從專利申請大數(shù)據(jù)看半導(dǎo)體陶瓷創(chuàng)新態(tài)勢

黃桂花 ，余祖發(fā) ，周婧 ，鄢春根 ，景普國

（1.江西省陶瓷知識產(chǎn)權(quán)信息中心，江西 景德鎮(zhèn) 333001；2.景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)知識產(chǎn)權(quán)信息服務(wù)中心，江西 景德鎮(zhèn) 333001）

1 前言

半導(dǎo)體陶瓷是電導(dǎo)率約在10-6～10-5S/m具有半導(dǎo)體特性的陶瓷［1］。其電導(dǎo)率因溫度、聲音、磁場、氣氛、色度、壓力等物理條件的變化而發(fā)生顯著變化，從而能執(zhí)行某種特定的指令和完成某種艱苦惡劣環(huán)境下的工作。基于此，可以將外界環(huán)境物理量的變化變?yōu)槲覀兯枰母鞣N特定信號，制成用途各異的敏感陶瓷元件、陶瓷傳感器等。它一般分為熱敏陶瓷、壓敏陶瓷、光敏陶瓷、氣敏陶瓷、色敏陶瓷、濕敏陶瓷等。

隨著現(xiàn)代通訊、計算機技術(shù)、智能手機、智能駕駛等人工智能的高速發(fā)展，半導(dǎo)體陶瓷作為敏感元器件的關(guān)鍵材料［2］，已成為當今世界迅速發(fā)展起來的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，從其研究開發(fā)到規(guī)模化生產(chǎn)，已涉及到物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)與工程等多種學(xué)科，由此可見半導(dǎo)體陶瓷屬技術(shù)密集和知識密集型產(chǎn)業(yè)［3］。日本半導(dǎo)體陶瓷產(chǎn)品在世界市場上占絕對優(yōu)勢地位，美國、韓國、德國也占有相當比重。相比之下我國半導(dǎo)體陶瓷雖然起步較晚，產(chǎn)品性能、制作工藝水平和國際先進水平相比還有明顯差距，但這幾年也進入專利申請量世界排名前三的行列，尤其是隨著數(shù)字時代的到來，加速了我國電子工業(yè)、化學(xué)工程、汽車工業(yè)、人工智能的發(fā)展，對具有敏感、傳感特性的半導(dǎo)體陶瓷的要求愈來愈高，給我國半導(dǎo)體陶瓷的快速發(fā)展創(chuàng)造了許多利好條件。

2 半導(dǎo)體陶瓷全球?qū)＠暾堏厔莘治?/h2>

此次分析獲取的樣板數(shù)據(jù)為92580件，是全球截止2019年5月31日共同申請的半導(dǎo)體陶瓷專利，其中在華19431件，國外申請73149件。其申請趨勢如圖1所示，從圖中可以看出1940年至1961年是全球半導(dǎo)體陶瓷研發(fā)的起步階段，進入1968年后全球在這一領(lǐng)域的專利活動頻率有所提高，之后幾年申請量都只是小幅上升，這種發(fā)展態(tài)勢一直維持到1989年，進入1989年后全球半導(dǎo)體陶瓷專利申請量迎來了快速增長階段，到2012年全球半導(dǎo)體陶瓷專利申請出現(xiàn)第一個峰值，時年申請專利3835件，這一時間節(jié)點，正是20世紀80年代掃描隧道顯微技術(shù)和原子力顯微鏡技術(shù)的面世與應(yīng)用，提速了納米技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)了人們在原子、分子和納米粒度上的自如操控，制造出了具有全新功能的敏感、傳感材料與器件，于是以碳60碳納米管為代表的納米材料以及半導(dǎo)體量子點、量子線材及其量子器件的研究，成為材料科學(xué)的熱點研發(fā)領(lǐng)域，在國際上掀起了納米科技的研究高潮，催生了基于量子力學(xué)原理的新一代半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料、器件［4］、電路和系統(tǒng)巔峰式的發(fā)展。說明科技創(chuàng)新是服務(wù)于社會發(fā)展的需要，其原動力是來自工業(yè)技術(shù)的進步。

