中國LED產業專利戰略初探*

文尚勝

(華南理工大學 材料科學與工程學院， 廣東 廣州 510640)

發光二極管(LED)是全球電子信息產業的前沿和熱點， 由于LED具有發光效率高、 使用壽命長、 響應速度快、 體積小、 綠色環保等特點， 是引起照明革命的新一代半導體固態電光源， 當前在國際上受到極大的關注[1]。專利是世界上最大的技術信息源， 包含了世界科技信息的90%-95%[2]。我們課題組在國家知識產權局、 廣東省知識產權局專家的指導下， 選擇THOMSON集團的DWPI數據庫為檢索源， 1965年1月1日到2008年12月31日為數據采集時間段， Derwent Innovation 為專利分析系統， 對全球LED專利申請情況展開檢索和分析， 探討提高我國LED企業核心競爭力的有效途徑。目前日本、 美國和德國LED專利總量占世界總量的80%以上。我國雖然有4000多家LED相關企業， 專利申請總量不足世界的2%， 且大多數為外圍非核心專利[3]。在當前全球節能減排的低碳經濟浪潮中， 如何應對國外專利壁壘， 大力發展我國的半導體照明產業， 是擺在每個中國LED企業面前的嚴峻課題。

一、 LED行業專利壁壘成因分析

LED行業是由原材料、 設備、 外延片生長、 芯片制作、 芯片封裝、 各種應用等產業鏈構成， 涉及到半導體、 微電子、 信息工程、 機械工程、 材料化工、 光電子學、 熱學等多學科的一個高技術行業， 特別是其產業鏈上游的外延片和芯片環節。例如LED襯底難題： 主流襯底之一的藍寶石材料， 其硬度堪比鉆石， 納微米量級的機械精密切割加工工藝難度可想而知。另一種做襯底的原材料的碳化硅， 不僅價格高于藍寶石且容易出現龜裂。GaN基外延片生長難題： 對高純度(99.9999%)源材料氣體進行的多層原子級厚度薄膜層生長的精準控制、 多種客體材料切換摻雜對主體材料進行的能帶裁剪工程等等。該環節目前占到了整個產業鏈產值的70%， 是技術高度密集區， 其中涉及到技術、 工藝在內的多方面苛刻要求。

全球LED產業格局為美國、 亞洲、 歐洲三足鼎立， 主要廠商分布在美國、 日韓、 歐盟等地。日本的日亞化學 (Nichia)、 豐田合成(ToyodaGosei)、 美國的Cree公司、 歐洲的飛利浦(Philips Lumileds)、 歐司朗(Osram)等5大寡頭廠商掌控了全球主要的LED市場[4]， 他們在主流的GaN基藍光LED、 白光LED等技術上擁有核心技術和專利， 由此也造成了全球LED高端產品市場的高度集中。這些專利都是高亮度GaN基LED發展史上的突破性技術， 目前有些專利是材料生長和器件制作無法繞開的。LED廠商間憑借各自的核心專利， 采取橫向(同時進入多個國家)和縱向(不斷完善設計， 進行后續擴展申請)的方式， 在全世界范圍內布置了嚴密的專利網。還通過專利授權和交叉授權建立專利戰略聯盟瓜分市場， 不僅阻礙了新進入者的產生， 某種程度上也增加了企業的生產成本。

二、 我國LED專利技術隱患分析

分析各國 LED 專利特點和趨勢， 探尋各國在各技術領域的共性研究方向和個性技術強項， 對比我國LED專利技術現狀， 可以在各個環節上找出我國LED專利布局的差距來：

(1)在襯底方面： 日本日亞和美國Cree分別是全球兩大主流襯底寶石襯底和碳化硅襯底的領導廠商， 大部分國家的主流研究方向也是如此。我國在復合襯底和硅襯底方面有一定的原創核心專利。

(2)在MOCVD設備方面： 全球MOCVD設備市場被德國AIXTRON公司和美國VEECO兩大廠商所壟斷， 日本以日亞為代表的廠家為嚴守技術秘密， 采用自產自銷， 不對外銷售的策略。我國在國產MOCVD設備方面還是一片空白。

