專(zhuān)利視角下我國(guó)光刻技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

黨思宇 孫曉雅

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展，十四五規(guī)劃要求重點(diǎn)關(guān)注“卡脖子”領(lǐng)域，這些領(lǐng)域也將是國(guó)家未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展方向。在“卡脖子”領(lǐng)域中涉及最多的就是芯片相關(guān)技術(shù)，而光刻技術(shù)是芯片領(lǐng)域的核心技術(shù)。本文對(duì)我國(guó)光刻技術(shù)專(zhuān)利數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，利用智慧芽專(zhuān)利平臺(tái)先檢索出關(guān)于光刻技術(shù)領(lǐng)域的中國(guó)相關(guān)專(zhuān)利，再?gòu)膶?zhuān)利年度增長(zhǎng)狀況、地域分布、申請(qǐng)人、技術(shù)領(lǐng)域、法律狀態(tài)和研究熱點(diǎn)多個(gè)維度描述了我國(guó)光刻技術(shù)專(zhuān)利發(fā)展的現(xiàn)狀，得出相關(guān)研究結(jié)果，并進(jìn)一步提出提高我國(guó)光刻技術(shù)專(zhuān)利創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)力的對(duì)策與建議，促進(jìn)光刻技術(shù)的蓬勃發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】光刻技術(shù)|專(zhuān)利|芯片|卡脖子

核心技術(shù)的發(fā)展定離不開(kāi)現(xiàn)代社會(huì)數(shù)字信息產(chǎn)業(yè)，而信息產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步則離不開(kāi)微電子技術(shù)，微電子技術(shù)也叫作半導(dǎo)體集成電路芯片制造技術(shù)。在芯片生產(chǎn)過(guò)程中最關(guān)鍵的技術(shù)就是光刻技術(shù)，光刻技術(shù)是指在光照作用下，借助光致抗蝕劑（又名光刻膠）通過(guò)顯影、刻蝕等一系列步驟而將掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到基片上的技術(shù)[1]。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，專(zhuān)利不僅是衡量技術(shù)發(fā)展的重要指標(biāo)之一，也是最重要的戰(zhàn)略資源。本文基于專(zhuān)利分析的視角，運(yùn)用PatSnap數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)我國(guó)（除港澳臺(tái)外）光刻技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利現(xiàn)狀進(jìn)行相關(guān)的可視化分析，得到結(jié)論，并提出發(fā)展的相關(guān)建議，有助于我國(guó)光刻技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新，以期為光刻技術(shù)領(lǐng)域人員提供參考。

一、數(shù)據(jù)來(lái)源與方法

以智慧芽（PatSnap）全球檢索分析數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)源，該專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)深度整合了全球海量的專(zhuān)利數(shù)據(jù)，更新速度及時(shí)，專(zhuān)利信息全面，便于研究人員了解行業(yè)專(zhuān)利發(fā)展情況。筆者調(diào)研了大量與“光刻技術(shù)”主題相關(guān)研究文獻(xiàn)后，參考了毛薦其等學(xué)者[2]的檢索式，對(duì)光刻技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)詞匯細(xì)化，對(duì)其進(jìn)行刪減、合并后進(jìn)行高級(jí)檢索。檢索截止日期為2023年3月6日，以（照相平版印刷品 OR 光刻O(píng)R平版印刷OR光刻技術(shù)OR微平版印刷OR掃描儀） AND（鏡頭OR光致抗蝕劑OR“光掩膜”O(jiān)R duv OR euv OR極紫外線）構(gòu)建檢索式，將檢索國(guó)家范圍限定為“中國(guó)”，得到檢索結(jié)果68501條。經(jīng)過(guò)同族專(zhuān)利合并及去重后，最終得到42587條專(zhuān)利結(jié)果。采用文獻(xiàn)調(diào)研法和專(zhuān)利計(jì)量分析法，首先對(duì)國(guó)內(nèi)光刻技術(shù)專(zhuān)利和非專(zhuān)利文獻(xiàn)進(jìn)行研究，掌握光刻技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展歷史、當(dāng)今現(xiàn)狀，以及該技術(shù)遇到的瓶頸和發(fā)展趨勢(shì)等，根據(jù)專(zhuān)利數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析，從而提出提高其競(jìng)爭(zhēng)力的對(duì)策和建議。

