫‘一代材料，一代器件，一代应用’，作为第四代半导体，它未来肯定会有广阔的应用。”上海市科委四代半项目经理于金旭坦言，这种“超前”绝不是盲目凑热闹，“而是为了夺取全球科技竞速的时间窗口”。
时间差是怎么抢出来的？上海镓驰动力科技有限公司的成长进度条就是个生动的例子。这家主攻第四代半导体氧化镓（Ga₂O₃）功率芯片的企业，诞生本身就带着点“超前”的意思：发起股东是杭州的材料企业与南京的器件企业，大家跨过地域，把联合攻关的大本营扎在了上海临港。该公司总经理张广银算过一笔账：在新能源汽车、超高压电网等领域，第三代半导体（比如碳化硅）虽然风头正劲，但一旦面对3300伏以上的超高压场景，很容易触碰到耐压的天花板。而氧化镓不仅天生就适合中高压和特高压场景，材料的生长成本还更低。
上海镓驰动力科技有限公司聚焦第四代超宽禁带半导体氧化镓（Ga₂O₃）功率器件的研发、中试及规模产业化落地
“四代半”不是在传统市场里跟别人“抢蛋糕”，而是给未来的产业当“创新基建”。“有了耐极端环境的金刚石器件，商业航天才能走得更远；有了微纳热电芯片，工业废热回收的蓝海才能被真正开辟。”于金旭说，在2024年立项之初，我国在第四代半导体领域与国际最先进水平还存在一定差距，“但得益于超前培育，如今整体差距正在缩小，在个别细分领域甚至已经实现了并跑乃至局部超越。”张广银也表示，氧化镓从4寸衬底阶段推进至8寸水平，跨过了从材料研究迈向器件开发的关键门槛，镓驰动力也预计在2027年初就能推出第一款商业化的氧化镓功率器件产品。
“四天落地”，不可思议！
从“一张图纸”到“一件商品”的跨越，往往被称为科创的“死亡之谷”。真要让泡在实验室里的科学家走出来开公司、跑市场，大家心里多少有点没底。但上海交通大学胡志宇博士带领的团队，却实实在在地体验了一把什么叫“光速落地”。他们耗时多年研发出的微机电能源（MEME）热电芯片，哪怕在千分之一度（0.001K），的微小温差下都能实现发电。带着这项颠覆性的技术，他们在创新创业大赛上拔得头筹，随后火速入驻了临港的司南半导体超级孵化器。
“我们这项研究积累了差不多20年，但从实验室走向产业化，最需要懂行业的专业孵化器及政府政策的加持。”上海芯擎宇能科技有限公司COO王婷至今回忆起来依然觉得不可思议，“比赛是去年11月13号结束的，孵化器这边紧跟着就帮我们跑流程。到了17号，公司的工商注册就全部完成了。只用了四天！”
上海交通大学胡志宇博士耗时多年研发出的微机电能源（MEME）热电芯片 新民晚报记者 马丹 摄
能让科学家如此省心，归功于孵化器背后一套截然不同的运营逻辑。司南半导体孵化器总经理李四华介绍，这家总面积约9800平方米的超级孵化器，绝不仅是个收租的“二房东”。面对高校团队普遍存在的“原理可行、工程验证缺失、市场路径不明”的通病，孵化器在最前端专门硬生生辟出了一个独立的“概念验证平台”。“哪怕你的公司还没成立，平台也能先协助团队把技术和市场的可行性做个验证；等创业的风险真正降下来了，再导进孵化器里好好培育。”
为了帮初创企业迈过资金这道坎，司南半导体孵化器不仅提供EDA工具服务、晶圆制造、封测认证等核心专业服务模块，还与总规模5亿元的临创司南天使基金深度绑定。此外，临港还拿出了一项叫“拨改投”的创新政策：在企业早期研发和科技成果转化阶段，政府通过财政研发资金给予支持，帮助团队专注技术研发和成果转化；待企业具备市场化、企业化运作基础后，由启航天使基金联合外部投资机构，按照市场化估值开展首轮股权投资，并同步实现前期财政研发支持资金本金的退出，形成从研发扶持到市场化资本支持的接续机制。
“这种充满耐心的资金托底，让硬科技企业在最难熬的阶段，吃下了一颗定心丸。”王婷说。
助企业破冰，拿下“第一单”
造出来的东西没人买账，一切仍是白搭。“创新产品落地应用是一个很痛的痛点。”一路陪着企业对接市场的于金旭看得最真切，“用户的痛点跟研发的痛点是不一样的。你的前沿技术必须要能解决用户的痛点，才有真正的生命力。”
为了帮助初创企业破冰，拿下“第一张订单”，上海干脆做起了“红娘”，由科委和国资委牵头，把这些初创技术的供给方，直接推到了上汽、宝钢等大型国企的面前，让真实的场景需求来给技术“把脉”。王婷记得，当司南半导体孵化器第一次带着芯擎宇能走进宝钢热轧厂沟通热电芯片应用合作时，两家企业的痛点奇妙地契合了。
“宝钢背负着巨大的节能减排压力，钢卷下线后五六百度的余热，过去因为没有合适的技术，只能眼睁睁看着它白白流失。而芯擎宇能基于第四代半导体赛道研发的微纳热电芯片，恰巧充当了一台超级转换器，打破了传统发电对大温差的依赖，把这些低品位废热变废为宝，转化成了清洁电力。”于是，双方一拍即合。“未来一旦铺开应用，单条热轧线每年就能实现3万多吨的节能减碳，还可以通过余热发电每年获得超过千万元的收益。”
同样在临港找到应用方向的，还有单晶氮化铝星载滤波器芯片的研发团队。眼下国内千帆、GW等低轨卫星的组网规划将近3万颗，太空中急需海量的滤波器来筛选信号。星载滤波器团队设计工程师姜文铮表示，他们自研的技术不仅能让滤波器的个头缩小一个数量级，抗干扰能力还能大幅提升。借助临港的平台，他们在产品还没最终定型前，就已经对接上了航天下游的真实需求，让市场直接反过来指导产品的定义。
8英寸射频器件晶圆 团队供图
星载滤波器应用示意图 团队供图
如今，围绕氧化镓、金刚石、氮化铝、锑化物等四大代表性方向，临港集聚区已经悄然聚集了10余家材料与器件企业，不仅占了上海全市的一半以上，更是成为了全国第四代半导体领域企业数量最多、方向最全的地区。
于金旭说：“未来产业的魅力所在，就是用颠覆性的技术，主动创造出适用于未来的、但现在可能还想象不到的场景。”