5G毫米波寬帶高效率芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)分析與評議①

裘 暉

5G 技術(shù)可承載對網(wǎng)絡有特殊需求的諸多產(chǎn)業(yè)應用場景，是下一輪科技革命的制高點，因此世界各國政府均在2012-2013 年期間著力出臺了促進5G 技術(shù)研發(fā)的相關(guān)政策，隨之而來的是各國運營商在5G 技術(shù)試驗和產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)劃方面的白熱化競爭態(tài)勢。2020年全球共有63 家運營商實現(xiàn)5G 商用，381 家運營商投資5G 進行網(wǎng)絡部署和測試驗證。毫米波是實現(xiàn)5G大容量和高傳輸速率的主要高頻段之一，其不僅涉及政策層面的競爭策略，更是各國運營商在試驗和產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)劃方面的主要競爭對象。2020 年1 月19 日，中國網(wǎng)絡通信與安全紫金山實驗室利用硅基工藝在該技術(shù)領(lǐng)域取得突破，將毫米波相控陣芯片的制備成本大幅降低。

本文針對“5G 毫米波寬帶高效率芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)”開展專利分析，梳理國外和國內(nèi)在該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展及重點專利權(quán)人，從重點專利申請的合作情況、主要發(fā)明人、重大法律事件和核心技術(shù)生命周期等進行統(tǒng)計分析，為科研院校和企業(yè)選擇正確的研發(fā)方向，確定突破的技術(shù)難點，合理規(guī)劃研發(fā)方案，提供輔助決策信息；同時為規(guī)避研發(fā)的侵權(quán)風險，提前進行知識產(chǎn)權(quán)風險預警；推動中國發(fā)展擁有核心自主知識產(chǎn)權(quán)的5G 毫米波寬帶高效率芯片及相控陣系統(tǒng)。

一、專利申請人分析

為了明確全球5G 毫米波寬帶芯片及相控陣系統(tǒng)的重點專利申請人及其分布情況，圖1 對該技術(shù)領(lǐng)域的全球前20 位專利申請人及其技術(shù)構(gòu)成進行了詳細分析，國內(nèi)國外申請人各占一半。其中，國內(nèi)申請人以高等院校為主，包括電子科技大學、東南大學、華南理工大學、南京理工大學和西安電子科技大學等，公司包括京信通信、華為、OPPO、摩比集團、維沃移動通信有限公司和深圳市信維通信股份有限公司。國外申請人全部為公司，主要為芯片巨頭三星電子、英特爾、高通，通信巨頭愛立信，此外還有美國AT&T、美國APPLE 公司、美國的IBM 和博通公司等。可見，國外申請人除了一家韓國公司三星電子和一家日本公司三菱電機，其他均為美國公司。

圖1 全球前20位專利申請人、專利權(quán)人及其技術(shù)構(gòu)成

中國的電子科技大學的專利申請量位列全球首位，其在天線、射頻前端和其他芯片器件領(lǐng)域具有均衡的專利布局。電子科技大學在5G 通信技術(shù)，尤其毫米波及相控陣技術(shù)方面的研發(fā)實力強勁，在5G 通信技術(shù)領(lǐng)域擁有眾多研究成果，其技術(shù)水平位于全國高校前列。其主要發(fā)明人包括程鈺間、林先其、屈世偉、張勇等。

中國的京信通信公司位列全球第2 位，其專利布局集中在天線和射頻前端技術(shù)領(lǐng)域，且布局相對較為均衡。京信通信公司具體包括京信通信技術(shù)（廣州）有限公司、京信射頻技術(shù)（廣州）有限公司、京信通信系統(tǒng)（中國）有限公司、天津京信通信系統(tǒng)有限公司。其專利申請大部分為集團內(nèi)子公司的聯(lián)合申請，因此報告將各個子公司合并從而一窺京信通信集團在該技術(shù)領(lǐng)域的整體發(fā)展狀況。京信通信是全球基站天線一級供應商，其在2017 年的市場份額達13%，全球排名第二，僅次于華為（32%）。此外，京信通信一直致力于小基站研究，是該領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，實現(xiàn)商用小基站超過20 萬臺。面對5G 設備、芯片等技術(shù)領(lǐng)域，更多人想到也許是華為、中興等巨頭，殊不知，在轟轟烈烈的5G 浪潮中，京信通信作為一個通訊公司竟然表現(xiàn)如此搶眼。

