近日,,法國市場研究機構(gòu)KnowMade最新發(fā)布的一份針對碳化硅(SiC)的知識產(chǎn)權(quán) (IP) 報告,全面介紹了全球最近的碳化硅專利申請活動,。在該報告中,,KnowMade重點介紹了整個碳化硅供應(yīng)鏈中最新的專利動態(tài),并重點介紹了SiC行業(yè)內(nèi)一些采用垂直整合模式(IDM)的主要公司的專利動態(tài),。
激烈的市場競爭和持續(xù)的地緣政治緊張局勢,,促進(jìn)了整個碳化硅供應(yīng)鏈的專利增長
自 2021 年以來,KnowMade 注意到與SiC器件相關(guān)的專利申請活動中有趣的動態(tài),。例如,,2023 年披露的SiC發(fā)明專利數(shù)量比 2021 年高出了 50% 以上。此外,,一些現(xiàn)有專利持有人有效地擴(kuò)大了其碳化硅發(fā)明的覆蓋范圍,。隨著 SiC 功率器件在電動汽車 (EV) 中大規(guī)模采用的前景,SiC 公司開始在該行業(yè)的戰(zhàn)略區(qū)域申請越來越多的專利,。與此同時,,快速增長的 SiC 市場的幾家先驅(qū)已經(jīng)加速了他們的專利活動,預(yù)計 SiC 行業(yè)領(lǐng)域?qū)⒂性S多挑戰(zhàn)者進(jìn)入(圖 1),。事實上,,專利可以在競爭激烈的環(huán)境中維護(hù) SiC 公司的市場地位方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。
如圖1,,在全球SiC相關(guān)專利擁有者當(dāng)中,,三菱電機無疑是領(lǐng)導(dǎo)者,而從新的SiC專利申請增長來看,,DENSO,、ROHM、意法半導(dǎo)體,、HITACH增長都比較快,。
△圖 1:專利受讓人在 SiC 功率器件專利格局中的知識產(chǎn)權(quán)領(lǐng)導(dǎo)地位
在中美貿(mào)易戰(zhàn)的影響下,在最近的SiC專利申請量增長方面也發(fā)揮了積極的作用,,推動了眾多企業(yè)在全球范圍內(nèi)(尤其是中國)建立更本地化的 SiC 供應(yīng)鏈,。2019-2023年全球碳化硅專利申請量的年復(fù)合增長率高達(dá)26%。2021 年至 2023 年期間,,中國參與者披露的SiC發(fā)明專利數(shù)量增加了約 60%(圖 2),,是全球主要國家和地區(qū)當(dāng)中增長更快的,同時也是專利申請量最多的,。如果僅看2023年,,在全球SiC 專利申請當(dāng)中,,超過 70% 被都是來自于中國實體。
△圖2:功率SiC專利公布時間線(每年公布的發(fā)明數(shù)量),。
實際上,,參與 SiC 研發(fā)活動的中國公司和研究機構(gòu)的數(shù)量也在快速增長,自 2022 年以來,,中國擁有SiC 襯底專利的公司新增在了超過25個,,擁有SiC器件專利新公司增長了50 個。這種密集的本地生態(tài)系統(tǒng)使中國能夠快速解決 SiC 晶圓行業(yè)的自主問題,。然而,,隨著 SiC 晶圓的持續(xù)供應(yīng)過剩,中國在 SiC 晶圓市場帶來了激烈的價格競爭,,這也為 SiC 晶圓供應(yīng)商提供了更有理由利用其專利來對抗其主要競爭對手,。
垂直整合的 SiC 公司在整個供應(yīng)鏈中展示不同的 IP 戰(zhàn)略
一些 SiC 器件市場參與者正在投入大量資源來建立 SiC 技術(shù)的垂直集成制造基礎(chǔ)設(shè)施。這些公司在 SiC 行業(yè)采用了集成器件制造商 (IDM) 商業(yè)模式,,旨在將 SiC 制造的每個步驟(從材料生長到器件制造和封裝)整合到公司內(nèi)部,。有趣的是,對他們在整個供應(yīng)鏈中的專利申請活動的比較,,凸顯了 SiC 技術(shù)的 IP 戰(zhàn)略差異很大,。雖然某些公司嚴(yán)重依賴專利來維護(hù)其在市場上的地位,,但其他公司并未在整個 SiC 供應(yīng)鏈中(SiC襯底,、SiC器件、封裝和模塊,、電路和應(yīng)用)顯著發(fā)展其專利組合(圖 3),。
比如,英飛凌,、羅姆,、Wolfspeed在整個SiC供應(yīng)鏈當(dāng)中都有豐富的專利的布局。相比之下,,Coherent,、三安光電、意法半導(dǎo)體,、SK集團(tuán)則主要布局了SiC襯底,、SiC器件方面的專利。而Coherent的母公司Ⅱ-Ⅵ的碳化硅專利則主要布局在SiC器件,、封裝和模塊,、電路和應(yīng)用方面。
