基于專利視角的人工晶體材料領域現狀分析

李俏

摘 要：人工晶體主要包括半導體材料、光電子材料、壓電晶體材料、超硬材料等。隨著社會需求的逐步增大，人工晶體以其優異的光學、電學、力學性能在高新技術領域得到了廣泛應用。本文以《戰略性新興產業分類2018》所列重點產品為基礎，從專利角度分析人工晶體材料發展趨勢的變化，并提出對策建議。

關鍵詞：人工晶體;專利;發展趨勢;對策建議

中圖分類號：G306 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）08-0235-02

人工晶體是指采用現代化的人工方法合成和培育的晶體，主要包括半導體材料、光電子材料、壓電晶體材料、超硬材料等，具有優異的光學、電學、力學性能。我國正處在人工晶體材料大力發展的關鍵時期，半導體、集成電路等廣泛應用于高新技術的各個領域。專利是反映一個國家或組織技術創新能力的重要指標，專利信息具有更新及時、描述詳細等特點，在一定程度上比其他科技情報更加具有優勢。同時，專利與市場接軌，具有法律效力，能夠充分體現技術創新趨勢和競爭關系。

依據《戰略性新興產業分類2018》中“人工晶體材料”部分涉及的重點產品，制定合理的檢索策略，在國家知識產權局專利庫中進行檢索，時間范圍為2009—2019年。以下從專利角度，對國內人工晶體材料領域專利申請量分布情況進行客觀分析，同時給出對策建議。

1 我國人工晶體材料領域專利申請量概況

1.1 總體發展呈平穩上升趨勢

2009—2019年共檢索到國內專利100756件，其中發明專利79309件，實用新型21447件。每年發明專利申請量占比均高于實用新型，原因主要有2個，一是發明專利是研發實力的體現，更能體現申請人對知識產權保護的重視程度，二是由于發明專利授權時間較長，部分申請人會同時申請發明專利和實用新型，在發明專利授權時將實用新型宣布無效。如圖1所示，全國近10年（發明專利從申請到公開最長需要18個月時間，囿于這種審查制度以及檢索系統可能存在的更新時滯，導致2019年數據存在較大誤差，不在分析范圍之內，下同）專利申請量呈上升—平穩發展—上升趨勢，在2009—2011年上升趨勢明顯，之后進入平穩期，2015年以后繼續上升，平均年增長率10.5%。近幾年來國內半導體廠商高速發展，對知識產權的重視程度也在不斷提升，對專利申請量的增加起到了推動作用。

1.2 江蘇、上海兩省人工晶體技術發展較為迅速

對全國范圍內各省份（市、地區）專利申請量進行分析，排名前20的省份（市、地區）專利申請量如圖2所示。其中，江蘇、上海兩地專利申請量排在前2名，分別占全國專利總申請量的11.4%和9.5%，這與當地的經濟發展狀況與政策傾斜有直接關系。北京、中國臺灣、廣東專利申請量均在6000件以上，分列3～5名。

1.3外國企業紛紛來華布局

圖3為人工晶體材料領域全國前10名申請人的專利申請量分布情況。中芯國際集成電路制造有限公司排在第1名，專利申請量5829件，這家上市公司是世界領先的集成電路晶圓代工企業之一，也是中國內地規模最大、技術最先進的積體電路晶圓代工企業，企業對知識產權十分重視，在國內該領域專利數遙遙領先。排在第2名的申請人是中國臺灣積體電路制造股份有限公司，該公司是全球第一家、以及最大的專業集成電路制造服務（晶圓代工）企業，總部與主要工廠位于新竹科學園區。排在第3名的是1家韓國企業：三星電子株式會社，專利申請量2015件。此外還包括4家日本企業，分別是瑞薩電子株式會社、株式會社東芝、三菱電機株式會社、株式會社半導體能源研究所;1家德國企業：英飛凌科技股份有限公司;1家國內企業：愛思開海力士有限公司;1個科研院所：中國科學院微電子研究所。前10名單位中有6家為外國企業，可見國內市場潛力巨大，同時也體現出外國企業占領中國市場的意圖。

G02F 用于控制光的強度、顏色、相位、偏振或方向的器件或裝置，例如轉換、選通、調制或解調，上述器件或裝置的光學操作是通過改變器件或裝置的介質的光學性質來修改的;用于上述操作的技術或工藝;變頻;非線性光學;光學邏輯元件;光學模擬/數字轉換器

1.4 半導體器件申請量占據人工晶體材料領域半壁江山

人工晶體材料領域專利按照主IPC部進行分類，在8個大類均有涉及，占比情況依次為H（電學）57.5%，C（化學、冶金）20.0%，G（物理）10.4%，B（作業、運輸）8.4%，F（機械工程、照明、加熱）2.7%，A（農業）0.8%，E（固定建筑物）0.2%，D（紡織、造紙）1.0%。通過對IPC分類進行細化，可以更加精準地確定重點產品的分類。將專利申請量按主IPC小類進行分析，分布情況如圖4所示，參考表1釋義可知，H01L（半導體器件;其他類目中不包括的電固體器件）小類占據了絕對優勢，專利申請量49501件，占比49.1%。半導體在集成電路、消費電子、通信系統、光伏發電、照明、大功率電源轉換等領域都有應用，無論從科技或是經濟發展的角度來看，其重要性都是非常巨大的。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等，其中硅以其儲量豐富，價格低廉、性能良好等諸多優點，成為電子行業最常見的基礎原料。專利申請量在2000件以上的還包括C30B（單晶生長）、H01S（利用受激發射的器件）和C01B（非金屬元素;其化合物）。

2 對策建議

通過專利布局可見，我國人工晶體材料研發雖起步較晚，但發展速度快，其中半導體結構、晶體管等相關專利申請量巨大，然而其中不乏日、韓等國外企業的在華專利。人工晶體的發展決定著我國電子工業在未來的發展狀況，因此研制高附加值產品成為搶占市場的重中之重，現提出對策建議如下。

2.1加大人才投入強度

在政策上適當傾斜，完善柔性引才機制，創新人才激勵制度，重點引進海內外碳化硅、集成電路創新創業高層次人才。鼓勵重點企業充分利用國際創新資源，開展人才交流與國際培訓，積極參與國際分工合作。

2.2 強調自主研發的重要性

在大直徑單晶與制片[1]、小直徑硅片質量、完善硅基材料產業鏈、研發超高亮度紅綠藍光材料以及光通信材料[2]等方面加大研發力度。保持代工產量優勢的同時強調自主研發的重要性，培育和鍛煉本土人才，促進相關學科建設的完善與發展，為產業發展提供智力支撐，逐步擺脫部分產品依賴進口的局面[3]。

2.3 加強產學研合作

注重機制創新，積極引導和鼓勵各個創新主體加強產學研深度合作，建立利益共享、風險共擔的產學研合作機制。加強大專院校、科研院所與企業的合作，探索多種合作運營模式，充分活躍技術交易活動，實現技術成果市場利益最大化。

參考文獻

[1] 易曉劍.我國半導體硅材料工業現狀及發展對策[J].湖南有色金屬，2004（2）：33-34.

[2] 朱亞旗.新型半導體材料的性能分析及其應用研究[J].科學技術創新，2019（18）：30.

[3] 劉碧瑪.中國硅材料行業如何提高競爭力[J].中國金屬通報，2003（9）：2-3.