二、結(jié)果分析

（一）地域分布

我國(guó)光刻技術(shù)專(zhuān)利主要集中在上海、廣東、江蘇、北京，其專(zhuān)利授權(quán)數(shù)量均為2000件以上。其中，上海的專(zhuān)利數(shù)量最多為2305項(xiàng)同族記錄，查詢(xún)到上海最為活躍的申請(qǐng)人是中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司，該公司光刻技術(shù)專(zhuān)利主要圍繞硬掩膜層和晶體管展開(kāi)。其次是廣東省，專(zhuān)利授權(quán)量為2209項(xiàng)，專(zhuān)利數(shù)量最多的企業(yè)是華為技術(shù)有限公司，研究領(lǐng)域?yàn)闃O紫外光、光刻機(jī)、光刻系統(tǒng)等。其余省份相關(guān)專(zhuān)利授權(quán)數(shù)量較少，應(yīng)挖掘各省科研潛力。

（二）重點(diǎn)申請(qǐng)人分析

首先，從競(jìng)爭(zhēng)類(lèi)型主體來(lái)看，專(zhuān)利申請(qǐng)較為集中，企業(yè)是我國(guó)光刻技術(shù)專(zhuān)利的主力軍，這說(shuō)明現(xiàn)在的技術(shù)創(chuàng)新依舊是以企業(yè)為主，產(chǎn)學(xué)研合作體系還未成熟，應(yīng)該加強(qiáng)建設(shè)此體系。光刻技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)前十的企業(yè)主要分布在上海、北京，其余省份相對(duì)較少。位居榜首的中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司擁有754項(xiàng)相關(guān)有效記錄，是相關(guān)專(zhuān)利數(shù)量最多的公司。這表明該企業(yè)對(duì)于光刻技術(shù)研發(fā)能力較強(qiáng)，擁有較為成熟的技術(shù)，其相關(guān)專(zhuān)利研發(fā)領(lǐng)域應(yīng)用學(xué)科多為半導(dǎo)體、感光材料加工、照相制版加工裝置與電固體器件等。其次是上海微電子裝備（集團(tuán)）股份有限公司，擁有646項(xiàng)專(zhuān)利族，應(yīng)用領(lǐng)域主要為圖紋面的照相制版工藝等。其余專(zhuān)利申請(qǐng)人的申請(qǐng)數(shù)量較為接近。

（三）技術(shù)領(lǐng)域分布

IPC分類(lèi)是目前國(guó)際通用的唯一專(zhuān)利文獻(xiàn)分類(lèi)和檢索工具，它是按照發(fā)明創(chuàng)造的主題為特征進(jìn)行分類(lèi)的，它也可以顯示出每項(xiàng)專(zhuān)利所涉及的技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)IPC分類(lèi)小類(lèi)，對(duì)我國(guó)光刻技術(shù)專(zhuān)利數(shù)量前十的技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)歸納。可以明顯看出我國(guó)光刻技術(shù)專(zhuān)利主要分布在G（物理）以及H（電學(xué)）二類(lèi)。G類(lèi)主要包括光學(xué)原件、半導(dǎo)體的加工制作技術(shù)等；H類(lèi)主要包括半導(dǎo)體器件和材料、晶體管、圖像通信。數(shù)量最多的是H01L類(lèi)，半導(dǎo)體器件是光刻技術(shù)的重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，其次是G03F類(lèi)，圖紋面的照相制版工藝，第三是G02B光學(xué)元件、系統(tǒng)或儀器，這三類(lèi)是當(dāng)前的重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，也充分反映出近些年光刻技術(shù)的蓬勃發(fā)展。

