從專利申請大數據看半導體陶瓷創(chuàng)新態(tài)勢

黃桂花 ，余祖發(fā) ，周婧 ，鄢春根 ，景普國

（1.江西省陶瓷知識產權信息中心，江西 景德鎮(zhèn) 333001；2.景德鎮(zhèn)陶瓷大學知識產權信息服務中心，江西 景德鎮(zhèn) 333001）

1 前言

半導體陶瓷是電導率約在10-6～10-5S/m具有半導體特性的陶瓷［1］。其電導率因溫度、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。

隨著現代通訊、計算機技術、智能手機、智能駕駛等人工智能的高速發(fā)展，半導體陶瓷作為敏感元器件的關鍵材料［2］，已成為當今世界迅速發(fā)展起來的高新技術產業(yè)之一，從其研究開發(fā)到規(guī)?；a，已涉及到物理學、化學、材料科學與工程等多種學科，由此可見半導體陶瓷屬技術密集和知識密集型產業(yè)［3］。日本半導體陶瓷產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。相比之下我國半導體陶瓷雖然起步較晚，產品性能、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，尤其是隨著數字時代的到來，加速了我國電子工業(yè)、化學工程、汽車工業(yè)、人工智能的發(fā)展，對具有敏感、傳感特性的半導體陶瓷的要求愈來愈高，給我國半導體陶瓷的快速發(fā)展創(chuàng)造了許多利好條件。

2 半導體陶瓷全球專利申請趨勢分析

此次分析獲取的樣板數據為92580件，是全球截止2019年5月31日共同申請的半導體陶瓷專利，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年是全球半導體陶瓷研發(fā)的起步階段，進入1968年后全球在這一領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年后全球半導體陶瓷專利申請量迎來了快速增長階段，到2012年全球半導體陶瓷專利申請出現第一個峰值，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和原子力顯微鏡技術的面世與應用，提速了納米技術的發(fā)展，實現了人們在原子、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體量子點、量子線材及其量子器件的研究，成為材料科學的熱點研發(fā)領域，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原理的新一代半導體微結構材料、器件［4］、電路和系統(tǒng)巔峰式的發(fā)展。說明科技創(chuàng)新是服務于社會發(fā)展的需要，其原動力是來自工業(yè)技術的進步。

圖1 全球關于半導體陶瓷專利逐年申請趨勢圖

3 國內各省市在半導體陶瓷領域專利申請人類型分析

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

這些年我國有32個省市在半導體陶瓷領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濟發(fā)達的地區(qū)，也有經濟欠發(fā)達地區(qū)，說明我國地區(qū)經濟正在進行結構性的重組，經濟技術差距正在初步縮短。可見一個新型產業(yè)的興起，是經濟社會格局改變的契機。

從表1國內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。這組數據表明廣東省有77.9%的半導體陶瓷專利掌握在企業(yè)手中，江蘇省有71.9%的半導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)隨著國內科技創(chuàng)新氛圍的濃厚和實施知識產權戰(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，并希望通過專利技術的獨占來改變企業(yè)在行業(yè)的地位，占領更高的市場份額，而有目標、有規(guī)劃、有策略地開展各項專利活動、構筑保護網絡，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 國內各省市申請人類型分析一覽表

圖2 半導體陶瓷發(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

從對樣本數據的分析來看，半導體陶瓷專利申請被公開有326件，占總量的2.39%；授權有5032件，占總量的32.93%；在審2844件，占總量的20.87%；進入實質審查的有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%；權利終止1875件，占總量的13.76%。

圖2是半導體陶瓷發(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，說明在半導體陶瓷領域技術更新快，產品或服務更新換代頻率高。專利的無效就意味著技術壟斷的地位被打破，專利所載技術方案，將可以被公眾無償使用。老產品將會被淘汰，其所占市場份額將被新技術和新產品擠占。