(3)在外延方面： 各國在外延領域的專利申請主要集中在量子阱和緩沖層方面的工作， 我國LED專利的申請方向與此基本一致， 但在質與量兩個方面差距明顯。

(4)在芯片方面： 日本、 韓國、 臺灣地區專利申請主要集中在芯片電極方面， 美國和德國則另辟蹊徑， 主要集中在開發芯片的導光結構和芯片外形方面； 我國專利申請未涉及當前熱門的芯片外形技術、 表面粗糙化技術和襯底剝離與鍵合技術， 在該領域存在技術空白點。

(5)在封裝方面： 各國的封裝技術和封裝材料都是以封裝體、 反射體和環氧樹脂為主， 中國的專利申請方向與此基本一致。在封裝技術領域， 我國專利申請在近年來較為熱門的基座和顏色轉換材料方面， 與外國的差距很大。

(6)白光LED方面: LED藍光激活稀土石榴石的熒光粉組合發白光是各國專利申請的重點， 但我國熒光粉領域與其它國家存在申請主題的不一致。

(7)在應用方面： 我國專利申請重點在技術相對成熟的傳統的指示應用和景觀照明方面， 部分申請涉及顯示屏和交通信號燈， 而在當前國際流行的背光照明、 汽車照明和LED燈具方面的申請量卻極少， 與國際LED主流應用領域的偏離十分明顯。

(8)從專利申請人類型來看： 我國的發明專利主要集中在科研機構和少數院校中， 企業占中國LED發明專利總數的比例不超過5%， 占中國LED實用新型專利總數的比例不超過10%， 這與外國以企業為主的情況大相徑庭[5]。另外， 我國很少有申請人向境外申請專利， 從而形成了一種國內無法形成專利網布局、 境外沒有專利保護的現狀。

(9)從專利申請時間來看： 我國的LED專利申請主要在1999年以后開始， LED各個領域的專利申請日期與國外普遍晚10年左右。上游產業中的碳化硅襯底、 封裝材料、 芯片電極、 劃片設備等時間差距最大， 一般在15年到20年。氮化鎵襯底、 外延接觸層、 外延覆蓋層、 外延量子阱、 超晶格、 芯片微結構、 鈍化等主流技術相差10年左右。在下游應用產業中相差10年左右[6]。

(10)從申請的專利類型來看： 我國申請的發明專利少， 技術含量低。在外延和襯底結構等上游產業中， 我國LED發明專利申請量占我國總申請量的比例都在90%以上， 但發明專利總申請總量遠遠低于日、 美等國。在芯片技術領域， 我國LED實用新型專利申請占我國總申請量的比例80%以上， 且總量也較少。在封裝與應用等下游產業中， 我國LED實用新型專利占我國總申請量的比例分別高達70%和90%以上， 二者的專利申請總量為上游和中游領域申請總量的10倍以上。[7]

總之， 我國專利申請人未掌握LED上游核心技術， 發明專利申請量較少， 且大都屬于外圍技術。數量不多的外圍非核心專利和下游水平低、 保護范圍狹窄的實用新型專利， 無法構建現代LED企業核心競爭力的脊梁。

三、 未來LED專利格局的特點和趨勢

當前， 國際LED大廠專利交互授權、 技術授權、 專利訴訟的關系如圖1所示[8]：

縱觀當前LED產業的專利布局和競爭態勢， 預計未來國際間專利技術的競爭將會表現出如下特點和趨勢：

(1)日本日亞公司仍將是LED專利技術轉讓、 授權、 訴訟的主導： 由于日亞公司在全球LED藍光及LED白光專利技術方面的領導地位， 過去以Nichia為主導的專利糾紛占據所有糾紛總量的60%左右， 其次是Osram公司[9]。盡管Osram等歐美企業不同于日亞公司對專利的保守策略， 對專利技術轉讓授權一向持更為積極的態度， 但受持有專利所限， 這種狀況在未來幾年不會有太大改變。