韓國的三星電子、美國的英特爾和中國的華為在全球?qū)＠暾埲酥蟹至械?、4 和5 位，東南大學在全球?qū)＠暾堉信琶? 位，其專利申請以天線為主、射頻前端次之。東南大學是教育部直屬的全國重點大學，建有移動通信國家重點實驗室和毫米波國家重點實驗室，在無線移動通信以及毫米波研究領(lǐng)域，一直享有很高的聲譽。東南大學積極與華為、中興等企業(yè)合作，并與美國的NI（美國國家儀器）公司達成戰(zhàn)略合作，共同簽署毫米波技術(shù)聯(lián)合實驗室建設協(xié)議，雙方資源技術(shù)互補，攜手突破毫米波通信關(guān)鍵技術(shù)難題。

此外，中國的摩比公司也成為5G 技術(shù)領(lǐng)域的一匹黑馬，其以180 項的專利申請量排名全球第14 位。集團在西安國家高新區(qū)設有天線開發(fā)研究院，致力于將成熟的研發(fā)體系投入到公司的產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化中來，形成了包括移動通信基站及直放站天線、小型面陣天線等重點產(chǎn)品。受益于5G 商用化的進程加速，摩比發(fā)展(00947)在2019 年前9 個月5G 產(chǎn)品累計銷售收入同比增長了約186%①[1]http://fi nance.sina.com.cn/stock/relnews/hk/2019-11-08/doc-iicezuev8116314.shtml.。

縱觀全球前20 位專利申請人的技術(shù)構(gòu)成，可見大部分申請人的專利布局技術(shù)領(lǐng)域均集中在天線技術(shù)領(lǐng)域，射頻前端次之。其中，三星電子、華為、AT&T、OPPO、APPLE、維沃移動通信有限公司、深圳市信維通信股份有限公司重點布局天線技術(shù)領(lǐng)域，由此可見手機終端生產(chǎn)商更多關(guān)注天線技術(shù)領(lǐng)域。而英特爾和高通等典型芯片生產(chǎn)商更關(guān)注射頻前端技術(shù)領(lǐng)域。

此外，圖1 還對該技術(shù)領(lǐng)域的全球有效專利的前20 位專利權(quán)人及其技術(shù)構(gòu)成進行了統(tǒng)計。由統(tǒng)計結(jié)果可知，在有效專利統(tǒng)計結(jié)果中，原專利申請人的排名有不同幅度的波動。雖然，國內(nèi)高校類申請人的有效專利申請排名下降幅度不一，例如電子科技大學排名僅降低2 位，東南大學排名僅降低1 位，但國內(nèi)高校整體上專利獲權(quán)及有效率維持水平較低，因此建議國內(nèi)高校申請人必須從高價值專利培育方面下足功夫，并建立一套有效的知識產(chǎn)權(quán)管理體系，防止優(yōu)秀技術(shù)因為專利權(quán)維護不當而流失。相對而言，大部分公司類專利申請人在有效專利申請排名中有不同程度的上升。其中，國內(nèi)京信通信排名上升到第1 位，韓國的三星電子上升到第2 位。美國的AT&T、IBM 公司和博通公司上升幅度較大，排名上升了4～7 位?？梢姡绢悓＠暾埲藢＠墨@權(quán)及權(quán)利維護下足了功夫，這與其商業(yè)戰(zhàn)略息息相關(guān)。公司類申請人中，只有美國英特爾公司、中國OPPO 公司和維沃移動通信有限公司在有效專利申請的排名中有所下降。此外，廣東通宇通訊股份有限公司在有效專利申請排行榜中進入前20 位，值得關(guān)注。

