大家都知道稀土是“工业维生素”，在电子、航天等领域举足轻重。

但还有种材料比稀土更稀缺、战略价值更高，那就是包含氧化镓、金刚石等的第四代半导体材料，它靠超宽禁带、高稳定性等特性，成了高科技行业的必备神器。

在这个领域的全球竞争中，中国凭借资源优势和技术突破走在前列，手握话语权。

这波材料领域的领先，会给中国科技发展带来哪些新机遇？

“矿产界大熊猫”

要搞懂这种材料的珍贵，先得算清一笔稀缺账。稀土全球储量虽不算充裕，但足够支撑全球产业数十年需求，而第四代半导体核心原料之一的锑，地壳含量仅为十万分之六点五，每百万克岩石中仅含六点五克。

美国地质调查局2024年报告显示，全球已探明锑储量222.5万吨，按当前开采速度静态可采年限仅22年，其中可直接用于氧化镓制备的核心原料总量不足5000吨，仅为稀土储量的1%，稀缺程度恰好是稀土的100倍。

更关键的是，自然界含锑矿物虽有上百种，能满足工业开采标准的不过10种，且提纯难度极大，温控偏差超过1℃就可能让整块原料报废，其战略价值早已超越黄金、白银等贵金属。

老天爷的馈赠让中国手握先天优势，在锑资源布局上占据全球主导。

全球90%以上的氧化镓原料矿脉集中在我国江西赣南、湖南冷水江、广西南丹地区，矿石品位普遍在2.5%以上，远超国外1.2%的平均水平，开采和提炼成本比欧美低三成。

我国不仅独占全球近三成锑储量（67万吨），还掌控着全球68%的镓资源、90%的人造金刚石产能，形成了从锑矿开采、高纯氧化镓提纯到晶圆初步加工的完整产业链闭环。

欧盟《关键原材料法案》已将锑列为紧缺资源榜首，试图通过限制单一国家供应比例、推动回收利用打破依赖，却始终无法改变对中国原料的短期依赖格局。

早年中国的被动局面

早年中国虽有资源优势，却长期陷入“卖原料、买高端”的被动局面。

美日曾联手垄断第四代半导体技术，美国公司掌控80%的高端金刚石基底材料市场，日本Novel Crystal Technology公司垄断4英寸氧化镓外延片量产，缺陷率控制在7%左右，甚至对中国封锁2英寸以上氮化铝晶体出口。

2022年，美国商务部更是将氧化镓、金刚石纳入出口管制清单，以军事应用价值为由遏制中国，妄图将中国锁定在产业链底端。

当时国内企业只能进口低价锑原料加工成初级产品出口，而美日企业将其制成高端器件后高价返销，赚取九成以上产业链利润。

封锁倒逼突破，中国企业用两年时间完成弯道超车。

2022年美国管制政策出台当月，杭州镓仁半导体就传来重磅消息，成功拉制出全球首片8英寸氧化镓单晶衬底，将国际公认的技术成熟时间提前三年。

要知道日本半导体产业联盟原计划2025年才攻克这一技术。这款衬底可直接兼容现有硅基晶圆厂生产线，无需额外改造设备，大幅降低产业化成本，直接打破日本的技术壁垒。

次年，富加镓业依托杭州光学精密机械研究所技术支撑，实现6英寸氧化镓晶圆量产，创新导模法“一键长晶”技术，成品率超90%，同时在中美日欧布局核心专利，完成全链条卡位。

中国突破壁垒实现突破

技术突破形成多点开花格局，筑牢产业根基。中电科13所攻克4英寸氧化镓基底材料量产技术，将合格产品率提升至80%以上，解决晶体瑕疵难题，目前已向国内军工企业小批量供货，终结日本在该领域的供给垄断。

金刚石领域，北京科技大学实现5英寸半导体级金刚石薄片批量生产，性能满足高端芯片需求，而此前全球仅美国企业能量产3英寸产品；

松山湖实验室突破氮化铝生产技术，补齐超宽禁带半导体材料最后一块短板；

西安电子科技大学郝跃院士团队用石墨烯解决氧化镓散热难题，使器件界面热阻降至传统方案的十分之一，打通实用化关键瓶颈。

性能优势让第四代半导体快速落地多领域，释放产业价值。

新能源汽车领域，搭载氧化镓功率模块的车载电控系统可稳定运行在1200伏特高压环境，能量损耗仅为硅材料的四十九分之一，快充时间缩短至现有水平的四分之一。

某国产车企已完成原型车测试，配备该技术后充电10分钟可续航300公里，未来“买杯咖啡的功夫充满电”将成为现实。

光伏产业中，氧化镓材料能提升光伏逆变环节转换效率0.5个百分点，按我国现有光伏装机规模，每年可新增绿电输出数十亿千瓦时，为“双碳”目标提供强力支撑。

智能电网与国防领域，其战略价值更为突出。权威机构测算，若全国主干电网升级为氧化镓基电力电子装置，每年减少的线损电量可满足一座三百万人口城市全年用电，相当于每年节省上百亿度电能。

国防层面，氧化镓器件可在-269℃至800℃极端温度区间稳定工作，抗辐射能力远超传统材料，可直接应用于深空探测器能源系统、高超声速飞行器热管理单元，以及新一代相控阵雷达发射模块，提升雷达探测距离与抗干扰能力。

基于该材料的深紫外探测器件，还打破了西方在先进光刻光源、高精度光学检测仪上的封锁。

全球博弈中，中国已构建不可替代的产业链优势。如今我国形成从锑矿绿色开采、高纯晶体生长，到晶圆加工、芯片封装测试的全自主闭环，西方断供策略彻底失效。

当国外仍在攻克2英寸晶圆量产难题时，我国已实现4英寸批量交付、8英寸技术突破，形成代际优势。更关键的是，我国企业在中美日欧四大市场完成核心专利布局，掌握技术标准解释权，重塑全球产业分工格局。

此前“中国卖资源、海外造高端”的局面彻底扭转，形成“资源自主、技术可控、市场支撑”的良性循环。

各国虽加速布局追赶，但短期内难以撼动中国地位。日本联合高校攻关更大尺寸外延片技术，韩国组建产业联盟抢占市场，美国侧重推动其在航天国防领域应用，欧盟则通过《关键原材料法案》构建自主供应链，设定2030年25%战略原材料消费量来自回收的目标。

但这些举措均面临短板：欧盟锑资源依赖短期难改，日韩缺乏原料支撑，美国量产成本居高不下。中国则凭借资源与技术双重优势，在新一轮半导体革命中牢牢掌握主动权。

中国以全产业链优势，稳稳握住了新一轮半导体革命的主导权。