（四）法律狀態(tài)分析

通過(guò)專(zhuān)利法律狀態(tài)可以了解到目標(biāo)專(zhuān)利的當(dāng)前狀態(tài)，避免非必要的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)于研發(fā)而言，能夠獲取現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展水平和方向、科研程度，規(guī)避不必要的科研損失。專(zhuān)利法律狀態(tài)一般可分為三種狀態(tài)：不穩(wěn)定、相對(duì)穩(wěn)定和穩(wěn)定。當(dāng)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)幱谡趯彶榛蛘叩却校蛯儆诓环€(wěn)定狀態(tài)，也叫作公開(kāi)或?qū)嵸|(zhì)審查。專(zhuān)利申請(qǐng)經(jīng)審查后“授權(quán)”，因沒(méi)交年費(fèi)或書(shū)面聲明放棄專(zhuān)利權(quán)等原因而“終止”，以及專(zhuān)利保護(hù)期“屆滿(mǎn)”是相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)；專(zhuān)利申請(qǐng)“撤回”“視為撤回”，專(zhuān)利授權(quán)之后的“放棄”“視為放棄”，審查中“駁回”及專(zhuān)利權(quán)“無(wú)效”或者被“撤銷(xiāo)”則屬于穩(wěn)定狀態(tài)[3]。根據(jù)智慧芽數(shù)據(jù)庫(kù)檢索結(jié)果分析，光刻技術(shù)領(lǐng)域授權(quán)專(zhuān)利占比為37.11%，實(shí)質(zhì)審查專(zhuān)利占比24.25%，發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利占45.22%。光刻技術(shù)失效專(zhuān)利占比尚可，其占比為36.23%，導(dǎo)致失效的原因包括撤回、駁回和沒(méi)有繳納年費(fèi)，分別占 12.59% 、4.98%、16.32%。可見(jiàn)光刻技術(shù)的專(zhuān)利保護(hù)意識(shí)和管理能力尚可，專(zhuān)利質(zhì)量和授權(quán)率可以進(jìn)一步提高。

三、研究結(jié)論與發(fā)展建議

（一）研究結(jié)論

從地域分布來(lái)看，我國(guó)光刻技術(shù)主要集中在上海、北京、廣州、江蘇，專(zhuān)利授權(quán)量分布不均勻，其余省市差距較大，因此也頗具科研技術(shù)潛力。

從申請(qǐng)人角度來(lái)看，雖然我國(guó)申請(qǐng)人對(duì)于光刻技術(shù)專(zhuān)利的積極性較強(qiáng)，但是存在的問(wèn)題是科研機(jī)構(gòu)聚集過(guò)于明顯，并無(wú)明顯的高校和個(gè)人申請(qǐng)，因此可以鼓勵(lì)更多的高校和科研院所加入光刻技術(shù)調(diào)研，企業(yè)公司可以和各個(gè)高校以及科研院所進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研深度融合，加速專(zhuān)利成果轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大的生產(chǎn)力，服務(wù)技術(shù)領(lǐng)域。

從技術(shù)領(lǐng)域來(lái)看，圍繞物理和電學(xué)領(lǐng)域呈現(xiàn)發(fā)散式分布，涉及技術(shù)領(lǐng)域眾多，并且各領(lǐng)域之間無(wú)明顯界限。我國(guó)的光刻技術(shù)領(lǐng)域集中在H01L和G03F二類(lèi)，光刻技術(shù)的發(fā)展以光學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科為根本，與光刻膠技術(shù)、曝光方式、掩膜制造等許多應(yīng)用技術(shù)互為補(bǔ)充。

從專(zhuān)利法律狀態(tài)來(lái)看，光刻技術(shù)專(zhuān)利失效專(zhuān)利占比不算高，但應(yīng)該繼續(xù)降低，加強(qiáng)專(zhuān)利知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)。此外，申請(qǐng)專(zhuān)利時(shí)需要對(duì)發(fā)明專(zhuān)利進(jìn)行公開(kāi)，以此申請(qǐng)法律的有效保護(hù)。由于專(zhuān)利保護(hù)的時(shí)間期限問(wèn)題，企業(yè)大多采取商業(yè)秘密等更容易的手段進(jìn)行專(zhuān)利保護(hù)，但若遭遇侵權(quán)，維權(quán)難度會(huì)加大。為了更好促進(jìn)光刻技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，必須加強(qiáng)產(chǎn)權(quán)意識(shí)，完善專(zhuān)利布局，促進(jìn)光刻技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和高水平發(fā)展。