全球前100 位專利申請人中，國內(nèi)申請人和國外申請人各占50%。相對國外申請人，國內(nèi)申請人依然是高等院校申請人居多，包括電子科技大學、東南大學、華南理工大學、南京理工大學、西安電子科技大學、南京郵電大學、清華大學、北京郵電大學、天津大學等25 所高校，其中電子科技大學專利申請數(shù)量542 項，位居全球第一位。此外中國電子科技集團下的眾多科研院所表現(xiàn)搶眼，其共有6 家院所（第十研究所、第十三研究所、第三十八研究所、第四十一研究所、第五十四研究所、第五十五研究所）進入前100 名榜單。國外申請人以美國公司居多，韓國和日本次之。

5G 毫米波寬帶芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)中國地區(qū)公開的專利申請的申請人構(gòu)成情況，其中企業(yè)占比61%，其次為大專院校占比31%，隨后為科研單位5%，此外還有小部分的申請人為個人。由此可知，由于5G 技術(shù)與市場貼合緊密，其技術(shù)發(fā)展迅速，世界各國的商用化事業(yè)緊鑼密鼓，因此越來越多的企業(yè)投入到該技術(shù)領(lǐng)域中，且尤其關(guān)注到中國這個潛力巨大的市場。此外，由于國家知識產(chǎn)權(quán)政策的引導和推廣，以及近年來美國利用337 條款針對中國進行的進出口貿(mào)易擠壓事件，國內(nèi)企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)保護意識逐漸增強，因此技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)保護并駕齊驅(qū)，出現(xiàn)了企業(yè)專利申請人超過大專院校的局面。

二、重點專利申請人合作情況

對全球5G 毫米波寬帶芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)的部分專利申請人的合作情況進行分析。雖然從產(chǎn)業(yè)調(diào)研背景中發(fā)現(xiàn)，世界各國的主要專利申請人在5G 技術(shù)領(lǐng)域很早已經(jīng)開展合作，如愛立信、華為、諾基亞等均參與了歐盟“METIS”5G 研發(fā)項目；三星、諾基亞、愛立信等數(shù)家國際企業(yè)均是國家863 計劃“第五代移動通信系統(tǒng)研究開發(fā)”重大項目的研發(fā)合作伙伴，但是其在專利申請上并沒有明顯的合作態(tài)勢，主要專利申請人的權(quán)利保護邊界清晰，各自為營，只有瑞典愛立信和美國IBM 公司有少量的專利聯(lián)合申請。相對而言，中國的華為公司與高校合作較多，包括電子科技大學、華南理工大學、清華大學和東南大學等，可見華為有效利用了高校的研發(fā)資源和技術(shù)成果。

三、發(fā)明人分析

發(fā)明人是技術(shù)創(chuàng)新的核心，對發(fā)明人進行分析可以從更細的層面明確各個申請單位的技術(shù)強項，并為企業(yè)、政府人才引進提供參考。圖2 對全球5G 毫米波寬帶芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的全球前30 位專利發(fā)明人及其技術(shù)構(gòu)成進行了詳細分析。由圖可知，目前該技術(shù)領(lǐng)域的前30 位專利發(fā)明人中，美國AT&T 和我國東南大學的發(fā)明人表現(xiàn)最為搶眼，占比較高。

圖2 全球前30位專利發(fā)明人及其技術(shù)構(gòu)成

此外，中國企業(yè)成都賽納賽德科技有限公司也表現(xiàn)不俗，尤其其發(fā)明人王清源以161 項專利申請的數(shù)量排列第1 位。對其專利的技術(shù)構(gòu)成進行分析，可見其少量申請關(guān)于射頻前端，大部分申請集中在芯片的波導結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。成都賽納賽德科技有限公司專注于頻率在0.01GHz～220GHz 的微波毫米波器件的研發(fā)、制造、銷售與服務。其中，王清源為賽納賽德科技的副董事長，且為電子科技大學教授，博士生導師，主要研究方向為毫米波電路與系統(tǒng)，電磁兼容，天線理論與技術(shù)，微波電子學，高速數(shù)字電路的信號完整性等。此外，縱觀其他發(fā)明人，可以發(fā)現(xiàn)大部分發(fā)明人的研究領(lǐng)域比較集中，如東南大學的洪偉教書主攻天線技術(shù)領(lǐng)域，美國AT&T 公司的發(fā)明人主攻天線和其他芯片技術(shù)，南京理工大學的戴永勝教授主攻射頻前端器件等等。

