專利視角下我國光刻技術發展現狀分析

黨思宇 孫曉雅

核心技術的發展定離不開現代社會數字信息產業，而信息產業的進步則離不開微電子技術，微電子技術也叫作半導體集成電路芯片制造技術。在芯片生產過程中最關鍵的技術就是光刻技術，光刻技術是指在光照作用下，借助光致抗蝕劑(又名光刻膠)通過顯影、刻蝕等一系列步驟而將掩膜版上的圖形轉移到基片上的技術[1]。在知識經濟時代，專利不僅是衡量技術發展的重要指標之一，也是最重要的戰略資源。本文基于專利分析的視角，運用PatSnap 數據庫對我國（除港澳臺外）光刻技術領域的專利現狀進行相關的可視化分析，得到結論，并提出發展的相關建議，有助于我國光刻技術發展創新，以期為光刻技術領域人員提供參考。

一、數據來源與方法

以智慧芽（PatSnap）全球檢索分析數據庫作為數據源，該專利數據庫深度整合了全球海量的專利數據，更新速度及時，專利信息全面，便于研究人員了解行業專利發展情況。筆者調研了大量與“光刻技術”主題相關研究文獻后，參考了毛薦其等學者[2]的檢索式，對光刻技術領域相關詞匯細化，對其進行刪減、合并后進行高級檢索。檢索截止日期為2023 年3 月6 日，以(照相平版印刷品 OR 光刻OR平版印刷OR 光刻技術OR 微平版印刷OR 掃描儀) AND(鏡頭OR 光致抗蝕劑OR“光掩膜”OR duv OR euv OR極紫外線)構建檢索式，將檢索國家范圍限定為“中國”，得到檢索結果68501 條。經過同族專利合并及去重后，最終得到42587 條專利結果。采用文獻調研法和專利計量分析法，首先對國內光刻技術專利和非專利文獻進行研究，掌握光刻技術領域的發展歷史、當今現狀，以及該技術遇到的瓶頸和發展趨勢等，根據專利數據進行可視化分析，從而提出提高其競爭力的對策和建議。

二、結果分析

（一）地域分布

我國光刻技術專利主要集中在上海、廣東、江蘇、北京，其專利授權數量均為2000 件以上。其中，上海的專利數量最多為2305 項同族記錄，查詢到上海最為活躍的申請人是中芯國際集成電路制造（上海）有限公司，該公司光刻技術專利主要圍繞硬掩膜層和晶體管展開。其次是廣東省，專利授權量為2209 項，專利數量最多的企業是華為技術有限公司，研究領域為極紫外光、光刻機、光刻系統等。其余省份相關專利授權數量較少，應挖掘各省科研潛力。

（二）重點申請人分析

首先，從競爭類型主體來看，專利申請較為集中，企業是我國光刻技術專利的主力軍，這說明現在的技術創新依舊是以企業為主，產學研合作體系還未成熟，應該加強建設此體系。光刻技術專利申請前十的企業主要分布在上海、北京，其余省份相對較少。位居榜首的中芯國際集成電路制造（上海）有限公司擁有754 項相關有效記錄，是相關專利數量最多的公司。這表明該企業對于光刻技術研發能力較強，擁有較為成熟的技術，其相關專利研發領域應用學科多為半導體、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）股份有限公司，擁有646 項專利族，應用領域主要為圖紋面的照相制版工藝等。其余專利申請人的申請數量較為接近。

（三）技術領域分布

IPC 分類是目前國際通用的唯一專利文獻分類和檢索工具，它是按照發明創造的主題為特征進行分類的，它也可以顯示出每項專利所涉及的技術領域。根據IPC 分類小類，對我國光刻技術專利數量前十的技術領域進行了統計歸納。可以明顯看出我國光刻技術專利主要分布在G（物理）以及H（電學）二類。G 類主要包括光學原件、半導體的加工制作技術等；H 類主要包括半導體器件和材料、晶體管、圖像通信。數量最多的是H01L 類，半導體器件是光刻技術的重點研發領域，其次是G03F 類，圖紋面的照相制版工藝，第三是G02B 光學元件、系統或儀器，這三類是當前的重點研發領域，也充分反映出近些年光刻技術的蓬勃發展。

