電子發(fā)燒友App
功率半導(dǎo)體器件是日本的優(yōu)勢領(lǐng)域。如今在這個領(lǐng)域，中國的實力正在快速壯大。日本要想在這個領(lǐng)域繼續(xù)保持強(qiáng)大的競爭力，重要的是大力研發(fā)SiC、GaN、組裝等關(guān)鍵技術(shù)，以確保日本的優(yōu)勢地位，并且向開發(fā)高端IGBT產(chǎn)品轉(zhuǎn)型，以避開MOSFET領(lǐng)域的價格競爭。
功率半導(dǎo)體器件是用來進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換和供應(yīng)的半導(dǎo)體元件，從汽車、鐵路等工業(yè)設(shè)備到空調(diào)、冰箱等消費類產(chǎn)品，用途十分廣泛。中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展日新月異，應(yīng)對能源需求的擴(kuò)大是當(dāng)務(wù)之急，已經(jīng)成為了功率半導(dǎo)體器件的消費大國。因此，在日本、美國、歐洲的功率半導(dǎo)體器件廠商進(jìn)駐中國的同時，中國廠商也實現(xiàn)快速發(fā)展，各國廠商展開了激烈的開發(fā)競爭。這使得在中國申請的功率半導(dǎo)體器件技術(shù)專利也出現(xiàn)了激增。
在此背景下，日本專利廳通過“2014年專利申請技術(shù)動向調(diào)查”，對中國功率半導(dǎo)體器件專利的申請動向進(jìn)行調(diào)查和分析，搞清了在中國開展業(yè)務(wù)的世界各國半導(dǎo)體廠商的實際情況（PDF格式的調(diào)查報告概要）。本文將介紹本次調(diào)查的主要內(nèi)容。
圖1為本次調(diào)查的技術(shù)總覽圖。本次調(diào)查首先按照（1）基板材料、（2）元件種類、（3）制造流程，將功率半導(dǎo)體器件技術(shù)大致分類，然后對每個項目又進(jìn)行了細(xì)分。
圖1：技術(shù)總覽?
按申請人國籍統(tǒng)計的專利申請數(shù)量的變化：中國廠商申請數(shù)量激增
2008年之前，在中國申請的功率半導(dǎo)體器件技術(shù)專利一直維持在每年300～400件左右，從2009年起，申請數(shù)量開始激增，2011年為900件，2012年超過850件。其中，日本、中國、歐洲籍的申請數(shù)量增長最快，中國籍的增長尤為顯著（圖2）。
圖2：按申請人國籍統(tǒng)計的申請數(shù)量推移及比例（在中國大陸申請的專利，申請年（優(yōu)先權(quán)主張年）：2003～2012年）
注：2011年以后因為數(shù)據(jù)庫錄入延遲，PCT申請向各國轉(zhuǎn)移的時間差等原因，可能未涵蓋所有數(shù)據(jù)。?
中國以Si基板的技術(shù)開發(fā)為中心
按照基板材料統(tǒng)計專利申請數(shù)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)專利合計為497件（占在中國申請總數(shù)的25.2％）。而中國籍的申請數(shù)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(tǒng)計的Si基板專利的申請數(shù)量推移及比例（在中國大陸申請的專利，申請年（優(yōu)先權(quán)主張年）：2003～2012年）
注：2011年以后因為數(shù)據(jù)庫錄入延遲，PCT申請向各國轉(zhuǎn)移的時間差等原因，可能未涵蓋所有數(shù)據(jù)。
?
使用SiC（碳化硅）基板的技術(shù)專利方面，日本籍為284件（占在中國申請總數(shù)的50.4％），中國籍為84件（14.9％），使用GaN（氮化鎵）基板的技術(shù)專利方面，日本籍為268件（47.5％），中國籍為86件（15.2％）（圖4，圖5）。通過分析中日申請的基板材料專利可以看出，日本正在向開發(fā)SiC基板和GaN基板技術(shù)轉(zhuǎn)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(tǒng)計的SiC基板專利的申請數(shù)量推移及比例（在中國大陸申請的專利，申請年（優(yōu)先權(quán)主張年）：2003～2012年）
注：2011年以后因為數(shù)據(jù)庫錄入延遲，PCT申請向各國轉(zhuǎn)移的時間差等原因，可能未涵蓋所有數(shù)據(jù)。?