圖1 LED專利授權及糾紛狀況圖

(2)日企對外進行專利授權將不斷增加： 隨著Osram、 Lumileds等強勁競爭對手在專利技術積累方面的增強， 以及對臺灣地區和韓國企業授權量的增加， 以日亞為代表的日企從自身利益出發， 也將加快對外授權的速度。

(3)有實力的LED廠商之間的相互授權將進一步增加： 隨著全球LED產業的持續升溫， 廠商的實力逐漸增強， 日亞的技術壟斷地位受到極大的沖擊， 其對我國臺灣、 韓國等芯片生產商提出訴訟的能力逐步減弱。另外， 隨著部分廠商在LED技術分支領域研發出獨特的專利技術， 能夠為日亞等專利壟斷企業的產品帶來品質的進一步提升， 這些獨特的專利技術對日亞等專利寡頭構成誘惑， 這些企業與Nichia等企業之間相互授權的可能性逐步加強。

(4)國內LED企業面臨國際專利糾紛可能性增大： 我國LED技術起步較晚， 在LED專利方面處于比較被動、 落后的位置， 企業規模也比較小， 盈利能力有限， 故一直以來不大引起持有LED原創核心專利大廠的關注。但隨著我國LED企業規模的不斷擴大， 繼2008年著名的美國“337”LED專利調查吸髓我國LED企業以后， 今后這類跨國LED專利官司會有進一步擴大之勢。

(5)LED專利逐漸到期必將促使格局生變： 從今年開始， 將陸續有一批LED核心專利度過20年的專利保護期， 而這其中相當大一部分還涉及重要的白光LED。不論是其它領域企業還是資本市場投資人對LED行業都躍躍欲試。這給我國缺乏核心專利技術的部分LED企業帶來一定的契機。

四、 我國LED產業專利戰略討論

(一)我國企業在專利利用方面的欠缺

(1)對專利制度認識不足。專利制度的核心在于向社會公開創新性的技術成果， 以換取一定時間和區域范圍內的壟斷權。技術成果是否適合申請專利、 何時申請專利、 如何實施專利權保護、 專利技術是否容易形成壟斷等方面， 我國企業以及一些業務主管部門普遍對此不太熟悉。

(2)專利保護范圍不恰當： 為了充分發揮專利的保護和擴張功能， 一般應采用功能性限定、 或者物理化學性質的方式來撰寫專利主權要求書， 產品權利要求才可能寬泛。但我國企業往往在專利主權要求中加入許多不必要的技術特征來限定， 專利權利要求保護范圍縮窄很多。

(3)專利主權僅在低層次運用： 專利申請缺少全局性的部署， 專利申請后僅限于單方許可和訴訟保護等個體單項保護。

(二)臺灣LED產業發展啟示錄

臺灣LED 產業在工業基礎薄弱、 外國LED巨頭的強勢打壓環境下， 對內建立財團法人光科技協進會(簡稱"PIDA")， 商討一致對外的大計； 對外則積極應訴， 并根據歐美和日本LED 巨頭的不同專利策略， 采取以歐美專利技術制衡日本專利技術的方針， 走出了一條成功之路， 一躍成為世界LED產業的重要基地[10]。從臺灣LED產業的發展中， 我們可以得到幾點啟示：

(1)以歐美技術制衡日本技術： 爭取獲得歐美LED大廠商的專利許可， 規避日亞公司的藍光專利路線， 實現LED量產化。

(2)建立各地產業技術聯盟： 為我國星羅棋布的各類LED企業， 提供協調、 外聯、 培訓、 專利技術情報搜集等方面的服務。

(3)積極應對國際專利訴訟： 自信自強、 團結互助， 采用強勢姿態通過多種途徑積極應對外國公司發起的專利訴訟， 爭取與對方達成和解， 或爭取獲得其專利授權。

(4)積極跟進日本的主流技術： 隨著日本LED企業知識產權政策的逐漸松動， 臺灣企業已開始與日企頻繁接觸， 商討獲得其專利許可事宜。我國LED企業也應盡快爭取獲得日企的基本專利授權， 以便從根本上解決主流LED產品的量產和出口問題。