圖1 全球關(guān)于半導(dǎo)體陶瓷專利逐年申請趨勢圖

3 國內(nèi)各省市在半導(dǎo)體陶瓷領(lǐng)域?qū)＠暾埲祟愋头治?/h2>

專利申請類型包括三個方面：高等院校科研院所、企業(yè)、個人。表1是國內(nèi)32個省市申請人類型分析一覽表，從表中可以看出半導(dǎo)體陶瓷領(lǐng)域我國各省市申請人類型情況。

這些年我國有32個省市在半導(dǎo)體陶瓷領(lǐng)域有專利活動且都申請了專利。其中申請量在100件以上的有22個省市，申請量1000件以上的有江蘇、廣東二省，申請量2000件以上只有江蘇省。進入前十強的省市分別是:廣東、江蘇、北京、上海、浙江、四川、山東、安徽、陜西、湖北。其中廣東擁有2181件，位居第一；江蘇擁有2093件，位居第二；北京擁有1296件，位居第三；上海擁有1109件，位居第四；浙江擁有1067件，位居第五；四川擁有602件，位居第六；山東擁有502件，位居第七；安徽擁有469件，位居第八；陜西擁有426件，位居第九；湖北擁有386件，位居第十。不難看出，進入前十名的省市有經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，也有經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，說明我國地區(qū)經(jīng)濟正在進行結(jié)構(gòu)性的重組，經(jīng)濟技術(shù)差距正在初步縮短。可見一個新型產(chǎn)業(yè)的興起，是經(jīng)濟社會格局改變的契機。

從表1國內(nèi)32個省市申請人類型分析一覽表中可以看出前十強省市的詳情，位居榜首的廣東省申請的2181件中，企業(yè)申請了1700件，占比77.9%，位居第二的江蘇省申請的2093件中，企業(yè)申請了1504件，占比71.9%,位居第三的北京市申請的1296件中，企業(yè)申請了545件，占比42.1%,位居第四的上海市申請的1109件中，企業(yè)申請了690件，占比62.2%,位居第五的浙江省申請的1067件中，企業(yè)申請了592件，占比55.5%,等等。這組數(shù)據(jù)表明廣東省有77.9%的半導(dǎo)體陶瓷專利掌握在企業(yè)手中，江蘇省有71.9%的半導(dǎo)體陶瓷專利掌握在企業(yè)手中,由此可見近年來，江蘇、廣東越來越多的企業(yè)隨著國內(nèi)科技創(chuàng)新氛圍的濃厚和實施知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略法制環(huán)境的改善，開始重視利用專利制度來保護自身的創(chuàng)新技術(shù)，并希望通過專利技術(shù)的獨占來改變企業(yè)在行業(yè)的地位，占領(lǐng)更高的市場份額，而有目標、有規(guī)劃、有策略地開展各項專利活動、構(gòu)筑保護網(wǎng)絡(luò)，來提升企業(yè)在市場活動中的競爭力。這點也可從表1國內(nèi)各省市申請人類型分析一覽表中的各省市專利活躍度得到佐證。

表1 國內(nèi)各省市申請人類型分析一覽表

圖2 半導(dǎo)體陶瓷發(fā)明專利法律狀態(tài)分析圖

4 發(fā)明專利法律狀態(tài)分析

從對樣本數(shù)據(jù)的分析來看，半導(dǎo)體陶瓷專利申請被公開有326件，占總量的2.39%；授權(quán)有5032件，占總量的32.93%；在審2844件，占總量的20.87%；進入實質(zhì)審查的有2518件，占總量的18.48%；駁回1018件，占總量的7.47%；撤回2576件，占總量的20.23%；放棄100件，占總量的0.73%；權(quán)利終止1875件，占總量的13.76%。

