基于专利视角的人工晶体材料领域现状分析
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摘 要：人工晶体主要包括半导体材料、光电子材料、压电晶体材料、超硬材料等。随着社会需求的逐步增大，人工晶体以其优异的光学、电学、力学性能在高新技术领域得到了广泛应用。本文以《战略性新兴产业分类2018》所列重点产品为基础，从专利角度分析人工晶体材料发展趋势的变化，并提出对策建议。
关键词：人工晶体;专利;发展趋势;对策建议
中图分类号：G306 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）08-0235-02
人工晶体是指采用现代化的人工方法合成和培育的晶体，主要包括半导体材料、光电子材料、压电晶体材料、超硬材料等，具有优异的光学、电学、力学性能。我国正处在人工晶体材料大力发展的关键时期，半导体、集成电路等广泛应用于高新技术的各个领域。专利是反映一个国家或组织技术创新能力的重要指标，专利信息具有更新及时、描述详细等特点，在一定程度上比其他科技情报更加具有优势。同时，专利与市场接轨，具有法律效力，能够充分体现技术创新趋势和竞争关系。
依据《战略性新兴产业分类2018》中“人工晶体材料”部分涉及的重点产品，制定合理的检索策略，在国家知识产权局专利库中进行检索，时间范围为2009—2019年。以下从专利角度，对国内人工晶体材料领域专利申请量分布情况进行客观分析，同时给出对策建议。
1 我国人工晶体材料领域专利申请量概况
1.1 总体发展呈平稳上升趋势
2009—2019年共检索到国内专利100756件，其中发明专利79309件，实用新型21447件。每年发明专利申请量占比均高于实用新型，原因主要有2个，一是发明专利是研发实力的体现，更能体现申请人对知识产权保护的重视程度，二是由于发明专利授权时间较长，部分申请人会同时申请发明专利和实用新型，在发明专利授权时将实用新型宣布无效。如图1所示，全国近10年（发明专利从申请到公开最长需要18个月时间，囿于这种审查制度以及检索系统可能存在的更新时滞，导致2019年数据存在较大误差，不在分析范围之内，下同）专利申请量呈上升—平稳发展—上升趋势，在2009—2011年上升趋势明显，之后进入平稳期，2015年以后继续上升，平均年增长率10.5%。近几年来国内半导体厂商高速发展，对知识产权的重视程度也在不断提升，对专利申请量的增加起到了推动作用。
1.2 江苏、上海两省人工晶体技术发展较为迅速
对全国范围内各省份（市、地区）专利申请量进行分析，排名前20的省份（市、地区）专利申请量如图2所示。其中，江苏、上海两地专利申请量排在前2名，分别占全国专利总申请量的11.4%和9.5%，这与当地的经济发展状况与政策倾斜有直接关系。北京、中国台湾、广东专利申请量均在6000件以上，分列3～5名。
1.3外国企业纷纷来华布局
图3为人工晶体材料领域全国前10名申请人的专利申请量分布情况。中芯国际集成电路制造有限公司排在第1名，专利申请量5829件，这家上市公司是世界领先的集成电路晶圆代工企业之一，也是中国内地规模最大、技术最先进的积体电路晶圆代工企业，企业对知识产权十分重视，在国内该领域专利数遥遥领先。排在第2名的申请人是中国台湾积体电路制造股份有限公司，该公司是全球第一家、以及最大的专业集成电路制造服务（晶圆代工）企业，总部与主要工厂位于新竹科学园区。排在第3名的是1家韩国企业：三星电子株式会社，专利申请量2015件。此外还包括4家日本企业，分别是瑞萨电子株式会社、株式会社东芝、三菱电机株式会社、株式会社半导体能源研究所;1家德国企业：英飞凌科技股份有限公司;1家国内企业：爱思开海力士有限公司;1个科研院所：中国科学院微电子研究所。前10名单位中有6家为外国企业，可见国内市场潜力巨大，同时也体现出外国企业占领中国市场的意图。
G02F 用于控制光的强度、颜色、相位、偏振或方向的器件或装置，例如转换、选通、调制或解调，上述器件或装置的光学操作是通过改变器件或装置的介质的光学性质来修改的;用于上述操作的技术或工艺;变频;非线性光学;光学逻辑元件;光学模拟/数字转换器
1.4 半导体器件申请量占据人工晶体材料领域半壁江山
人工晶体材料领域专利按照主IPC部进行分类，在8个大类均有涉及，占比情况依次为H（电学）57.5%，C（化学、冶金）20.0%，G（物理）10.4%，B（作业、运输）8.4%，F（机械工程、照明、加热）2.7%，A（农业）0.8%，E（固定建筑物）0.2%，D（纺织、造纸）1.0%。通过对IPC分类进行细化，可以更加精准地确定重点产品的分类。将专利申请量按主IPC小类进行分析，分布情况如图4所示，参考表1释义可知，H01L（半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件）小类占据了绝对优势，专利申请量49501件，占比49.1%。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等领域都有应用，无论从科技或是经济发展的角度来看，其重要性都是非常巨大的。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，其中硅以其储量丰富，价格低廉、性能良好等诸多优点，成为电子行业最常见的基础原料。专利申请量在2000件以上的还包括C30B（单晶生长）、H01S（利用受激发射的器件）和C01B（非金属元素;其化合物）。
2 对策建议
通过专利布局可见，我国人工晶体材料研发虽起步较晚，但发展速度快，其中半导体结构、晶体管等相关专利申请量巨大，然而其中不乏日、韩等国外企业的在华专利。人工晶体的发展决定着我国电子工业在未来的发展状况，因此研制高附加值产品成为抢占市场的重中之重，现提出对策建议如下。
2.1加大人才投入强度
在政策上适当倾斜，完善柔性引才机制，创新人才激励制度，重点引进海内外碳化硅、集成电路创新创业高层次人才。鼓勵重点企业充分利用国际创新资源，开展人才交流与国际培训，积极参与国际分工合作。
2.2 强调自主研发的重要性
在大直径单晶与制片[1]、小直径硅片质量、完善硅基材料产业链、研发超高亮度红绿蓝光材料以及光通信材料[2]等方面加大研发力度。保持代工产量优势的同时强调自主研发的重要性，培育和锻炼本土人才，促进相关学科建设的完善与发展，为产业发展提供智力支撑，逐步摆脱部分产品依赖进口的局面[3]。
2.3 加强产学研合作
注重机制创新，积极引导和鼓励各个创新主体加强产学研深度合作，建立利益共享、风险共担的产学研合作机制。加强大专院校、科研院所与企业的合作，探索多种合作运营模式，充分活跃技术交易活动，实现技术成果市场利益最大化。
参考文献
[1] 易晓剑.我国半导体硅材料工业现状及发展对策[J].湖南有色金属，2004（2）：33-34.
[2] 朱亚旗.新型半导体材料的性能分析及其应用研究[J].科学技术创新，2019（18）：30.
[3] 刘碧玛.中国硅材料行业如何提高竞争力[J].中国金属通报，2003（9）：2-3.
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