全球前50 位專利發(fā)明人中以國內(nèi)高校發(fā)明人為主，國外企業(yè)發(fā)明人為輔。國外企業(yè)包括美國AT&T公司、APPLE 公司、MOVANDI 公司、博通公司、INTEL 公司、IBM 公司。其中，MOVANDI 公司是毫米波RF 前端解決方案新創(chuàng)公司，是Innovent 公司被美國博通收購之后，其創(chuàng)始人Maryam Rofougaran 與其哥哥Reza 與2016 年7 月創(chuàng)辦的第二家目標改革毫米波網(wǎng)絡、催生下一代5G 與多Gbit 連結(jié)技術(shù)的公司。

四、法律事件

全球5G 毫米波寬帶芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的大部分專利申請均為發(fā)明專利，實用新型占比很少，這與該技術(shù)領(lǐng)域大部分涉及器件功能優(yōu)化、系統(tǒng)和控制技術(shù)，因此根據(jù)不同專利類型的保護范圍僅能使用發(fā)明專利有關(guān)。此外，該技術(shù)領(lǐng)域的外觀設計僅有9 項。

圖3 對全球5G 毫米波寬帶芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)相關(guān)專利申請的法律狀態(tài)進行了統(tǒng)計?？梢娔壳霸摷夹g(shù)領(lǐng)域的有效專利占比很高，達到41%。審中專利僅占比25%，失效專利占比低至14%。可見該技術(shù)領(lǐng)域的專利技術(shù)創(chuàng)造性較高。并且由于5G 技術(shù)的商用化和市場化推進迅速，大部分專利申請人均在專利獲權(quán)和權(quán)利維持方面下足了功夫。對于中國地區(qū)的有效和失效專利，其審查周期大部分集中在19-24 個月，其次為25-30 個月，可見該技術(shù)領(lǐng)域在國內(nèi)的專利申請大部分需經(jīng)過2 年左右的周期才能確定是否可獲權(quán)。圖4 所示為中國專利申請的專利授權(quán)率變化趨勢，可見該技術(shù)領(lǐng)域在中國境內(nèi)的專利授權(quán)率正逐年上升。而失效專利的維持年限普遍在1-3 年左右，專利權(quán)維持在5 年以上的專利申請僅占比20%左右。

圖3 全球?qū)＠暾埛蔂顟B(tài)分布圖

圖4 中國專利申請授權(quán)率變化趨勢

全球5G 毫米波寬帶芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)各個技術(shù)分支的專利申請法律狀態(tài)分布情況，從側(cè)面反映出各個技術(shù)分支的發(fā)展現(xiàn)狀。天線和射頻前端技術(shù)領(lǐng)域的法律狀態(tài)分布情況相似，可見作為5G 毫米波芯片及相控陣系統(tǒng)的重要組成部分，兩者的發(fā)展狀況十分相近，而其他芯片器件技術(shù)領(lǐng)域的專利失效占比較高，其專利獲權(quán)和權(quán)利維持程度較低。