圖2是半導(dǎo)體陶瓷發(fā)明專利法律狀態(tài)分析圖，從圖中可以看出失效為5749件，占總量的42.19%；有效5032件，占總量的36.93%，失效高出有效5.26個百分點，說明在半導(dǎo)體陶瓷領(lǐng)域技術(shù)更新快，產(chǎn)品或服務(wù)更新?lián)Q代頻率高。專利的無效就意味著技術(shù)壟斷的地位被打破，專利所載技術(shù)方案，將可以被公眾無償使用。老產(chǎn)品將會被淘汰，其所占市場份額將被新技術(shù)和新產(chǎn)品擠占。

專利失效的原因大致有：未交年費、保護期屆滿、公布后撤回、駁回或放棄等，這種類型專利可能由于當時產(chǎn)品具備市場競爭力，而后隨著產(chǎn)品的更新?lián)Q代，其市場價值得不到特別的體現(xiàn)，故而專利權(quán)人放棄繳納年費而失效，但這對于行業(yè)內(nèi)的中小企業(yè)仍具備參考價值，對于其它半導(dǎo)體陶瓷行業(yè)專利失效原因，如：避免重復(fù)授權(quán)、視為放棄、專利權(quán)的無效宣告和全部撤銷，占比較少。對于這些失效專利所承載的技術(shù)方案，小微企業(yè)是可以免費使用的，不僅省去轉(zhuǎn)讓費，而且可以把它作為基礎(chǔ)技術(shù)進行再度開發(fā)，縮短企業(yè)專利活動周期。

有效占比達36.93%；在審2844件，占總量的20.87%；進入實質(zhì)審查的有2518件，占總量的18.48%。這些有效專利的存在是實現(xiàn)專利運營的重要前提，有效專利數(shù)量越多，質(zhì)量越高，可以增加運營者的市場運營資本、商業(yè)談判籌碼，增加受益機會，提高運營受益。

5 專利活動密集區(qū)分析

通過對半導(dǎo)體陶瓷進行專利密集區(qū)——國際專利分類號IPC分析，可以明確全球?qū)＠顒幼顬榛钴S的技術(shù)區(qū)域；了解創(chuàng)新的熱點領(lǐng)域；了解半導(dǎo)體陶瓷行業(yè)專利活動領(lǐng)軍企業(yè)所關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域和發(fā)展動態(tài)，作為創(chuàng)新主體投資技術(shù)創(chuàng)新立項的決策依據(jù)之一。表2是半導(dǎo)體陶瓷專利密集區(qū)分析一覽表，從表中可以看出半導(dǎo)體陶瓷專利密集區(qū)在H01L21、H01L23、H01L33、H01L25、H01L29、H0L27、H05K1、H05K3、H01G4、H01C7 這些技術(shù)領(lǐng)域。

（1）H01L21專門適用于制造或處理半導(dǎo)體或固體器件或其部件的方法或設(shè)備，集聚了39496件專利，成為熱點研發(fā)的技術(shù)領(lǐng)域，其中：H01L21/304機械處理，例如研磨、拋光、切割［2］，集聚了3072件專利，H01L21/28用H01L 21/20至H01L 21/268各組不包含的方法或設(shè)備在半導(dǎo)體材料上制造電極的［2］，集聚了2283件專利。

表2 專利密集區(qū)IPC分析一覽表

（2）H01L23半導(dǎo)體或其他固態(tài)器件的零部件，集聚了35969件專利成為熱點研發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，其中：H01L23/31按配置特點進行區(qū)分的［5］，集聚了4080件專利，H01L23/00半導(dǎo)體或其他固態(tài)器件的零部件，集聚了2901件專利，H01L23/498引線位于絕緣襯底上的，集聚了2775件專利。

（3）H01L33具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘的專門適用于光發(fā)射，如紅外線發(fā)射的半導(dǎo)體器件；制造或處理這些半導(dǎo)體器件或其部件所特有的方法或設(shè)備；這些半導(dǎo)體器件的零部件，集聚了14644件專利成為熱點研發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，其中：H01L33/62向該半導(dǎo)體導(dǎo)入或自該半導(dǎo)體導(dǎo)出電流的裝置，例如引線框架、焊線或焊球，集聚了4306件專利，H01L33／64熱吸收或冷卻元件，集聚了2962件專利，H01L33／50波長轉(zhuǎn)換元件,集聚了2209件專利。