圖5：按申請人國籍統(tǒng)計的GaN基板專利的申請數(shù)量推移及比例（在中國大陸申請的專利，申請年（優(yōu)先權(quán)主張年）：2003～2012年）
注：2011年以后因為數(shù)據(jù)庫錄入延遲，PCT申請向各國轉(zhuǎn)移的時間差等原因，可能未涵蓋所有數(shù)據(jù)。?
MOSFET開發(fā)一舉取得進(jìn)展
按照元件種類（參照圖1（2））進(jìn)行統(tǒng)計，在MOSFET*元件專利方面，日本籍為679件（占在中國申請總數(shù)的26.9％），中國籍為677件（26.9％），數(shù)量基本相當(dāng)（圖6）。不過，在2008年之后，中國籍的申請數(shù)量開始增加，2011年之后的申請數(shù)量超過了日本籍。在IGBT*專利方面，日本籍為527件（44.9％），中國籍為267件（22.7％）（圖7）。中國的申請數(shù)量同樣是在2008年之后開始增加。
*MOSFET＝Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor的縮寫，可以高速開關(guān)，一般用作中小耐壓器件，應(yīng)用非常廣泛。
*IGBT＝Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫，能夠在高電壓、大電流環(huán)境下，以低導(dǎo)通電阻進(jìn)行工作。常用于空調(diào)等消費類家電，工業(yè)設(shè)備、汽車、鐵路。
圖6：按申請人國籍統(tǒng)計的MOSFET專利的申請數(shù)量推移及比例（在中國大陸申請的專利，申請年（優(yōu)先權(quán)主張年）：2003～2012年）
注：2011年以后因為數(shù)據(jù)庫錄入延遲，PCT申請向各國轉(zhuǎn)移的時間差等原因，可能未涵蓋所有數(shù)據(jù)。
圖7：按申請人國籍統(tǒng)計的IGBT專利的申請數(shù)量推移及比例（在中國大陸申請的專利，申請年（優(yōu)先權(quán)主張年）：2003～2012年）
注：2011年以后因為數(shù)據(jù)庫錄入延遲，PCT申請向各國轉(zhuǎn)移的時間差等原因，可能未涵蓋所有數(shù)據(jù)。?
由此可以看出，大約從2008年開始，MOSFET與IGBT都在中國掀起了研發(fā)熱潮。為了更詳細(xì)地進(jìn)行分析，我們比較了2012年MOSFET和IGBT的申請數(shù)量，日本籍的申請數(shù)量基本相同，而中國籍申請的MOSFET專利較多。從2008年～2012年期間中國籍申請專利的增加數(shù)量來看，也是MOSFET的數(shù)量較多。這可以認(rèn)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(xiàn)優(yōu)勢
按照申請人國籍統(tǒng)計每種制造工藝（參照圖1（3））專利的申請數(shù)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(shù)量少于中國籍。而在芯片焊接、引線鍵合和封裝處理等組裝方面，日本籍的申請數(shù)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)類別（制造工藝）和申請人國籍統(tǒng)計的申請數(shù)量（在中國大陸申請的專利，申請年（優(yōu)先權(quán)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(diào)查的結(jié)果表明，在功率半導(dǎo)體器件中，日本依然掌握著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和發(fā)電系統(tǒng)，日本應(yīng)當(dāng)面向這些用途進(jìn)行開發(fā)。
而在MOSFET領(lǐng)域，中國正在積極開展研發(fā)。由此可以預(yù)計，中國廠商會在今后全面進(jìn)軍MOSFET領(lǐng)域，價格競爭將會愈演愈烈。因此，為了防止卷入MOSFET領(lǐng)域的價格競爭，日本企業(yè)應(yīng)當(dāng)盡快轉(zhuǎn)型，轉(zhuǎn)而開發(fā)傳輸設(shè)備和工業(yè)設(shè)備、電力系統(tǒng)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商，在組裝上發(fā)揮優(yōu)勢，以確保在中國市場上的競爭力。（專利廳總務(wù)部企劃調(diào)查課 專利廳審查第四部審查調(diào)查室）
工商網(wǎng)監(jiān)
評論