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品具備市場競爭力，而后隨著產品的更新換代，其市場價值得不到特別的體現，故而專利權人放棄繳納年費而失效，但這對于行業(yè)內的中小企業(yè)仍具備參考價值，對于其它半導體陶瓷行業(yè)專利失效原因，如：避免重復授權、視為放棄、專利權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方案，小微企業(yè)是可以免費使用的，不僅省去轉讓費，而且可以把它作為基礎技術進行再度開發(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%；進入實質審查的有2518件，占總量的18.48%。這些有效專利的存在是實現專利運營的重要前提，有效專利數量越多，質量越高，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，可以明確全球專利活動最為活躍的技術區(qū)域；了解創(chuàng)新的熱點領域；了解半導體陶瓷行業(yè)專利活動領軍企業(yè)所關注的技術領域和發(fā)展動態(tài)，作為創(chuàng)新主體投資技術創(chuàng)新立項的決策依據之一。表2是半導體陶瓷專利密集區(qū)分析一覽表，從表中可以看出半導體陶瓷專利密集區(qū)在H01L21、H01L23、H01L33、H01L25、H01L29、H0L27、H05K1、H05K3、H01G4、H01C7 這些技術領域。

（1）H01L21專門適用于制造或處理半導體或固體器件或其部件的方法或設備，集聚了39496件專利，成為熱點研發(fā)的技術領域，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備在半導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)技術領域，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)射的半導體器件；制造或處理這些半導體器件或其部件所特有的方法或設備；這些半導體器件的零部件，集聚了14644件專利成為熱點研發(fā)技術領域，其中：H01L33/62向該半導體導入或自該半導體導出電流的裝置，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波長轉換元件,集聚了2209件專利。

（4）H01L25由多個單個半導體或其他固態(tài)器件組成的組裝件，集聚了2950件專利成為熱點研發(fā)技術領域，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的類型的器件，集聚了1023件專利，H01L25/00由多個單個半導體或其他固態(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體器件；具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘，例如PN結耗盡層或載流子集結層的電容器或電阻器；半導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)技術領域，其中：H01L29/00整流、放大、振蕩或切換的半導體器件，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)內同行的研發(fā)動態(tài)；有助于尋找實施知識產權方面的戰(zhàn)略合作伙伴；有助于產業(yè)轉型的招商引資；有助于企業(yè)的產品或服務升級換代，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?？蒲性核暾埲朔治?/p>

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

6.2 高?？蒲性核鶎＠骄灰螖捣治?/p>

專利被引次數是衡量專利質量的指標，是樣本專利被后續(xù)專利引用的次數［5］，專利被引次數的高低可以說明如下二個方面的問題：①作為后續(xù)專利的基礎專利技術的影響力，即對后續(xù)專利技術創(chuàng)新的貢獻，②作為受法律保護的現有技術其法律功能，即對后續(xù)專利權限的限制。半導體陶瓷行業(yè)高?？蒲性核鶎＠骄灰螖登笆畯姷姆謩e是：電子科技大學2.33次；中國科學院大連化學物理研究所2.14次；復旦大學2.00次；山東大學1.93次；上海大學1.54次；浙江大學1.49次；華南理工大學1.21次；哈爾濱工業(yè)大學1.08次；西安交通大學1.04次；杭州電子科技大學1.00次。這組數字表明電子科技大學和中國科學院大連化學物理研究所的專利質量較高，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構的優(yōu)化，從而實現專利市場經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、轉讓、許可、質押、融資、作價入股、構建專利池、形成技術標準、專利訴訟等。

對于企業(yè)而言，所處的不同發(fā)展階段應該選擇與之適應的專利運營方式。對于初創(chuàng)型企業(yè)，其專利運營的主要方向應當是專利申請、專利布局；當該企業(yè)進入產品市場拓展階段，就需要對專利進行組合、轉讓、許可；當企業(yè)成長為龍頭甚至跨國公司，需要專利組合、質押融資、股權投資；當企業(yè)發(fā)展到產業(yè)階段，應當積極考慮構建專利池、參與技術標準、許可轉讓談判。華為成長為全球專利運營企業(yè)，有許多值得國內企業(yè)的借鑒之處。其一就是華為將專利資產視為專利運營的基礎，并有著面向商業(yè)的專利申請策略，注重專利數量和專利質量；其二是有一個懂技術、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是半導體陶瓷領域在華專利轉讓、許可、質押發(fā)展趨勢分析，從圖中可以看出這幾年半導體陶瓷領域在華專利轉讓時一路波折上升，2017年是轉讓最多的一年，時年總共有297項專利權被轉讓，許可的專利數量一直在低位徘徊。