（4）H01L25由多個單個半導(dǎo)體或其他固態(tài)器件組成的組裝件，集聚了2950件專利成為熱點研發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，其中：H01L25/075包含在H01L 33/00組類型的器件，集聚了3515件專利，H01L25/18包含在H01L 27/00至H01L 51/00各組中兩個或多個同一大組的不同小組內(nèi)的類型的器件，集聚了1023件專利，H01L25/00由多個單個半導(dǎo)體或其他固態(tài)器件組成的組裝件，集聚了1320件專利。

（5）H01L29專門適用于整流、放大、振蕩或切換，并具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘的半導(dǎo)體器件；具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘，例如PN結(jié)耗盡層或載流子集結(jié)層的電容器或電阻器；半導(dǎo)體本體或其電極的零部件，集聚了8543件專利成為熱點研發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，其中：H01L29/00整流、放大、振蕩或切換的半導(dǎo)體器件，集聚了2082件專利，H01L29/40按其電極特征區(qū)分的，集聚了1836件專利，H01L29/786薄膜晶體管，集聚了1530件專利。

6 在華創(chuàng)新主體分析

進行創(chuàng)新主體的分析，有助于掌握業(yè)內(nèi)同行的研發(fā)動態(tài)；有助于尋找實施知識產(chǎn)權(quán)方面的戰(zhàn)略合作伙伴；有助于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的招商引資；有助于企業(yè)的產(chǎn)品或服務(wù)升級換代，縮短研發(fā)周期；有助于了解競爭對手的專利活動情況。

6.1 在華高校科研院所申請人分析

這些年半導(dǎo)體陶瓷行業(yè)在華高校科研院所申請專利進入前20強分別是：吉林大學(xué)89件；清華大學(xué)56件；浙江大學(xué)55件；財團法人工業(yè)技術(shù)研究院45件；華中科技大學(xué)37件；上海大學(xué)35件；山東大學(xué)29件；華南理工大學(xué)29件；電子科技大學(xué)27件；哈爾濱工業(yè)大學(xué)26件；北京大學(xué)26件；北京工業(yè)大學(xué)24件；長春工業(yè)大學(xué)23件；西安交通大學(xué)23件；天津大學(xué)22件；上海交通大學(xué)21件；復(fù)旦大學(xué)18件；中南大學(xué)17件；東南大學(xué)17件；南京大學(xué)16件；中國計量科學(xué)研究院15件；中山大學(xué)14件；中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所14件；昆明理工大學(xué)14件；江蘇大學(xué)14件；杭州電子科技大學(xué)14件；中國科學(xué)院微電子研究所13件。表3為在華高校科研院所專利活動一覽表。

6.2 高校科研院所專利平均被引次數(shù)分析

專利被引次數(shù)是衡量專利質(zhì)量的指標，是樣本專利被后續(xù)專利引用的次數(shù)［5］，專利被引次數(shù)的高低可以說明如下二個方面的問題：①作為后續(xù)專利的基礎(chǔ)專利技術(shù)的影響力，即對后續(xù)專利技術(shù)創(chuàng)新的貢獻，②作為受法律保護的現(xiàn)有技術(shù)其法律功能，即對后續(xù)專利權(quán)限的限制。半導(dǎo)體陶瓷行業(yè)高校科研院所專利平均被引次數(shù)前十強的分別是：電子科技大學(xué)2.33次；中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所2.14次；復(fù)旦大學(xué)2.00次；山東大學(xué)1.93次；上海大學(xué)1.54次；浙江大學(xué)1.49次；華南理工大學(xué)1.21次；哈爾濱工業(yè)大學(xué)1.08次；西安交通大學(xué)1.04次；杭州電子科技大學(xué)1.00次。這組數(shù)字表明電子科技大學(xué)和中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的專利質(zhì)量較高，對后續(xù)專利的影響較大。

