从专利申请大数据看半导体陶瓷创新态势

黄桂花 ，余祖发 ，周婧 ，鄢春根 ，景普国

（1.江西省陶瓷知识产权信息中心，江西 景德镇 333001；2.景德镇陶瓷大学知识产权信息服务中心，江西 景德镇 333001）

1 前言

半导体陶瓷是电导率约在10-6～10-5S/m具有半导体特性的陶瓷［1］。其电导率因温度、声音、磁场、气氛、色度、压力等物理条件的变化而发生显著变化，从而能执行某种特定的指令和完成某种艰苦恶劣环境下的工作。基于此，可以将外界环境物理量的变化变为我们所需要的各种特定信号，制成用途各异的敏感陶瓷元件、陶瓷传感器等。它一般分为热敏陶瓷、压敏陶瓷、光敏陶瓷、气敏陶瓷、色敏陶瓷、湿敏陶瓷等。

随着现代通讯、计算机技术、智能手机、智能驾驶等人工智能的高速发展，半导体陶瓷作为敏感元器件的关键材料［2］，已成为当今世界迅速发展起来的高新技术产业之一，从其研究开发到规模化生产，已涉及到物理学、化学、材料科学与工程等多种学科，由此可见半导体陶瓷属技术密集和知识密集型产业［3］。日本半导体陶瓷产品在世界市场上占绝对优势地位，美国、韩国、德国也占有相当比重。相比之下我国半导体陶瓷虽然起步较晚，产品性能、制作工艺水平和国际先进水平相比还有明显差距，但这几年也进入专利申请量世界排名前三的行列，尤其是随着数字时代的到来，加速了我国电子工业、化学工程、汽车工业、人工智能的发展，对具有敏感、传感特性的半导体陶瓷的要求愈来愈高，给我国半导体陶瓷的快速发展创造了许多利好条件。

2 半导体陶瓷全球专利申请趋势分析

此次分析获取的样板数据为92580件，是全球截止2019年5月31日共同申请的半导体陶瓷专利，其中在华19431件，国外申请73149件。其申请趋势如图1所示，从图中可以看出1940年至1961年是全球半导体陶瓷研发的起步阶段，进入1968年后全球在这一领域的专利活动频率有所提高，之后几年申请量都只是小幅上升，这种发展态势一直维持到1989年，进入1989年后全球半导体陶瓷专利申请量迎来了快速增长阶段，到2012年全球半导体陶瓷专利申请出现第一个峰值，时年申请专利3835件，这一时间节点，正是20世纪80年代扫描隧道显微技术和原子力显微镜技术的面世与应用，提速了纳米技术的发展，实现了人们在原子、分子和纳米粒度上的自如操控，制造出了具有全新功能的敏感、传感材料与器件，于是以碳60碳纳米管为代表的纳米材料以及半导体量子点、量子线材及其量子器件的研究，成为材料科学的热点研发领域，在国际上掀起了纳米科技的研究高潮，催生了基于量子力学原理的新一代半导体微结构材料、器件［4］、电路和系统巅峰式的发展。说明科技创新是服务于社会发展的需要，其原动力是来自工业技术的进步。

图1 全球关于半导体陶瓷专利逐年申请趋势图

3 国内各省市在半导体陶瓷领域专利申请人类型分析

专利申请类型包括三个方面：高等院校科研院所、企业、个人。表1是国内32个省市申请人类型分析一览表，从表中可以看出半导体陶瓷领域我国各省市申请人类型情况。

这些年我国有32个省市在半导体陶瓷领域有专利活动且都申请了专利。其中申请量在100件以上的有22个省市，申请量1000件以上的有江苏、广东二省，申请量2000件以上只有江苏省。进入前十强的省市分别是:广东、江苏、北京、上海、浙江、四川、山东、安徽、陕西、湖北。其中广东拥有2181件，位居第一；江苏拥有2093件，位居第二；北京拥有1296件，位居第三；上海拥有1109件，位居第四；浙江拥有1067件，位居第五；四川拥有602件，位居第六；山东拥有502件，位居第七；安徽拥有469件，位居第八；陕西拥有426件，位居第九；湖北拥有386件，位居第十。不难看出，进入前十名的省市有经济发达的地区，也有经济欠发达地区，说明我国地区经济正在进行结构性的重组，经济技术差距正在初步缩短。可见一个新型产业的兴起，是经济社会格局改变的契机。

