近日，法國(guó)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)KnowMade最新發(fā)布的一份針對(duì)碳化硅（SiC）的知識(shí)產(chǎn)權(quán) （IP） 報(bào)告，全面介紹了全球最近的碳化硅專利申請(qǐng)活動(dòng)。在該報(bào)告中，KnowMade重點(diǎn)介紹了整個(gè)碳化硅供應(yīng)鏈中最新的專利動(dòng)態(tài)，并重點(diǎn)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(dòng)態(tài)。

激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和持續(xù)的地緣政治緊張局勢(shì)，促進(jìn)了整個(gè)碳化硅供應(yīng)鏈的專利增長(zhǎng)

自 2021 年以來(lái)，KnowMade 注意到與SiC器件相關(guān)的專利申請(qǐng)活動(dòng)中有趣的動(dòng)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?cái)U(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(dòng)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(qǐng)?jiān)絹?lái)越多的專利。與此同時(shí)，快速增長(zhǎng)的 SiC 市場(chǎng)的幾家先驅(qū)已經(jīng)加速了他們的專利活動(dòng)，預(yù)計(jì) SiC 行業(yè)領(lǐng)域?qū)⒂性S多挑戰(zhàn)者進(jìn)入（圖 1）。事實(shí)上，專利可以在競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中維護(hù) SiC 公司的市場(chǎng)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(jī)無(wú)疑是領(lǐng)導(dǎo)者，而從新的SiC專利申請(qǐng)?jiān)鲩L(zhǎng)來(lái)看，DENSO、ROHM、意法半導(dǎo)體、HITACH增長(zhǎng)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(shí)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(qǐng)量增長(zhǎng)方面也發(fā)揮了積極的作用，推動(dòng)了眾多企業(yè)在全球范圍內(nèi)（尤其是中國(guó)）建立更本地化的 SiC 供應(yīng)鏈。2019-2023年全球碳化硅專利申請(qǐng)量的年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)26%。2021 年至 2023 年期間，中國(guó)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(guó)家和地區(qū)當(dāng)中增長(zhǎng)更快的，同時(shí)也是專利申請(qǐng)量最多的。如果僅看2023年，在全球SiC 專利申請(qǐng)當(dāng)中，超過 70% 被都是來(lái)自于中國(guó)實(shí)體。

△圖2：功率SiC專利公布時(shí)間線（每年公布的發(fā)明數(shù)量）。

實(shí)際上，參與 SiC 研發(fā)活動(dòng)的中國(guó)公司和研究機(jī)構(gòu)的數(shù)量也在快速增長(zhǎng)，自 2022 年以來(lái)，中國(guó)擁有SiC 襯底專利的公司新增在了超過25個(gè)，擁有SiC器件專利新公司增長(zhǎng)了50 個(gè)。這種密集的本地生態(tài)系統(tǒng)使中國(guó)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(guó)在 SiC 晶圓市場(chǎng)帶來(lái)了激烈的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，這也為 SiC 晶圓供應(yīng)商提供了更有理由利用其專利來(lái)對(duì)抗其主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

垂直整合的 SiC 公司在整個(gè)供應(yīng)鏈中展示不同的 IP 戰(zhàn)略

一些 SiC 器件市場(chǎng)參與者正在投入大量資源來(lái)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(gè)步驟（從材料生長(zhǎng)到器件制造和封裝）整合到公司內(nèi)部。有趣的是，對(duì)他們?cè)谡麄€(gè)供應(yīng)鏈中的專利申請(qǐng)活動(dòng)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(lái)維護(hù)其在市場(chǎng)上的地位，但其他公司并未在整個(gè) 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(gè)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(dòng)。

報(bào)告還指出，這些SiC專利申請(qǐng)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(chǎng)對(duì)每家公司（美國(guó)、日本、歐洲、中國(guó)大陸、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣）的相對(duì)重要性。

這就是為什么在更新的 SiC 專利態(tài)勢(shì)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(gè)方面（地理細(xì)分、專利的法律地位、技術(shù)細(xì)分、 時(shí)間演變等）。這種方法可以檢測(cè)小信號(hào)，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(shuō)，深入研究主要參與者最近的專利申請(qǐng)可以為 SiC 公司的路線圖提供有價(jià)值的見解。

專利態(tài)勢(shì)分析：SiC 技術(shù)的戰(zhàn)略是什么？

《2024 年 SiC 專利態(tài)勢(shì)》報(bào)告的主要目標(biāo)是描述整個(gè) SiC 供應(yīng)鏈的全球?qū)＠?jìng)爭(zhēng)。該分析首先確定了整個(gè)供應(yīng)鏈中的主要 IP 參與者和申請(qǐng) SiC 相關(guān)專利的新來(lái)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(huì)被放置在 SiC 供應(yīng)鏈的每個(gè)部分：SiC 襯底（包括塊狀 SiC、裸片、生長(zhǎng)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(duì)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(duì)每項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行單獨(dú)的 IP 競(jìng)爭(zhēng)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(qǐng)。因此，溝槽式 MOSFET 最近已成為一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)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(qǐng)專利的公司。上述比較基于正在進(jìn)行的專利申請(qǐng)（包括已授權(quán)的專利和正在申請(qǐng)的專利）。

最后，該報(bào)告還對(duì) SiC 專利組合進(jìn)行了地理分析，以突出 SiC 公司知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略中的重要市場(chǎng)。專利受讓人根據(jù)其總部所在國(guó)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(guó)公司在國(guó)外提交的專利申請(qǐng)數(shù)量非常有限（不到 5%）。這表明，至少目前，大多數(shù)中國(guó)公司不打算挑戰(zhàn)中國(guó)境外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的領(lǐng)導(dǎo)地位。

順便說(shuō)一句，中國(guó)政府一直大力鼓勵(lì)中國(guó)公司的專利申請(qǐng)活動(dòng)，導(dǎo)致近年來(lái)提交了大量專利申請(qǐng)。2023 年全球公布的 SiC 專利申請(qǐng)中，超過 70% 被都是來(lái)自中國(guó)實(shí)體。這使得專利分析成為研究中國(guó)新興 SiC 技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)的有力工具，正如 KnowMade 之前的報(bào)告所示。例如，專利分析被證明對(duì)于早期識(shí)別新的中國(guó)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(jī)構(gòu)或外國(guó)公司）的關(guān)系（專利合作、專利轉(zhuǎn)讓）非常有幫助。