通過對全球5G 毫米波寬帶芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)的專利運營情況進行分析，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)領(lǐng)域的專利運營主要集中在專利轉(zhuǎn)讓事件上，專利許可和訴訟事件很少，分別限于10 項以內(nèi)，此外沒有發(fā)生過專利無效事件。圖5 所示為全球5G 毫米波寬帶芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)相關(guān)專利轉(zhuǎn)讓趨勢情況。由統(tǒng)計結(jié)果可知，目前該技術(shù)領(lǐng)域的權(quán)利轉(zhuǎn)讓相關(guān)專利共4,700 項，其年專利轉(zhuǎn)讓數(shù)量逐年增加，尤其自2016 年以后增速加大，其中天線技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)專利轉(zhuǎn)讓數(shù)量增速明顯，占比較高。對專利轉(zhuǎn)讓和受讓人進行進一步分析（如圖6 所示），發(fā)現(xiàn)大部分轉(zhuǎn)讓人為國外個人，大部分受讓人為國外企業(yè)，這可能與美國專利申請制度有關(guān)，即發(fā)明人申請專利后，發(fā)明人將專利（申請）權(quán)轉(zhuǎn)讓給公司。而京信通信的專利轉(zhuǎn)讓多發(fā)生在公司內(nèi)部。因此，根據(jù)目前的專利轉(zhuǎn)讓數(shù)據(jù)來看，尚無法判斷出行業(yè)內(nèi)的合作關(guān)系及專利市場價值。

圖5 全球?qū)＠D(zhuǎn)讓趨勢圖

圖6 專利轉(zhuǎn)讓和專利受讓人分析

五、技術(shù)生命周期分析

2012 年以前，該技術(shù)領(lǐng)域的專利申請量和申請人數(shù)量沒有明顯變化趨勢，因此2012 年以前該技術(shù)領(lǐng)域處于萌芽期。2012 年以后，該技術(shù)領(lǐng)域的專利申請人和專利申請量幾乎呈線性增長。尤其2015 年，專利申請數(shù)量達到1,410 項，專利申請人達到631 人，人均專利申請量超過2 項。說明5G 毫米波寬帶芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)沒有經(jīng)過調(diào)整期和緩慢發(fā)展期即進入了快速發(fā)展期，這與通信技術(shù)領(lǐng)域1G 至4G 時期的技術(shù)儲備及其與5G 技術(shù)的相互銜接密切相關(guān)。此外，雖然2019-2020 年的專利申請尚未完全公開，但已有數(shù)據(jù)表明2019 年5G 毫米波寬帶芯片及相控陣系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域的生命周期曲線增速進一步增大。這是因為2019 年是5G 商用元年，這一年，我國政府正式發(fā)放了5G 商用牌照，美國第四大無線運營商Sprint也在2019 年實現(xiàn)2.6GHz 的5G 網(wǎng)絡商用化。商用化的落地刺激了技術(shù)的發(fā)展和知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)場的競爭，因此2019 年起人均專利申請量大幅上升，根據(jù)目前已經(jīng)公開的專利進行統(tǒng)計，人均專利申請量已經(jīng)達到2.88 件。

六、結(jié)論與建議

（一）重視專利情報在科研項目管理中的創(chuàng)新因素作用

《高等學校知識產(chǎn)權(quán)管理規(guī)范》提出對于自然科學類科研項目，知識產(chǎn)權(quán)管理工作貫穿始終，有效保護科研人員每個階段的智力勞動成果②高等學校知識產(chǎn)權(quán)管理規(guī)范，中華人民共和國國家標準GB/T 33251-2016，2016-12-13 發(fā)布.。重視專利情報的利用，能夠幫助項目組準確認識技術(shù)研發(fā)動向和最新技術(shù)前沿，明確科學研究課題，合理制定研發(fā)方案；及時獲取瞬息萬變的專利信息，知彼知己，適時調(diào)整專利布局；開拓知識產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)化前景，實現(xiàn)價值最大化。

充分發(fā)揮國家體制優(yōu)勢，通過建立全球、國家、省市、科研院所、企事業(yè)、民間多級專利數(shù)據(jù)庫，特別是涉及國家重大戰(zhàn)略和迫切攻關(guān)技術(shù)的重點專利數(shù)據(jù)庫，讓專利信息情報更加高效、便利需求者的獲取，當然也要引入涉密管理機制，有效管控侵權(quán)風險。將專利信息情報運用到科研項目的各個階段，發(fā)揮積極作用是非常必要的。