（二）發(fā)展建議

1.提高研發(fā)創(chuàng)新能力。光刻技術(shù)是包含光刻材料、裝置、工藝等的一系列技術(shù)的技術(shù)。我國(guó)高端的光刻膠主要依賴(lài)進(jìn)口，因此應(yīng)該對(duì)光刻膠產(chǎn)業(yè)進(jìn)行整合，避免低效率的研究模式，進(jìn)行國(guó)內(nèi)自主創(chuàng)新。EUV光刻膠是EUV光刻能否應(yīng)用在7nm以下先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的核心關(guān)鍵條件，其重要程度不言而喻。在國(guó)外，技術(shù)成熟的光刻膠企業(yè)逐年加大對(duì)EUV的研發(fā)力度，但我國(guó)相應(yīng)專(zhuān)利研究較少，因此必須提高國(guó)內(nèi)研發(fā)創(chuàng)新能力，提高光刻膠自給率，國(guó)內(nèi)各級(jí)政府可以給予經(jīng)濟(jì)和政策支持。

2.完善人才引進(jìn)制度。每個(gè)領(lǐng)域的健康發(fā)展都離不開(kāi)人才。我國(guó)光刻科研教學(xué)機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步完善光刻技術(shù)相關(guān)人才引進(jìn)制度，提供更高的薪酬待遇和福利來(lái)吸引并留住高素質(zhì)領(lǐng)域人才，提高光刻技術(shù)的人才儲(chǔ)備。集成電路已經(jīng)被國(guó)家學(xué)位委員會(huì)設(shè)置為一級(jí)學(xué)科，因此應(yīng)該不斷加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)，合理配置教育資源，令人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求相匹配。在培養(yǎng)我國(guó)光刻技術(shù)領(lǐng)域優(yōu)秀人才的基礎(chǔ)上，引入國(guó)外優(yōu)秀人才，積極推進(jìn)高校、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等創(chuàng)新主體開(kāi)展科技交流與合作，提升集成電路領(lǐng)域的科技創(chuàng)新能力，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)成果轉(zhuǎn)化。

3.加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研深度合作。根據(jù)申請(qǐng)人分析的結(jié)果，我國(guó)光刻技術(shù)的申請(qǐng)人類(lèi)型較為集中，企業(yè)成為科研的主力軍。因此，可以加強(qiáng)政府引導(dǎo)，支持企業(yè)公司和各大高校院所通過(guò)合作開(kāi)發(fā)、委托開(kāi)發(fā)等方式來(lái)共同設(shè)立研發(fā)組織、技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)合體等方式。必須要深化加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，充分集合光刻技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新資源，利用各個(gè)機(jī)構(gòu)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，打造出符合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新新型機(jī)制，有效促進(jìn)高校院所創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和中國(guó)光刻技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠膭?chuàng)新能力提升。

4.大力發(fā)展領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)。60年來(lái)，光刻技術(shù)經(jīng)歷了掩膜版、光源方式和光刻膠材料的轉(zhuǎn)變與探索。我國(guó)光刻技術(shù)的發(fā)展依然任重道遠(yuǎn)。我國(guó)政府在2021年后提供了新的有關(guān)光刻技術(shù)的重大專(zhuān)項(xiàng)，此外還推進(jìn)未完成專(zhuān)項(xiàng)繼續(xù)發(fā)展執(zhí)行，因此應(yīng)該在總結(jié)短板的基礎(chǔ)上，大力發(fā)展國(guó)家關(guān)于光刻技術(shù)的專(zhuān)項(xiàng)和高水平專(zhuān)利，爭(zhēng)取在高端存儲(chǔ)器、傳感器和5G等關(guān)鍵技術(shù)上取得突破與進(jìn)展，提升專(zhuān)利價(jià)值，激活我國(guó)光刻領(lǐng)域的科研活力。中國(guó)軍轉(zhuǎn)民

參考文獻(xiàn)

[1] 邵微，梁紅波.光刻技術(shù)的挑戰(zhàn)和解決思路[J].精細(xì)與專(zhuān)用化學(xué)品，2021（4）：1-4.

[2] 毛薦其，杜艷婷，苗成林，等.基于專(zhuān)利共類(lèi)的關(guān)鍵核心技術(shù)識(shí)別模型構(gòu)建及應(yīng)用——以光刻技術(shù)為例[J].情報(bào)雜志，2022（11）：48-54.

[3] 竇碧霞.專(zhuān)利法律狀態(tài)調(diào)查的內(nèi)容和方法[J].中國(guó)科技信息，2019（9）：24-25.

（作者簡(jiǎn)介：黨思宇，遼寧師范大學(xué)管理學(xué)院碩士研究生，從事智能信息處理研究；孫曉雅（通訊作者），遼寧師范大學(xué)管理學(xué)院副教授，從事智能信息處理研究）