《電子技術(shù)應(yīng)用》
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《射頻(RF)氮化鎵技術(shù)及廠商專利全景分析-2019版》

2019-08-11
關(guān)鍵詞: RF 氮化鎵技術(shù)

  射頻(RF)氮化鎵(GaN)領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)現(xiàn)狀:美國和日本占統(tǒng)治地位,歐洲存在感較弱,,中國廠商強(qiáng)勢進(jìn)入

  近年來,,RF GaN市場的發(fā)展令人印象深刻,重塑了RF功率器件的產(chǎn)業(yè)格局,。在電信和國防應(yīng)用的推動下,,RF GaN行業(yè)將持續(xù)增長,而隨著5G應(yīng)用的到來,RF GaN市場將加速發(fā)展,。據(jù)麥姆斯咨詢介紹,,RF GaN市場總規(guī)模預(yù)計將從2017年的3.8億美元到2023年增長到13億美元。

  在本報告中,,Yole旗下專注于知識產(chǎn)權(quán)分析的子公司Knowmade深入調(diào)研了與GaN RF技術(shù)和器件相關(guān)的全球?qū)@麘B(tài)勢,。

  Knowmade檢索并分析了全球公開的1700多個專利家族,超過3750項專利(截至2018年10月),。這些專利涉及RF GaN外延片(包括GaN-on-SiC和GaN-on-Silicon),,RF半導(dǎo)體器件(包括HEMT和HBT),集成電路(包括RFIC和MMIC),,工藝方法和封裝,,包括所有細(xì)分領(lǐng)域,如RF功率放大器(PA),、RF開關(guān)和RF濾波器,,以及從6GHz到大于20GHz毫米波(mm-wave)RF器件。

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  美國和日本廠商主導(dǎo)了RF GaN相關(guān)領(lǐng)域的專利格局

  科銳(Cree/Wolfspeed)毫無爭議地?fù)碛性摷夹g(shù)領(lǐng)域最強(qiáng)的專利地位,,尤其是碳化硅(SiC)襯底上的GaN 高電子遷移率晶體管(HEMT),。住友電工(Sumitomo Electric)是RF GaN器件的市場領(lǐng)導(dǎo)者,在該技術(shù)領(lǐng)域有較強(qiáng)大的專利布局,,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于科銳,。此外,住友電工的專利申請量逐年降低,,而富士通(Fujitsu),、東芝(Toshiba)和三菱電機(jī)(Mitsubishi Electric)等其他日本廠商的專利申請量持續(xù)增長,因此這些廠商目前也已經(jīng)擁有了強(qiáng)大的專利組合,。

  英特爾(Intel)和MACOM是目前RF GaN領(lǐng)域最活躍的專利申請人,,尤其是GaN-on-Silicon技術(shù),它們?nèi)缃褚殉蔀镽F GaN專利領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)者,。Qorvo,、雷神(Raytheon)、諾斯洛普·格魯門(Northrop Grumman),、恩智浦(NXP/Freescale)和英飛凌(Infineon)等RF GaN市場的其它主要廠商掌握一些核心專利,,但未必?fù)碛袕?qiáng)大的專利地位。

  中國電科(CETC)和西安電子科技大學(xué)在中國RF GaN專利領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位,,擁有針對微波和毫米波應(yīng)用的RF GaN技術(shù)專利,。中國首家提供6英寸砷化鎵/氮化鎵微波集成電路(GaAs/GaN MMIC)純晶圓代工服務(wù)的制造企業(yè)成都海威華芯(HiWafer),在三年前開始布局RF GaN專利,,是目前最有力的中國專利挑戰(zhàn)者,。

  RF應(yīng)用的GaN HEMT

  科銳在RF應(yīng)用的GaN HEMT專利競爭中處于領(lǐng)先地位,,特別是在GaN-on-SiC技術(shù)方面,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其主要專利競爭對手住友電工和富士通,。對科銳RF GaN專利組合的分析表明,,它可以有效地限制該領(lǐng)域的專利活動,并控制大部分主要國家其他廠商的自由經(jīng)營,。