圖 3:SiC 供應(yīng)鏈中主要垂直整合 IDM 的 IP 活動,。
報告還指出,,這些SiC專利申請的地理分布也反映了 SiC IDM 公司之間的一些差異,,突出了不同市場對每家公司(美國、日本,、歐洲,、中國大陸、韓國和中國臺灣)的相對重要性,。
這就是為什么在更新的 SiC 專利態(tài)勢分析中采用的策略之一,,包括關(guān)注少數(shù)主要參與者,如 Wolfspeed,、Infineon,、onsemi、Rohm,、SK,、STMicroelectronics、Coherent(及其許可方通用電氣),,以繪制 IP 概況,,包括其專利組合的各個方面(地理細(xì)分、專利的法律地位,、技術(shù)細(xì)分,、 時間演變等)。這種方法可以檢測小信號,,例如最近涉及的新區(qū)域或新技術(shù)領(lǐng)域(超結(jié)器件,、溝槽式 SiC MOSFET 等)。也就是說,,深入研究主要參與者最近的專利申請可以為 SiC 公司的路線圖提供有價值的見解,。
專利態(tài)勢分析:SiC 技術(shù)的戰(zhàn)略是什么?
《2024 年 SiC 專利態(tài)勢》報告的主要目標(biāo)是描述整個 SiC 供應(yīng)鏈的全球?qū)@偁?。該分析首先確定了整個供應(yīng)鏈中的主要 IP 參與者和申請 SiC 相關(guān)專利的新來者,,從分立SiC 到使用 SiC 器件的電路和系統(tǒng)。重要的是,,由于與封裝,、模塊、電路和應(yīng)用相關(guān)的專利往往涵蓋的不僅僅是單一的半導(dǎo)體技術(shù),,因此必須在下游供應(yīng)鏈中調(diào)整選擇范圍(圖 4),。
圖 4:SiC 專利選擇和分類的方法。
一旦選擇了 SiC 專利,,它們就會被放置在 SiC 供應(yīng)鏈的每個部分:SiC 襯底(包括塊狀 SiC,、裸片、生長裝置,、精加工,、切片,、外延片)、SiC 功率器件,、封裝,、模塊、電路和應(yīng)用,。例如,,對于 SiC 功率器件,專利分析已分為二極管,、MOSFET 和其他 SiC 器件,。此外,SiC MOSFET 專利已拆分為平面 MOSFET 專利和溝槽 MOSFET 專利,,以便對每項技術(shù)進(jìn)行單獨的 IP 競爭分析,。分析指出,SiC 專利領(lǐng)域的大多數(shù)公司都已將溝槽式 MOSFET 集成到其技術(shù)路線圖中(圖 5),,從而加速了該領(lǐng)域的專利申請,。因此,溝槽式 MOSFET 最近已成為一個競爭日益激烈的 IP 領(lǐng)域,。
△圖 5:在溝槽式 SiC MOSFET 和平面 SiC MOSFET 上申請專利的公司,。上述比較基于正在進(jìn)行的專利申請(包括已授權(quán)的專利和正在申請的專利)。
最后,,該報告還對 SiC 專利組合進(jìn)行了地理分析,,以突出 SiC 公司知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略中的重要市場。專利受讓人根據(jù)其總部所在國家和地區(qū)進(jìn)行劃分,,從而能夠研究 SiC 技術(shù)的當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng),。結(jié)合這些不同的方法,,分析表明,,中國公司在國外提交的專利申請數(shù)量非常有限(不到 5%)。這表明,,至少目前,,大多數(shù)中國公司不打算挑戰(zhàn)中國境外競爭對手的領(lǐng)導(dǎo)地位。
順便說一句,,中國政府一直大力鼓勵中國公司的專利申請活動,,導(dǎo)致近年來提交了大量專利申請。2023 年全球公布的 SiC 專利申請中,,超過 70% 被都是來自中國實體,。這使得專利分析成為研究中國新興 SiC 技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的有力工具,正如 KnowMade 之前的報告所示,。例如,,專利分析被證明對于早期識別新的中國公司,、描述他們的技術(shù)發(fā)展以及解釋他們與其他參與者(如研究機構(gòu)或外國公司)的關(guān)系(專利合作、專利轉(zhuǎn)讓)非常有幫助,。