（四）法律狀態分析

通過專利法律狀態可以了解到目標專利的當前狀態，避免非必要的經濟損失，對于研發而言，能夠獲取現有技術的發展水平和方向、科研程度，規避不必要的科研損失。專利法律狀態一般可分為三種狀態：不穩定、相對穩定和穩定。當專利申請處于正在審查或者等待中，就屬于不穩定狀態，也叫作公開或實質審查。專利申請經審查后“授權”，因沒交年費或書面聲明放棄專利權等原因而“終止”，以及專利保護期“屆滿”是相對穩定狀態；專利申請“撤回”“視為撤回”，專利授權之后的“放棄”“視為放棄”，審查中“駁回”及專利權“無效”或者被“撤銷”則屬于穩定狀態[3]。根據智慧芽數據庫檢索結果分析，光刻技術領域授權專利占比為37.11%，實質審查專利占比24.25%，發明申請專利占45.22%。光刻技術失效專利占比尚可，其占比為36.23%，導致失效的原因包括撤回、駁回和沒有繳納年費，分別占 12.59% 、4.98%、16.32%。可見光刻技術的專利保護意識和管理能力尚可，專利質量和授權率可以進一步提高。

三、研究結論與發展建議

（一）研究結論

從地域分布來看，我國光刻技術主要集中在上海、北京、廣州、江蘇，專利授權量分布不均勻，其余省市差距較大，因此也頗具科研技術潛力。

從申請人角度來看，雖然我國申請人對于光刻技術專利的積極性較強，但是存在的問題是科研機構聚集過于明顯，并無明顯的高校和個人申請，因此可以鼓勵更多的高校和科研院所加入光刻技術調研，企業公司可以和各個高校以及科研院所進行產學研深度融合，加速專利成果轉化為強大的生產力，服務技術領域。

從技術領域來看，圍繞物理和電學領域呈現發散式分布，涉及技術領域眾多，并且各領域之間無明顯界限。我國的光刻技術領域集中在H01L 和G03F 二類，光刻技術的發展以光學、化學等基礎學科為根本，與光刻膠技術、曝光方式、掩膜制造等許多應用技術互為補充。

從專利法律狀態來看，光刻技術專利失效專利占比不算高，但應該繼續降低，加強專利知識產權意識。此外，申請專利時需要對發明專利進行公開，以此申請法律的有效保護。由于專利保護的時間期限問題，企業大多采取商業秘密等更容易的手段進行專利保護，但若遭遇侵權，維權難度會加大。為了更好促進光刻技術領域的發展，必須加強產權意識，完善專利布局，促進光刻技術的轉型升級和高水平發展。

（二）發展建議

1.提高研發創新能力。光刻技術是包含光刻材料、裝置、工藝等的一系列技術的技術。我國高端的光刻膠主要依賴進口，因此應該對光刻膠產業進行整合，避免低效率的研究模式，進行國內自主創新。EUV 光刻膠是EUV 光刻能否應用在7nm 以下先進工藝節點的核心關鍵條件，其重要程度不言而喻。在國外，技術成熟的光刻膠企業逐年加大對EUV 的研發力度，但我國相應專利研究較少，因此必須提高國內研發創新能力，提高光刻膠自給率，國內各級政府可以給予經濟和政策支持。

2.完善人才引進制度。每個領域的健康發展都離不開人才。我國光刻科研教學機構應當進一步完善光刻技術相關人才引進制度，提供更高的薪酬待遇和福利來吸引并留住高素質領域人才，提高光刻技術的人才儲備。集成電路已經被國家學位委員會設置為一級學科，因此應該不斷加強學科建設，合理配置教育資源，令人才培養與產業發展需求相匹配。在培養我國光刻技術領域優秀人才的基礎上，引入國外優秀人才，積極推進高校、企業、研究機構等創新主體開展科技交流與合作，提升集成電路領域的科技創新能力，促進產業成果轉化。

3.加強產學研深度合作。根據申請人分析的結果，我國光刻技術的申請人類型較為集中，企業成為科研的主力軍。因此，可以加強政府引導，支持企業公司和各大高校院所通過合作開發、委托開發等方式來共同設立研發組織、技術創新聯合體等方式。必須要深化加強產學研合作，充分集合光刻技術領域創新資源，利用各個機構的發展優勢，打造出符合國內市場需求的產學研協同創新新型機制，有效促進高校院所創新成果的轉移轉化和中國光刻技術領域專利的創新能力提升。

4.大力發展領域專項。60 年來，光刻技術經歷了掩膜版、光源方式和光刻膠材料的轉變與探索。我國光刻技術的發展依然任重道遠。我國政府在2021 年后提供了新的有關光刻技術的重大專項，此外還推進未完成專項繼續發展執行，因此應該在總結短板的基礎上，大力發展國家關于光刻技術的專項和高水平專利，爭取在高端存儲器、傳感器和5G 等關鍵技術上取得突破與進展，提升專利價值，激活我國光刻領域的科研活力。中國軍轉民