7 在華專利運營分析

專利運營是促進優(yōu)化企業(yè)創(chuàng)新資源的整合和資源配置結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，從而實現(xiàn)專利市場經(jīng)濟價值最大化的行為。是企業(yè)為獲得與保持市場競爭優(yōu)勢，運營專利制度提供的專利保護手段及專利信息，謀求獲取最佳經(jīng)濟效益的總體性謀劃。

而今專利運營方式主要包括專利的布局、組合、托管、轉(zhuǎn)讓、許可、質(zhì)押、融資、作價入股、構(gòu)建專利池、形成技術(shù)標準、專利訴訟等。

對于企業(yè)而言，所處的不同發(fā)展階段應(yīng)該選擇與之適應(yīng)的專利運營方式。對于初創(chuàng)型企業(yè)，其專利運營的主要方向應(yīng)當是專利申請、專利布局；當該企業(yè)進入產(chǎn)品市場拓展階段，就需要對專利進行組合、轉(zhuǎn)讓、許可；當企業(yè)成長為龍頭甚至跨國公司，需要專利組合、質(zhì)押融資、股權(quán)投資；當企業(yè)發(fā)展到產(chǎn)業(yè)階段，應(yīng)當積極考慮構(gòu)建專利池、參與技術(shù)標準、許可轉(zhuǎn)讓談判。華為成長為全球?qū)＠\營企業(yè)，有許多值得國內(nèi)企業(yè)的借鑒之處。其一就是華為將專利資產(chǎn)視為專利運營的基礎(chǔ)，并有著面向商業(yè)的專利申請策略，注重專利數(shù)量和專利質(zhì)量；其二是有一個懂技術(shù)、懂專利、懂金融的專家團隊；其三是有多元化的專利運營手段。圖3是半導(dǎo)體陶瓷領(lǐng)域在華專利轉(zhuǎn)讓、許可、質(zhì)押發(fā)展趨勢分析，從圖中可以看出這幾年半導(dǎo)體陶瓷領(lǐng)域在華專利轉(zhuǎn)讓時一路波折上升，2017年是轉(zhuǎn)讓最多的一年，時年總共有297項專利權(quán)被轉(zhuǎn)讓，許可的專利數(shù)量一直在低位徘徊。

專利轉(zhuǎn)讓是擁有專利申請權(quán)和專利權(quán)人把專利申請權(quán)和專利權(quán)讓給他人的一種法律行為。《中華人民共和國專利法》規(guī)定：專利申請權(quán)和專利權(quán)可以轉(zhuǎn)讓。全民所有制單位轉(zhuǎn)讓專利申請權(quán)或者專利權(quán)，必須經(jīng)上級主管機關(guān)批準；中國人（或單位）向外國人轉(zhuǎn)讓專利申請權(quán)或?qū)＠麢?quán)，必須經(jīng)國務(wù)院有關(guān)主管部門批準。轉(zhuǎn)讓專利申請或?qū)＠麢?quán)的當事人必須簽訂書面合同，經(jīng)專利局登記和公告后生效。專利轉(zhuǎn)讓包括出售、折股投資等多種形式。表4半導(dǎo)體陶瓷轉(zhuǎn)讓人/受讓人排名列表，從列表中可知這些年來半導(dǎo)體陶瓷領(lǐng)域?qū)＠麢?quán)轉(zhuǎn)讓的轉(zhuǎn)讓人和受讓人。

表3 在華高校科研院所專利活動業(yè)績一覽表

8 結(jié)論

近年來，隨著實施科教興國戰(zhàn)略的全面開展，我國實施知識產(chǎn)權(quán)的戰(zhàn)略在穩(wěn)步推進，在《國家知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略綱要》的引領(lǐng)下，各省、市、地區(qū)制訂了相應(yīng)的政策法規(guī)來推進本轄區(qū)專利、商標、版權(quán)等事業(yè)的順利進行。國家對專利申請和轉(zhuǎn)化制定了一系列的鼓勵政策，并于2013年啟動了專利運營戰(zhàn)略，在這種利好政策環(huán)境下，各行各業(yè)的科技創(chuàng)新、知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略、國外市場布局能力都得到了快速的發(fā)展，對半導(dǎo)體陶瓷來說，亦是如此。從以上幾項分析可以得出，半導(dǎo)體陶瓷的專利活動具有如下幾個特點。