(三)我國LED產業發展的專利戰略

根據LED產業國內外的專利布局現狀， 綜合行業眾多權威人士的觀點， 我們覺得當前我國LED產業應采取下列專利戰略：

(1)重點發展我國優勢的技術領域： 跟蹤研究國際主流技術發展趨勢， 重點發展中國優勢的技術領域， 在產業層次上做到有所為、 有所不為。

(2)分層次培育我國的LED企業： 培育專業研究機構和大企業， 圍繞國際主流的技術路線進行技術創新， 增加我們和跨國公司專利問題談判的籌碼。培育有研發實力的企業， 研究國外也沒有實現批量生產的新方法， 走出一條新的技術路線。

(3)重點發展封裝和應用技術等中下游產業： 我國在上游領域擁有一定數量的外圍專利， 應當在其中的優勢領域深入開展橫向、 縱向研究， 爭取更大的發展空間。重點發揮我國在中下游產業的制造優勢， 在工藝上不斷改進， 申請大量非核心原創專利， 作為跟國外討價還價的籌碼， 減弱國外專利掣肘的力度。

(4)利用專利的地域性特點區分國內國際發展路線。由于外國進入中國的專利技術與其實際掌握的技術存在差異， 可以充分利用這種差異性， 直接利用外國未在中國申請的技術在中國制造、 銷售和使用。建議國內產品主要走歐美基本專利的外圍路線。若進入海外市場， 可以考慮開拓這些技術強國未申請專利的地區， 如中東地區、 非洲國家等。如進入歐美和日本市場， 就要仔細研究這些國家的專利的權利要求保護范圍以及專利侵權判斷原則等。

(5)對一些無法規避或替代的專利技術可以采用引進策略。原創是最好的、 也是最根本的辦法。堅持原創的同時， 通過專利授權或者讓國外企業以專利投資， 或者授權結合投資也是行之有效的產業發展路線。

LED產業是國家戰略性新興產業， 在未來幾年將會呈現爆炸式增長， 產業前景十分光明。我國LED企業數量眾多， 但缺乏核心技術支持， 且普遍專利意識薄弱。在迎接引起照明革命的LED產業大發展的關鍵時期， 我國LED企業必須重視LED專利戰略研究， 制定出符合企業實際的產業發展路線， 提升現代企業的核心競爭力。

參考文獻：

[1] 國家半導體照明工程研發及產業聯盟. 中國半導體照明產業發展年鑒(2008-2009) [M]. 北京： 機械工業出版社， 2009.

[2] 陳燕， 黃迎燕， 方建國. 專利信息采集與分析 [M]. 北京： 清華大學出版社， 2006.

[3] 文尚勝， 王保爭， 張劍平. 中國LED行業專利態勢分析 [J]. 陜西科技大學學報， 2010(6): 138-142.

[4] 蔡京， 解讀全球LED產業競爭格局[EB/OL]. (2009-02-06)[2010-08-22]http: //www. alighting. cn/News /V408_1. html.

[5] 趙穎茹. 國內外LED專利現狀[EB/OL]. ( 2008-11-18)[2010-08-22] http: //www. cena. com. cn.

[6] 曾建森. LED專利申請： 有所為， 有所不為[EB/OL]. ( 2005-12-12)[2010-08-22]http: //www. cena. com. cn.

[7] 章少華. 應對專利糾紛需未雨綢繆[EB/OL]. (2010-03-06)[2010-08-22]www. china-led. net/magazine. html.

[8] 鄧堯. LED企業專利法律風險及防范[EB/OL]. (2009-02-03)[2010-08-22]www. gg-led. com/maga-final-36. html.

[9] 王海軍. 半導體照明LED： 第三代照明革命[EB/OL]. (2009-10-29)[2010-08-22]http: //www. ce. cn/cysc /ny/xny/200910/29/t20091029_19826110. shtml.

[10] 肖國偉， 國際企業布局半導體照明產業的戰略分析 [EB/OL]. (2009-12-12) [2010-08-22]http: //www. china-led. net/info/201021/201021145442. shtml, 2009， 12， P60.