中國大陸功率半導體專(zhuān)利大飛躍，日企如何競爭？

　　功率半導體器件是用來(lái)進(jìn)行電力轉換和供應的半導體元件，從汽車(chē)、鐵路等工業(yè)設備到空調、冰箱等消費類(lèi)產(chǎn)品，用途十分廣泛。中國的經(jīng)濟發(fā)展日新月異，應對能源 需求的擴大是當務(wù)之急，已經(jīng)成為了功率半導體器件的消費大國。因此，在日本、美國、歐洲的功率半導體器件廠(chǎng)商進(jìn)駐中國的同時(shí)，中國廠(chǎng)商也實(shí)現快速發(fā)展，各 國廠(chǎng)商展開(kāi)了激烈的開(kāi)發(fā)競爭。這使得在中國申請的功率半導體器件技術(shù)專(zhuān)利也出現了激增。

　　在此背景下，日本專(zhuān)利廳通過(guò)“2014年專(zhuān)利申請技術(shù)動(dòng)向調查”，對中國功率半導體器件專(zhuān)利的申請動(dòng)向進(jìn)行調查和分析，搞清了在中國開(kāi)展業(yè)務(wù)的世界各國半導體廠(chǎng)商的實(shí)際情況(PDF格式的調查報告概要)。本文將介紹本次調查的主要內容。

　　圖1為本次調查的技術(shù)總覽圖。本次調查首先按照(1)基板材料、(2)元件種類(lèi)、(3)制造流程，將功率半導體器件技術(shù)大致分類(lèi)，然后對每個(gè)項目又進(jìn)行了細分。

　　圖1：技術(shù)總覽

　　按申請人國籍統計的專(zhuān)利申請數量的變化：中國廠(chǎng)商申請數量激增

　　2008年之前，在中國申請的功率半導體器件技術(shù)專(zhuān)利一直維持在每年300～400件左右，從2009年起，申請數量開(kāi)始激增，2011年為900件，2012年超過(guò)850件。其中，日本、中國、歐洲籍的申請數量增長(cháng)最快，中國籍的增長(cháng)尤為顯著(zhù)(圖2)。

　　圖2：按申請人國籍統計的申請數量推移及比例(在中國大陸申請的專(zhuān)利，申請年(優(yōu)先權主張年)：2003～2012年)

　　注：2011年以后因為數據庫錄入延遲，PCT申請向各國轉移的時(shí)間差等原因，可能未涵蓋所有數據。 (點(diǎn)擊放大)

　　中國以Si基板的技術(shù)開(kāi)發(fā)為中心

　　按照基板材料統計專(zhuān)利申請數量(參照圖1的(1))，在2003～2012年期間，日本籍申請人申請的使用Si(硅)作為基板材料的技術(shù)專(zhuān)利合計為497件(占在中國申請總數的25.2%)。而中國籍的申請數量為729件(37.0%)，約為日本籍的1.5倍(圖3)。

　　圖3：按申請人國籍統計的Si基板專(zhuān)利的申請數量推移及比例(在中國大陸申請的專(zhuān)利，申請年(優(yōu)先權主張年)：2003～2012年)

　　注：2011年以后因為數據庫錄入延遲，PCT申請向各國轉移的時(shí)間差等原因，可能未涵蓋所有數據。 (

　　使 用SiC(碳化硅)基板的技術(shù)專(zhuān)利方面，日本籍為284件(占在中國申請總數的50.4%)，中國籍為84件(14.9%)，使用GaN(氮化鎵)基板的 技術(shù)專(zhuān)利方面，日本籍為268件(47.5%)，中國籍為86件(15.2%)(圖4，圖5)。通過(guò)分析中日申請的基板材料專(zhuān)利可以看出，日本正在向開(kāi)發(fā) SiC基板和GaN基板技術(shù)轉型，而中國尚處在以Si基板為中心的階段。

　　圖4：按申請人國籍統計的SiC基板專(zhuān)利的申請數量推移及比例(在中國大陸申請的專(zhuān)利，申請年(優(yōu)先權主張年)：2003～2012年)

　　注：2011年以后因為數據庫錄入延遲，PCT申請向各國轉移的時(shí)間差等原因，可能未涵蓋所有數據。

　　圖5：按申請人國籍統計的GaN基板專(zhuān)利的申請數量推移及比例(在中國大陸申請的專(zhuān)利，申請年(優(yōu)先權主張年)：2003～2012年)