8.1 全球半導(dǎo)體陶瓷專利活動最早較為活躍的年份是2012年，時年全球申請專利3835件，這一時間節(jié)點，正是掃描隧道顯微術(shù)和原子力顯微鏡技術(shù)的面世與應(yīng)用，提速了人類社會對全新功能的敏感、傳感材料與器件的需要，于是以碳60、碳納米管為代表的納米材料以及半導(dǎo)體量子點、量子線材及其量子器件的研究，成為材料科學(xué)的熱點研發(fā)領(lǐng)域，在國際上掀起了納米科技的研究高潮，催生了基于量子力學(xué)原理的新一代半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料、器件、電路和系統(tǒng)巔峰式的發(fā)展。說明科技創(chuàng)新是服務(wù)于社會發(fā)展需要的，其原動力是來自工業(yè)技術(shù)進步的需要。

8.2 半導(dǎo)體陶瓷的失效專利為42.19%；有效專利為36.93%，失效專利高出有效專利5.26個百分點，可見在半導(dǎo)體陶瓷領(lǐng)域技術(shù)更新快，產(chǎn)品或服務(wù)更新?lián)Q代頻率高。專利的無效就意味著技術(shù)壟斷的地位被打破，專利所載技術(shù)方案，將可以被公眾無償使用。老產(chǎn)品將會被淘汰，其所占市場份額將被新技術(shù)和新產(chǎn)品擠占。說明在這一領(lǐng)域要想得到穩(wěn)步發(fā)展，科研創(chuàng)新不可懈怠。

8.3 半導(dǎo)體陶瓷領(lǐng)域我國各省市進入前十強的省市有經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，也有經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，并且廣東省和江蘇省大部分的半導(dǎo)體陶瓷專利掌握在企業(yè)手中,說明我國地區(qū)經(jīng)濟正在進行結(jié)構(gòu)性的重組，經(jīng)濟技術(shù)差距正在初步縮短，可見一個新型產(chǎn)業(yè)的興起，是經(jīng)濟社會格局改變的契機。隨著國內(nèi)科技創(chuàng)新氛圍的濃厚和實施知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略法制環(huán)境的改善，企業(yè)開始重視利用專利制度來保護自身的創(chuàng)新技術(shù)，并希望通過專利技術(shù)的獨占來改變企業(yè)在行業(yè)的地位，占領(lǐng)更高的市場份額。

8.4 這些年半導(dǎo)體陶瓷領(lǐng)域在華專利轉(zhuǎn)讓比較活躍，2017年是轉(zhuǎn)讓最多的一年，時年總共有297項專利權(quán)被轉(zhuǎn)讓。而專利許可的數(shù)量一直在低位徘徊，可見半導(dǎo)體陶瓷的在華專利營運是個瓶頸性的問題，有待加強。

專利運營是專利權(quán)擁有者將專利這個無形資產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟價值的過程。是以獨占性的專利權(quán)為運營對象［6］，在專利法及相關(guān)的法律框架內(nèi)，以市場化運作模式，將專利的創(chuàng)造、布局、運籌、轉(zhuǎn)化等嵌入企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈和創(chuàng)新鏈的運作過程中，促進企業(yè)創(chuàng)新資源的整合和企業(yè)資源配置結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，從而實現(xiàn)專利經(jīng)濟價值的最大化，是企業(yè)為獲得與保持市場競爭優(yōu)勢，運營專利制度所提供的專利保護手段，尋求專利技術(shù)的最佳經(jīng)濟效益的總體性謀劃。

圖3 在華專利轉(zhuǎn)讓、許可趨勢分析

表4 半導(dǎo)體陶瓷轉(zhuǎn)讓人排名列表