（二）提升專利質(zhì)量，形成高價值專利

“培育高價值專利”和“提升專利質(zhì)量”是形勢發(fā)展和科技進步的必然趨勢。專利質(zhì)量的提升需要由表及里，既需要將專利文案撰寫質(zhì)量提高，更需要專利內(nèi)涵具有原創(chuàng)性、新穎性、突破性、實用性、轉(zhuǎn)化性。高質(zhì)量和高價值專利的更接地氣，能有效解決實際問題，更容易進行成果轉(zhuǎn)化。只有將實際問題更好的收集與傳遞，才能讓高質(zhì)量、高價值專利萌發(fā)，政府和企業(yè)定期公布需要迫切解決的實際問題，以縱向和橫向項目的形式招標或申報，正確引導和合理規(guī)劃。

科研項目的知識產(chǎn)權(quán)管理由專職人員和專利服務機構(gòu)協(xié)同進行，合理分配項目人員職責?？蒲泄リP(guān)技術(shù)人員提出檢索需要，服務機構(gòu)充分檢索，專業(yè)分析反饋；科研過程的每一項成果及時總結(jié)，合理撰寫權(quán)利要求，充分布局保護創(chuàng)造點；密切關(guān)注審查意見，及時有效答復。

（三）統(tǒng)籌專利布局策略，建立專利保護網(wǎng)

專利保護網(wǎng)的構(gòu)筑，需要統(tǒng)籌專利布局，涉及多個方面，包括時間、地域、類型和技術(shù)內(nèi)容等。

（1）綜合考慮，開展全面布局

技術(shù)因素是任何一種專利布局的基礎(chǔ)要素，全面布局要把握技術(shù)改進方向，一項技術(shù)的發(fā)展總是向其極限性能方向發(fā)展③馬天旗主編，專利布局[M].北京：知識產(chǎn)權(quán)出版社，2016 年9 月第1 版.。在“5G 毫米波高效率寬帶芯片及其相控陣系統(tǒng)”項目中，提高效率是當前專利布局的重點。除了需要在縱向、深度方向進行專利布局，同時還需要考慮橫向、寬度方向的專利布局，根據(jù)5G 毫米波高效率寬帶芯片及其相控陣系統(tǒng)的技術(shù)分支，注重天線技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠季值耐瑫r，應當關(guān)注射頻前端各個器件的專利布局情況。

（2）精準把控，抓好時間布局

專利的保護期限具有時間限定的特點，技術(shù)發(fā)展也隨時間不斷變化，在專利布局時必須考慮時間因素。與專利申請有關(guān)的時間點非常多，包括優(yōu)先權(quán)日、申請日、公開日、授權(quán)公告日、期限屆滿日等。針對“5G 毫米波高效率寬帶芯片及其相控陣系統(tǒng)”項目，專利布局的時間節(jié)點應當重點考慮目前技術(shù)發(fā)展動向、產(chǎn)業(yè)化成熟進程，以及競爭對手的研究方向和市場需求，合理布局專利提交時間點，在特定時間內(nèi)申請。

（3）運籌帷幄，提前海外布局

專利的地域?qū)傩允沟盟淖饔糜幸欢ǖ牡赜蚓窒扌?，專利布局必須考慮現(xiàn)有和未來的市場地域，現(xiàn)有和潛在競爭對手的市場地域等因素，專利地域布局需要考慮到未來10～20 年，甚至更加長遠的技術(shù)發(fā)展情況，詳細評估專利海外布局的必要性，提前做好海外市場的布局。

（四）加強產(chǎn)學研合作，加速技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進程

高校和科研院所要走出去，必須和企業(yè)進行產(chǎn)學研合作，充分了解市場需要和技術(shù)瓶頸，各取所需，優(yōu)勢互補，這樣可以從整體上提升我國的技術(shù)水平和市場占有力?！?G 毫米波高效率寬帶芯片及其相控陣系統(tǒng)”項目成員主要為高校，可以選取有一定經(jīng)濟實力、影響力的企業(yè)進行聯(lián)合開發(fā)，搭建技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化的平臺，比如國內(nèi)的華為、OPPO、京信通信和摩比集團等公司。