　　注：2011年以后因為數據庫錄入延遲，PCT申請向各國轉移的時(shí)間差等原因，可能未涵蓋所有數據。 (點(diǎn)擊放大)

　　MOSFET開(kāi)發(fā)一舉取得進(jìn)展

　　按 照元件種類(lèi)(參照圖1(2))進(jìn)行統計，在MOSFET*元件專(zhuān)利方面，日本籍為679件(占在中國申請總數的26.9%)，中國籍為677件 (26.9%)，數量基本相當(圖6)。不過(guò)，在2008年之后，中國籍的申請數量開(kāi)始增加，2011年之后的申請數量超過(guò)了日本籍。在IGBT*專(zhuān)利方 面，日本籍為527件(44.9%)，中國籍為267件(22.7%)(圖7)。中國的申請數量同樣是在2008年之后開(kāi)始增加。

　　*MOSFET=Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor的縮寫(xiě)，可以高速開(kāi)關(guān)，一般用作中小耐壓器件，應用非常廣泛。

　　*IGBT=Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫(xiě)，能夠在高電壓、大電流環(huán)境下，以低導通電阻進(jìn)行工作。常用于空調等消費類(lèi)家電，工業(yè)設備、汽車(chē)、鐵路。

　　圖6：按申請人國籍統計的MOSFET專(zhuān)利的申請數量推移及比例(在中國大陸申請的專(zhuān)利，申請年(優(yōu)先權主張年)：2003～2012年)

　　注：2011年以后因為數據庫錄入延遲，PCT申請向各國轉移的時(shí)間差等原因，可能未涵蓋所有數據。

　　圖7：按申請人國籍統計的IGBT專(zhuān)利的申請數量推移及比例(在中國大陸申請的專(zhuān)利，申請年(優(yōu)先權主張年)：2003～2012年)

　　注：2011年以后因為數據庫錄入延遲，PCT申請向各國轉移的時(shí)間差等原因，可能未涵蓋所有數據。

　　由 此可以看出，大約從2008年開(kāi)始，MOSFET與IGBT都在中國掀起了研發(fā)熱潮。為了更詳細地進(jìn)行分析，我們比較了2012年MOSFET和IGBT 的申請數量，日本籍的申請數量基本相同，而中國籍申請的MOSFET專(zhuān)利較多。從2008年～2012年期間中國籍申請專(zhuān)利的增加數量來(lái)看，也是 MOSFET的數量較多。這可以認為是中國將發(fā)展的重心放在了MOSFET上面。

　　中國在晶圓工藝上展現優(yōu)勢

　　按照 申請人國籍統計每種制造工藝(參照圖1(3))專(zhuān)利的申請數量，在介電膜形成、金屬膜形成、蝕刻等晶圓工藝方面，日本籍的申請數量少于中國籍。而在芯片焊 接、引線(xiàn)鍵合和封裝處理等組裝方面，日本籍的申請數量多于中國籍(圖8)。由此可知，中國在晶圓工藝研發(fā)上的投入大于組裝。

　　圖8：按技術(shù)類(lèi)別(制造工藝)和申請人國籍統計的申請數量(在中國大陸申請的專(zhuān)利，申請年(優(yōu)先權主張年)：2003～2012年)

　　日本企業(yè)的發(fā)展方向，發(fā)揮優(yōu)勢確保競爭力

　　本次調查的結果表明，在功率半導體器件中，日本依然掌握著(zhù)SiC基板和GaN基板的技術(shù)優(yōu)勢。這些基板材料適用于汽車(chē)和發(fā)電系統，日本應當面向這些用途進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

　　而在MOSFET領(lǐng)域，中國正在積極開(kāi)展研發(fā)。由此可以預計，中國廠(chǎng)商會(huì )在今后全面進(jìn)軍MOSFET領(lǐng)域，價(jià)格競爭將會(huì )愈演愈烈。    因此，為了防止卷入MOSFET領(lǐng)域的價(jià)格競爭，日本企業(yè)應當盡快轉型，轉而開(kāi)發(fā)傳輸設備和工業(yè)設備、電力系統使用的高端IGBT產(chǎn)品。

　　而且，在制造工藝方面，重要的是要在晶圓工藝上緊緊咬住中國廠(chǎng)商，在組裝上發(fā)揮優(yōu)勢，以確保在中國市場(chǎng)上的競爭力。(專(zhuān)利廳總務(wù)部企劃調查課 專(zhuān)利廳審查第四部審查調查室)