基于專利視角的人工晶體材料領(lǐng)域現(xiàn)狀分析

李俏

摘 要：人工晶體主要包括半導(dǎo)體材料、光電子材料、壓電晶體材料、超硬材料等。隨著社會(huì)需求的逐步增大，人工晶體以其優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)性能在高新技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文以《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(lèi)2018》所列重點(diǎn)產(chǎn)品為基礎(chǔ)，從專利角度分析人工晶體材料發(fā)展趨勢(shì)的變化，并提出對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞：人工晶體;專利;發(fā)展趨勢(shì);對(duì)策建議

中圖分類(lèi)號(hào)：G306 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）08-0235-02

人工晶體是指采用現(xiàn)代化的人工方法合成和培育的晶體，主要包括半導(dǎo)體材料、光電子材料、壓電晶體材料、超硬材料等，具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)性能。我國(guó)正處在人工晶體材料大力發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，半導(dǎo)體、集成電路等廣泛應(yīng)用于高新技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。專利是反映一個(gè)國(guó)家或組織技術(shù)創(chuàng)新能力的重要指標(biāo)，專利信息具有更新及時(shí)、描述詳細(xì)等特點(diǎn)，在一定程度上比其他科技情報(bào)更加具有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，專利與市場(chǎng)接軌，具有法律效力，能夠充分體現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新趨勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

依據(jù)《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)分類(lèi)2018》中“人工晶體材料”部分涉及的重點(diǎn)產(chǎn)品，制定合理的檢索策略，在國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利庫(kù)中進(jìn)行檢索，時(shí)間范圍為2009—2019年。以下從專利角度，對(duì)國(guó)內(nèi)人工晶體材料領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量分布情況進(jìn)行客觀分析，同時(shí)給出對(duì)策建議。

1 我國(guó)人工晶體材料領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量概況

1.1 總體發(fā)展呈平穩(wěn)上升趨勢(shì)

2009—2019年共檢索到國(guó)內(nèi)專利100756件，其中發(fā)明專利79309件，實(shí)用新型21447件。每年發(fā)明專利申請(qǐng)量占比均高于實(shí)用新型，原因主要有2個(gè)，一是發(fā)明專利是研發(fā)實(shí)力的體現(xiàn)，更能體現(xiàn)申請(qǐng)人對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的重視程度，二是由于發(fā)明專利授權(quán)時(shí)間較長(zhǎng)，部分申請(qǐng)人會(huì)同時(shí)申請(qǐng)發(fā)明專利和實(shí)用新型，在發(fā)明專利授權(quán)時(shí)將實(shí)用新型宣布無(wú)效。如圖1所示，全國(guó)近10年（發(fā)明專利從申請(qǐng)到公開(kāi)最長(zhǎng)需要18個(gè)月時(shí)間，囿于這種審查制度以及檢索系統(tǒng)可能存在的更新時(shí)滯，導(dǎo)致2019年數(shù)據(jù)存在較大誤差，不在分析范圍之內(nèi)，下同）專利申請(qǐng)量呈上升—平穩(wěn)發(fā)展—上升趨勢(shì)，在2009—2011年上升趨勢(shì)明顯，之后進(jìn)入平穩(wěn)期，2015年以后繼續(xù)上升，平均年增長(zhǎng)率10.5%。近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠商高速發(fā)展，對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重視程度也在不斷提升，對(duì)專利申請(qǐng)量的增加起到了推動(dòng)作用。

1.2 江蘇、上海兩省人工晶體技術(shù)發(fā)展較為迅速

對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)各省份（市、地區(qū)）專利申請(qǐng)量進(jìn)行分析，排名前20的省份（市、地區(qū)）專利申請(qǐng)量如圖2所示。其中，江蘇、上海兩地專利申請(qǐng)量排在前2名，分別占全國(guó)專利總申請(qǐng)量的11.4%和9.5%，這與當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r與政策傾斜有直接關(guān)系。北京、中國(guó)臺(tái)灣、廣東專利申請(qǐng)量均在6000件以上，分列3～5名。

1.3外國(guó)企業(yè)紛紛來(lái)華布局

圖3為人工晶體材料領(lǐng)域全國(guó)前10名申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)量分布情況。中芯國(guó)際集成電路制造有限公司排在第1名，專利申請(qǐng)量5829件，這家上市公司是世界領(lǐng)先的集成電路晶圓代工企業(yè)之一，也是中國(guó)內(nèi)地規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的積體電路晶圓代工企業(yè)，企業(yè)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)十分重視，在國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)遙遙領(lǐng)先。排在第2名的申請(qǐng)人是中國(guó)臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司，該公司是全球第一家、以及最大的專業(yè)集成電路制造服務(wù)（晶圓代工）企業(yè)，總部與主要工廠位于新竹科學(xué)園區(qū)。排在第3名的是1家韓國(guó)企業(yè)：三星電子株式會(huì)社，專利申請(qǐng)量2015件。此外還包括4家日本企業(yè)，分別是瑞薩電子株式會(huì)社、株式會(huì)社東芝、三菱電機(jī)株式會(huì)社、株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所;1家德國(guó)企業(yè)：英飛凌科技股份有限公司;1家國(guó)內(nèi)企業(yè)：愛(ài)思開(kāi)海力士有限公司;1個(gè)科研院所：中國(guó)科學(xué)院微電子研究所。前10名單位中有6家為外國(guó)企業(yè)，可見(jiàn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)潛力巨大，同時(shí)也體現(xiàn)出外國(guó)企業(yè)占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)的意圖。