从表1国内32个省市申请人类型分析一览表中可以看出前十强省市的详情，位居榜首的广东省申请的2181件中，企业申请了1700件，占比77.9%，位居第二的江苏省申请的2093件中，企业申请了1504件，占比71.9%,位居第三的北京市申请的1296件中，企业申请了545件，占比42.1%,位居第四的上海市申请的1109件中，企业申请了690件，占比62.2%,位居第五的浙江省申请的1067件中，企业申请了592件，占比55.5%,等等。这组数据表明广东省有77.9%的半导体陶瓷专利掌握在企业手中，江苏省有71.9%的半导体陶瓷专利掌握在企业手中,由此可见近年来，江苏、广东越来越多的企业随着国内科技创新氛围的浓厚和实施知识产权战略法制环境的改善，开始重视利用专利制度来保护自身的创新技术，并希望通过专利技术的独占来改变企业在行业的地位，占领更高的市场份额，而有目标、有规划、有策略地开展各项专利活动、构筑保护网络，来提升企业在市场活动中的竞争力。这点也可从表1国内各省市申请人类型分析一览表中的各省市专利活跃度得到佐证。

表1 国内各省市申请人类型分析一览表

图2 半导体陶瓷发明专利法律状态分析图

4 发明专利法律状态分析

从对样本数据的分析来看，半导体陶瓷专利申请被公开有326件，占总量的2.39%；授权有5032件，占总量的32.93%；在审2844件，占总量的20.87%；进入实质审查的有2518件，占总量的18.48%；驳回1018件，占总量的7.47%；撤回2576件，占总量的20.23%；放弃100件，占总量的0.73%；权利终止1875件，占总量的13.76%。

图2是半导体陶瓷发明专利法律状态分析图，从图中可以看出失效为5749件，占总量的42.19%；有效5032件，占总量的36.93%，失效高出有效5.26个百分点，说明在半导体陶瓷领域技术更新快，产品或服务更新换代频率高。专利的无效就意味着技术垄断的地位被打破，专利所载技术方案，将可以被公众无偿使用。老产品将会被淘汰，其所占市场份额将被新技术和新产品挤占。

专利失效的原因大致有：未交年费、保护期届满、公布后撤回、驳回或放弃等，这种类型专利可能由于当时产品具备市场竞争力，而后随着产品的更新换代，其市场价值得不到特别的体现，故而专利权人放弃缴纳年费而失效，但这对于行业内的中小企业仍具备参考价值，对于其它半导体陶瓷行业专利失效原因，如：避免重复授权、视为放弃、专利权的无效宣告和全部撤销，占比较少。对于这些失效专利所承载的技术方案，小微企业是可以免费使用的，不仅省去转让费，而且可以把它作为基础技术进行再度开发，缩短企业专利活动周期。

有效占比达36.93%；在审2844件，占总量的20.87%；进入实质审查的有2518件，占总量的18.48%。这些有效专利的存在是实现专利运营的重要前提，有效专利数量越多，质量越高，可以增加运营者的市场运营资本、商业谈判筹码，增加受益机会，提高运营受益。

5 专利活动密集区分析

通过对半导体陶瓷进行专利密集区——国际专利分类号IPC分析，可以明确全球专利活动最为活跃的技术区域；了解创新的热点领域；了解半导体陶瓷行业专利活动领军企业所关注的技术领域和发展动态，作为创新主体投资技术创新立项的决策依据之一。表2是半导体陶瓷专利密集区分析一览表，从表中可以看出半导体陶瓷专利密集区在H01L21、H01L23、H01L33、H01L25、H01L29、H0L27、H05K1、H05K3、H01G4、H01C7 这些技术领域。

（1）H01L21专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备，集聚了39496件专利，成为热点研发的技术领域，其中：H01L21/304机械处理，例如研磨、抛光、切割［2］，集聚了3072件专利，H01L21/28用H01L 21/20至H01L 21/268各组不包含的方法或设备在半导体材料上制造电极的［2］，集聚了2283件专利。

表2 专利密集区IPC分析一览表

（2）H01L23半导体或其他固态器件的零部件，集聚了35969件专利成为热点研发技术领域，其中：H01L23/31按配置特点进行区分的［5］，集聚了4080件专利，H01L23/00半导体或其他固态器件的零部件，集聚了2901件专利，H01L23/498引线位于绝缘衬底上的，集聚了2775件专利。