  英特爾在科銳之后進(jìn)入GaN HEMT專利領(lǐng)域,,目前是最活躍的專利申請人,它應(yīng)該會在未來幾年不斷加強(qiáng)其專利地位,,尤其是對于GaN-on-Silicon技術(shù),。RF GaN HEMT相關(guān)專利領(lǐng)域的新進(jìn)入者主要是中國企業(yè),如海威華芯,、三安集成電路和北京華錦創(chuàng)維電子,。其他值得關(guān)注的新進(jìn)入者包括:臺灣的臺積電(TSMC)和聯(lián)穎光電(Wavetek Microelectronics),韓國的Wavice和Gigalane,,日本的Advantest,,以及美國的MACOM和安森美半導(dǎo)體(ON Semiconductor)。本報告詳細(xì)分析了主要專利申請人和新進(jìn)入廠商持有的核心專利和最新專利,。

  RF應(yīng)用的GaN-on-Silicon技術(shù)

  只有少數(shù)專利明確主張了GaN的主基板類型,。自2011年以來,與RF GaN-on-Silicon相關(guān)的專利申請一直在穩(wěn)步增長,。該技術(shù)方向的主要專利權(quán)人為英特爾和MACOM,,其次包括住友電工、英飛凌,、松下,、海威華芯、中國電科,、富士通和三菱電機(jī),。本報告針對抑制硅襯底表面附近形成的寄生溝道層(對高頻特性產(chǎn)生不利影響)的發(fā)明專利進(jìn)行了詳細(xì)分析,,還重點關(guān)注了GaN-on-Silicon器件的封裝和熱管理相關(guān)專利,。

  GaN單片微波集成電路(MMIC)

  目前,有30多家廠商申請了與GaN MMIC相關(guān)的專利,,其中,,東芝和科銳擁有最重要的專利組合??其J在該領(lǐng)域擁有最強(qiáng)大的專利布局,,但作為后來者的東芝是GaN MMIC專利領(lǐng)域目前最活躍的專利申請人。鑒于東芝目前的專利申請趨勢,,它應(yīng)該會在未來幾年不斷加強(qiáng)在該領(lǐng)域的專利布局,。東芝最近的專利申請涉及GaN MMIC的封裝,,以及可以增強(qiáng)電容連接線功率電阻的MMIC,該技術(shù)能夠維持并承受每個MIM電容所需的電壓,,同時還縮小了器件尺寸,。GaN MMIC相關(guān)專利領(lǐng)域的主要新申請人包括泰格微波(Tiger Microwave)和北京華錦創(chuàng)維電子。本報告詳細(xì)介紹了科銳,、東芝,、雷神、諾斯洛普·格魯門,、MACOM和Qorvo等公司所擁有的主要專利,,并重點關(guān)注了那些覆蓋GaN-on-Silicon技術(shù)的MMIC專利。

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  本報告分析了主要專利所有人在RF放大器,、RF開關(guān),、RF濾波器等功能器件的相對專利地位??其J在GaN RF放大器相關(guān)專利領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,,該領(lǐng)域其它主要專利所有人包括東芝、富士通,、三菱電機(jī),、Qorvo、雷神和住友電工,,后來進(jìn)入GaN RF放大器專利領(lǐng)域的MACOM正憑借不斷增長的專利申請量逐漸脫穎而出,。目前,英特爾是GaN RF開關(guān)領(lǐng)域?qū)@暾堊罨钴S的廠商,,而Tagore Technology公司則是該領(lǐng)域最值得關(guān)注的新申請人,。采用III族氮化物外延層的RF濾波器專利申請越來越多,英特爾是目前GaN RF濾波器的主要專利申請人,。

  RF GaN器件封裝

  東芝是RF GaN器件封裝領(lǐng)域最活躍的專利申請人,,尤其是RF半導(dǎo)體放大器和MMIC封裝。本報告詳細(xì)介紹了與科銳,、英飛凌,、住友電工、恩智浦,、MACOM以及三菱電機(jī)等廠商塑料模壓封裝相關(guān)的專利,。

  微波/毫米波和5G無線系統(tǒng)

  本報告分析了中國電科、西安電子科技大學(xué),、東芝,、科銳和海威華芯的微波/毫米波頻段RF GaN相關(guān)發(fā)明專利,并重點介紹了明確指向5G無線系統(tǒng)的發(fā)明專利,。


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