G02F 用于控制光的強(qiáng)度、顏色、相位、偏振或方向的器件或裝置，例如轉(zhuǎn)換、選通、調(diào)制或解調(diào)，上述器件或裝置的光學(xué)操作是通過(guò)改變器件或裝置的介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)來(lái)修改的;用于上述操作的技術(shù)或工藝;變頻;非線性光學(xué);光學(xué)邏輯元件;光學(xué)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器

1.4 半導(dǎo)體器件申請(qǐng)量占據(jù)人工晶體材料領(lǐng)域半壁江山

人工晶體材料領(lǐng)域?qū)＠凑罩鱅PC部進(jìn)行分類(lèi)，在8個(gè)大類(lèi)均有涉及，占比情況依次為H（電學(xué)）57.5%，C（化學(xué)、冶金）20.0%，G（物理）10.4%，B（作業(yè)、運(yùn)輸）8.4%，F(xiàn)（機(jī)械工程、照明、加熱）2.7%，A（農(nóng)業(yè)）0.8%，E（固定建筑物）0.2%，D（紡織、造紙）1.0%。通過(guò)對(duì)IPC分類(lèi)進(jìn)行細(xì)化，可以更加精準(zhǔn)地確定重點(diǎn)產(chǎn)品的分類(lèi)。將專利申請(qǐng)量按主IPC小類(lèi)進(jìn)行分析，分布情況如圖4所示，參考表1釋義可知，H01L（半導(dǎo)體器件;其他類(lèi)目中不包括的電固體器件）小類(lèi)占據(jù)了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，專利申請(qǐng)量49501件，占比49.1%。半導(dǎo)體在集成電路、消費(fèi)電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域都有應(yīng)用，無(wú)論從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來(lái)看，其重要性都是非常巨大的。常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵等，其中硅以其儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉、性能良好等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為電子行業(yè)最常見(jiàn)的基礎(chǔ)原料。專利申請(qǐng)量在2000件以上的還包括C30B（單晶生長(zhǎng)）、H01S（利用受激發(fā)射的器件）和C01B（非金屬元素;其化合物）。

2 對(duì)策建議

通過(guò)專利布局可見(jiàn)，我國(guó)人工晶體材料研發(fā)雖起步較晚，但發(fā)展速度快，其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、晶體管等相關(guān)專利申請(qǐng)量巨大，然而其中不乏日、韓等國(guó)外企業(yè)的在華專利。人工晶體的發(fā)展決定著我國(guó)電子工業(yè)在未來(lái)的發(fā)展?fàn)顩r，因此研制高附加值產(chǎn)品成為搶占市場(chǎng)的重中之重，現(xiàn)提出對(duì)策建議如下。

2.1加大人才投入強(qiáng)度

在政策上適當(dāng)傾斜，完善柔性引才機(jī)制，創(chuàng)新人才激勵(lì)制度，重點(diǎn)引進(jìn)海內(nèi)外碳化硅、集成電路創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高層次人才。鼓勵(lì)重點(diǎn)企業(yè)充分利用國(guó)際創(chuàng)新資源，開(kāi)展人才交流與國(guó)際培訓(xùn)，積極參與國(guó)際分工合作。

2.2 強(qiáng)調(diào)自主研發(fā)的重要性

在大直徑單晶與制片[1]、小直徑硅片質(zhì)量、完善硅基材料產(chǎn)業(yè)鏈、研發(fā)超高亮度紅綠藍(lán)光材料以及光通信材料[2]等方面加大研發(fā)力度。保持代工產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)的同時(shí)強(qiáng)調(diào)自主研發(fā)的重要性，培育和鍛煉本土人才，促進(jìn)相關(guān)學(xué)科建設(shè)的完善與發(fā)展，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供智力支撐，逐步擺脫部分產(chǎn)品依賴進(jìn)口的局面[3]。

2.3 加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作

注重機(jī)制創(chuàng)新，積極引導(dǎo)和鼓勵(lì)各個(gè)創(chuàng)新主體加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研深度合作，建立利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)的產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制。加強(qiáng)大專院校、科研院所與企業(yè)的合作，探索多種合作運(yùn)營(yíng)模式，充分活躍技術(shù)交易活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)成果市場(chǎng)利益最大化。

參考文獻(xiàn)

[1] 易曉劍.我國(guó)半導(dǎo)體硅材料工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].湖南有色金屬，2004（2）：33-34.

[2] 朱亞旗.新型半導(dǎo)體材料的性能分析及其應(yīng)用研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（18）：30.

[3] 劉碧瑪.中國(guó)硅材料行業(yè)如何提高競(jìng)爭(zhēng)力[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2003（9）：2-3.