（3）H01L33具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的专门适用于光发射，如红外线发射的半导体器件；制造或处理这些半导体器件或其部件所特有的方法或设备；这些半导体器件的零部件，集聚了14644件专利成为热点研发技术领域，其中：H01L33/62向该半导体导入或自该半导体导出电流的装置，例如引线框架、焊线或焊球，集聚了4306件专利，H01L33／64热吸收或冷却元件，集聚了2962件专利，H01L33／50波长转换元件,集聚了2209件专利。

（4）H01L25由多个单个半导体或其他固态器件组成的组装件，集聚了2950件专利成为热点研发技术领域，其中：H01L25/075包含在H01L 33/00组类型的器件，集聚了3515件专利，H01L25/18包含在H01L 27/00至H01L 51/00各组中两个或多个同一大组的不同小组内的类型的器件，集聚了1023件专利，H01L25/00由多个单个半导体或其他固态器件组成的组装件，集聚了1320件专利。

（5）H01L29专门适用于整流、放大、振荡或切换，并具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的半导体器件；具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒，例如PN结耗尽层或载流子集结层的电容器或电阻器；半导体本体或其电极的零部件，集聚了8543件专利成为热点研发技术领域，其中：H01L29/00整流、放大、振荡或切换的半导体器件，集聚了2082件专利，H01L29/40按其电极特征区分的，集聚了1836件专利，H01L29/786薄膜晶体管，集聚了1530件专利。

6 在华创新主体分析

进行创新主体的分析，有助于掌握业内同行的研发动态；有助于寻找实施知识产权方面的战略合作伙伴；有助于产业转型的招商引资；有助于企业的产品或服务升级换代，缩短研发周期；有助于了解竞争对手的专利活动情况。

6.1 在华高校科研院所申请人分析

这些年半导体陶瓷行业在华高校科研院所申请专利进入前20强分别是：吉林大学89件；清华大学56件；浙江大学55件；财团法人工业技术研究院45件；华中科技大学37件；上海大学35件；山东大学29件；华南理工大学29件；电子科技大学27件；哈尔滨工业大学26件；北京大学26件；北京工业大学24件；长春工业大学23件；西安交通大学23件；天津大学22件；上海交通大学21件；复旦大学18件；中南大学17件；东南大学17件；南京大学16件；中国计量科学研究院15件；中山大学14件；中国科学院大连化学物理研究所14件；昆明理工大学14件；江苏大学14件；杭州电子科技大学14件；中国科学院微电子研究所13件。表3为在华高校科研院所专利活动一览表。

6.2 高校科研院所专利平均被引次数分析

专利被引次数是衡量专利质量的指标，是样本专利被后续专利引用的次数［5］，专利被引次数的高低可以说明如下二个方面的问题：①作为后续专利的基础专利技术的影响力，即对后续专利技术创新的贡献，②作为受法律保护的现有技术其法律功能，即对后续专利权限的限制。半导体陶瓷行业高校科研院所专利平均被引次数前十强的分别是：电子科技大学2.33次；中国科学院大连化学物理研究所2.14次；复旦大学2.00次；山东大学1.93次；上海大学1.54次；浙江大学1.49次；华南理工大学1.21次；哈尔滨工业大学1.08次；西安交通大学1.04次；杭州电子科技大学1.00次。这组数字表明电子科技大学和中国科学院大连化学物理研究所的专利质量较高，对后续专利的影响较大。

7 在华专利运营分析

专利运营是促进优化企业创新资源的整合和资源配置结构的优化，从而实现专利市场经济价值最大化的行为。是企业为获得与保持市场竞争优势，运营专利制度提供的专利保护手段及专利信息，谋求获取最佳经济效益的总体性谋划。

而今专利运营方式主要包括专利的布局、组合、托管、转让、许可、质押、融资、作价入股、构建专利池、形成技术标准、专利诉讼等。

对于企业而言，所处的不同发展阶段应该选择与之适应的专利运营方式。对于初创型企业，其专利运营的主要方向应当是专利申请、专利布局；当该企业进入产品市场拓展阶段，就需要对专利进行组合、转让、许可；当企业成长为龙头甚至跨国公司，需要专利组合、质押融资、股权投资；当企业发展到产业阶段，应当积极考虑构建专利池、参与技术标准、许可转让谈判。华为成长为全球专利运营企业，有许多值得国内企业的借鉴之处。其一就是华为将专利资产视为专利运营的基础，并有着面向商业的专利申请策略，注重专利数量和专利质量；其二是有一个懂技术、懂专利、懂金融的专家团队；其三是有多元化的专利运营手段。图3是半导体陶瓷领域在华专利转让、许可、质押发展趋势分析，从图中可以看出这几年半导体陶瓷领域在华专利转让时一路波折上升，2017年是转让最多的一年，时年总共有297项专利权被转让，许可的专利数量一直在低位徘徊。

