近日，法國市場研究機構KnowMade最新發布的一份針對碳化硅（SiC）的知識產權 （IP） 報告，全面介紹了全球最近的碳化硅專利申請活動。在該報告中，KnowMade重點介紹了整個碳化硅供應鏈中最新的專利動態，并重點介紹了SiC行業內一些采用垂直整合模式（IDM）的主要公司的專利動態。
激烈的市場競爭和持續的地緣政治緊張局勢，促進了整個碳化硅供應鏈的專利增長
自 2021 年以來，KnowMade 注意到與SiC器件相關的專利申請活動中有趣的動態。例如，2023 年披露的SiC發明專利數量比 2021 年高出了 50% 以上。此外，一些現有專利持有人有效地擴大了其碳化硅發明的覆蓋范圍。隨著 SiC 功率器件在電動汽車 （EV） 中大規模采用的前景，SiC 公司開始在該行業的戰略區域申請越來越多的專利。與此同時，快速增長的 SiC 市場的幾家先驅已經加速了他們的專利活動，預計 SiC 行業領域將有許多挑戰者進入（圖 1）。事實上，專利可以在競爭激烈的環境中維護 SiC 公司的市場地位方面發揮關鍵作用。
如圖1，在全球SiC相關專利擁有者當中，三菱電機無疑是領導者，而從新的SiC專利申請增長來看，DENSO、ROHM、意法半導體、HITACH增長都比較快。
△圖 1：專利受讓人在 SiC 功率器件專利格局中的知識產權領導地位
在中美貿易戰的影響下，在最近的SiC專利申請量增長方面也發揮了積極的作用，推動了眾多企業在全球范圍內（尤其是中國）建立更本地化的 SiC 供應鏈。2019-2023年全球碳化硅專利申請量的年復合增長率高達26%。2021 年至 2023 年期間，中國參與者披露的SiC發明專利數量增加了約 60%（圖 2），是全球主要國家和地區當中增長更快的，同時也是專利申請量最多的。如果僅看2023年，在全球SiC 專利申請當中，超過 70% 被都是來自于中國實體。
△圖2：功率SiC專利公布時間線（每年公布的發明數量）。
實際上，參與 SiC 研發活動的中國公司和研究機構的數量也在快速增長，自 2022 年以來，中國擁有SiC 襯底專利的公司新增在了超過25個，擁有SiC器件專利新公司增長了50 個。這種密集的本地生態系統使中國能夠快速解決 SiC 晶圓行業的自主問題。然而，隨著 SiC 晶圓的持續供應過剩，中國在 SiC 晶圓市場帶來了激烈的價格競爭，這也為 SiC 晶圓供應商提供了更有理由利用其專利來對抗其主要競爭對手。
垂直整合的 SiC 公司在整個供應鏈中展示不同的 IP 戰略
一些 SiC 器件市場參與者正在投入大量資源來建立 SiC 技術的垂直集成制造基礎設施。這些公司在 SiC 行業采用了集成器件制造商 （IDM） 商業模式，旨在將 SiC 制造的每個步驟（從材料生長到器件制造和封裝）整合到公司內部。有趣的是，對他們在整個供應鏈中的專利申請活動的比較，凸顯了 SiC 技術的 IP 戰略差異很大。雖然某些公司嚴重依賴專利來維護其在市場上的地位，但其他公司并未在整個 SiC 供應鏈中（SiC襯底、SiC器件、封裝和模塊、電路和應用）顯著發展其專利組合（圖 3）。
比如，英飛凌、羅姆、Wolfspeed在整個SiC供應鏈當中都有豐富的專利的布局。相比之下，Coherent、三安光電、意法半導體、SK集團則主要布局了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、電路和應用方面。
圖 3：SiC 供應鏈中主要垂直整合 IDM 的 IP 活動。
報告還指出，這些SiC專利申請的地理分布也反映了 SiC IDM 公司之間的一些差異，突出了不同市場對每家公司（美國、日本、歐洲、中國大陸、韓國和中國臺灣）的相對重要性。
這就是為什么在更新的 SiC 專利態勢分析中采用的策略之一，包括關注少數主要參與者，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方面（地理細分、專利的法律地位、技術細分、 時間演變等）。這種方法可以檢測小信號，例如最近涉及的新區域或新技術領域（超結器件、溝槽式 SiC MOSFET 等）。也就是說，深入研究主要參與者最近的專利申請可以為 SiC 公司的路線圖提供有價值的見解。
專利態勢分析：SiC 技術的戰略是什么？
《2024 年 SiC 專利態勢》報告的主要目標是描述整個 SiC 供應鏈的全球專利競爭。該分析首先確定了整個供應鏈中的主要 IP 參與者和申請 SiC 相關專利的新來者，從分立SiC 到使用 SiC 器件的電路和系統。重要的是，由于與封裝、模塊、電路和應用相關的專利往往涵蓋的不僅僅是單一的半導體技術，因此必須在下游供應鏈中調整選擇范圍（圖 4）。
圖 4：SiC 專利選擇和分類的方法。
一旦選擇了 SiC 專利，它們就會被放置在 SiC 供應鏈的每個部分：SiC 襯底（包括塊狀 SiC、裸片、生長裝置、精加工、切片、外延片）、SiC 功率器件、封裝、模塊、電路和應用。例如，對于 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，以便對每項技術進行單獨的 IP 競爭分析。分析指出，SiC 專利領域的大多數公司都已將溝槽式 MOSFET 集成到其技術路線圖中（圖 5），從而加速了該領域的專利申請。因此，溝槽式 MOSFET 最近已成為一個競爭日益激烈的 IP 領域。
△圖 5：在溝槽式 SiC MOSFET 和平面 SiC MOSFET 上申請專利的公司。上述比較基于正在進行的專利申請（包括已授權的專利和正在申請的專利）。
最后，該報告還對 SiC 專利組合進行了地理分析，以突出 SiC 公司知識產權戰略中的重要市場。專利受讓人根據其總部所在國家和地區進行劃分，從而能夠研究 SiC 技術的當地生態系統。結合這些不同的方法，分析表明，中國公司在國外提交的專利申請數量非常有限（不到 5%）。這表明，至少目前，大多數中國公司不打算挑戰中國境外競爭對手的領導地位。
順便說一句，中國政府一直大力鼓勵中國公司的專利申請活動，導致近年來提交了大量專利申請。2023 年全球公布的 SiC 專利申請中，超過 70% 被都是來自中國實體。這使得專利分析成為研究中國新興 SiC 技術生態系統的有力工具，正如 KnowMade 之前的報告所示。例如，專利分析被證明對于早期識別新的中國公司、描述他們的技術發展以及解釋他們與其他參與者（如研究機構或外國公司）的關系（專利合作、專利轉讓）非常有幫助。