專利轉讓是擁有專利申請權和專利權人把專利申請權和專利權讓給他人的一種法律行為?！吨腥A人民共和國專利法》規(guī)定：專利申請權和專利權可以轉讓。全民所有制單位轉讓專利申請權或者專利權，必須經上級主管機關批準；中國人（或單位）向外國人轉讓專利申請權或專利權，必須經國務院有關主管部門批準。轉讓專利申請或專利權的當事人必須簽訂書面合同，經專利局登記和公告后生效。專利轉讓包括出售、折股投資等多種形式。表4半導體陶瓷轉讓人/受讓人排名列表，從列表中可知這些年來半導體陶瓷領域專利權轉讓的轉讓人和受讓人。

表3 在華高?？蒲性核鶎＠顒訕I(yè)績一覽表

8 結論

近年來，隨著實施科教興國戰(zhàn)略的全面開展，我國實施知識產權的戰(zhàn)略在穩(wěn)步推進，在《國家知識產權戰(zhàn)略綱要》的引領下，各省、市、地區(qū)制訂了相應的政策法規(guī)來推進本轄區(qū)專利、商標、版權等事業(yè)的順利進行。國家對專利申請和轉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、知識產權戰(zhàn)略、國外市場布局能力都得到了快速的發(fā)展，對半導體陶瓷來說，亦是如此。從以上幾項分析可以得出，半導體陶瓷的專利活動具有如下幾個特點。

8.1 全球半導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和原子力顯微鏡技術的面世與應用，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體量子點、量子線材及其量子器件的研究，成為材料科學的熱點研發(fā)領域，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原理的新一代半導體微結構材料、器件、電路和系統(tǒng)巔峰式的發(fā)展。說明科技創(chuàng)新是服務于社會發(fā)展需要的，其原動力是來自工業(yè)技術進步的需要。

8.2 半導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，可見在半導體陶瓷領域技術更新快，產品或服務更新換代頻率高。專利的無效就意味著技術壟斷的地位被打破，專利所載技術方案，將可以被公眾無償使用。老產品將會被淘汰，其所占市場份額將被新技術和新產品擠占。說明在這一領域要想得到穩(wěn)步發(fā)展，科研創(chuàng)新不可懈怠。

8.3 半導體陶瓷領域我國各省市進入前十強的省市有經濟發(fā)達的地區(qū)，也有經濟欠發(fā)達地區(qū)，并且廣東省和江蘇省大部分的半導體陶瓷專利掌握在企業(yè)手中,說明我國地區(qū)經濟正在進行結構性的重組，經濟技術差距正在初步縮短，可見一個新型產業(yè)的興起，是經濟社會格局改變的契機。隨著國內科技創(chuàng)新氛圍的濃厚和實施知識產權戰(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，并希望通過專利技術的獨占來改變企業(yè)在行業(yè)的地位，占領更高的市場份額。

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

專利運營是專利權擁有者將專利這個無形資產轉變?yōu)榻洕鷥r值的過程。是以獨占性的專利權為運營對象［6］，在專利法及相關的法律框架內，以市場化運作模式，將專利的創(chuàng)造、布局、運籌、轉化等嵌入企業(yè)的產業(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)資源配置結構的優(yōu)化，從而實現專利經濟價值的最大化，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，尋求專利技術的最佳經濟效益的總體性謀劃。

圖3 在華專利轉讓、許可趨勢分析

表4 半導體陶瓷轉讓人排名列表