专利转让是拥有专利申请权和专利权人把专利申请权和专利权让给他人的一种法律行为。《中华人民共和国专利法》规定：专利申请权和专利权可以转让。全民所有制单位转让专利申请权或者专利权，必须经上级主管机关批准；中国人（或单位）向外国人转让专利申请权或专利权，必须经国务院有关主管部门批准。转让专利申请或专利权的当事人必须签订书面合同，经专利局登记和公告后生效。专利转让包括出售、折股投资等多种形式。表4半导体陶瓷转让人/受让人排名列表，从列表中可知这些年来半导体陶瓷领域专利权转让的转让人和受让人。

表3 在华高校科研院所专利活动业绩一览表

8 结论

近年来，随着实施科教兴国战略的全面开展，我国实施知识产权的战略在稳步推进，在《国家知识产权战略纲要》的引领下，各省、市、地区制订了相应的政策法规来推进本辖区专利、商标、版权等事业的顺利进行。国家对专利申请和转化制定了一系列的鼓励政策，并于2013年启动了专利运营战略，在这种利好政策环境下，各行各业的科技创新、知识产权战略、国外市场布局能力都得到了快速的发展，对半导体陶瓷来说，亦是如此。从以上几项分析可以得出，半导体陶瓷的专利活动具有如下几个特点。

8.1 全球半导体陶瓷专利活动最早较为活跃的年份是2012年，时年全球申请专利3835件，这一时间节点，正是扫描隧道显微术和原子力显微镜技术的面世与应用，提速了人类社会对全新功能的敏感、传感材料与器件的需要，于是以碳60、碳纳米管为代表的纳米材料以及半导体量子点、量子线材及其量子器件的研究，成为材料科学的热点研发领域，在国际上掀起了纳米科技的研究高潮，催生了基于量子力学原理的新一代半导体微结构材料、器件、电路和系统巅峰式的发展。说明科技创新是服务于社会发展需要的，其原动力是来自工业技术进步的需要。

8.2 半导体陶瓷的失效专利为42.19%；有效专利为36.93%，失效专利高出有效专利5.26个百分点，可见在半导体陶瓷领域技术更新快，产品或服务更新换代频率高。专利的无效就意味着技术垄断的地位被打破，专利所载技术方案，将可以被公众无偿使用。老产品将会被淘汰，其所占市场份额将被新技术和新产品挤占。说明在这一领域要想得到稳步发展，科研创新不可懈怠。

8.3 半导体陶瓷领域我国各省市进入前十强的省市有经济发达的地区，也有经济欠发达地区，并且广东省和江苏省大部分的半导体陶瓷专利掌握在企业手中,说明我国地区经济正在进行结构性的重组，经济技术差距正在初步缩短，可见一个新型产业的兴起，是经济社会格局改变的契机。随着国内科技创新氛围的浓厚和实施知识产权战略法制环境的改善，企业开始重视利用专利制度来保护自身的创新技术，并希望通过专利技术的独占来改变企业在行业的地位，占领更高的市场份额。

8.4 这些年半导体陶瓷领域在华专利转让比较活跃，2017年是转让最多的一年，时年总共有297项专利权被转让。而专利许可的数量一直在低位徘徊，可见半导体陶瓷的在华专利营运是个瓶颈性的问题，有待加强。

专利运营是专利权拥有者将专利这个无形资产转变为经济价值的过程。是以独占性的专利权为运营对象［6］，在专利法及相关的法律框架内，以市场化运作模式，将专利的创造、布局、运筹、转化等嵌入企业的产业链、价值链和创新链的运作过程中，促进企业创新资源的整合和企业资源配置结构的优化，从而实现专利经济价值的最大化，是企业为获得与保持市场竞争优势，运营专利制度所提供的专利保护手段，寻求专利技术的最佳经济效益的总体性谋划。

图3 在华专利转让、许可趋势分析

表4 半导体陶瓷转让人排名列表