碳化硅专利分析显示中国发展迅速，以及供应链上主要垂直整合公司的近期活动

法国索菲亚·安提波利斯 – 2024 年 12 月 16 日 │ 继 2022 年碳化硅 (SiC) 专利布局 [1] 之后，KnowMade 发布了一份，为全球近期的碳化硅专利活动提供了全面的视角。在此报告中，KnowMade 重点介绍了整个碳化硅供应链中最新的知识产权动态，并重点关注碳化硅行业内一些采用垂直整合模式的主要公司的知识产权活动。

日益激烈的市场竞争及持续的地缘政治紧张局势推动了整个碳化硅供应链的知识产权活动

自 2021 年以来，KnowMade 注意到碳化硅器件专利申请活动相关的有趣动态。例如，2023 年公开的发明数量比 2021 年高出 50% 以上。此外，几位现任专利持有人有效地扩大了其碳化硅发明的保护范围。随着电动汽车 (EV) 大规模采用碳化硅功率器件的前景，碳化硅公司开始在该行业的战略区域申请越来越多的专利。与此同时，面对快速增长的碳化硅市场，几家先锋加快了他们的知识产权活动，估计将有许多挑战者进入碳化硅行业格局（图 1）。事实上，在竞争激烈的环境中专利可以发挥关键作用，确立碳化硅公司的市场地位。

图 1：碳化硅功率器件专利格局中专利权人的知识产权领导地位 [2]。

对近期专利活动的加速，中美贸易战也起到了一定作用。它支持世界各地（尤其是在中国）建立更加本地化的碳化硅供应链。于2021 年至 2023 年间，中国企业公开的发明数量增长了约 60%（图 2）。实际上，参与碳化硅活动的中国公司和研究机构的数量也在快速增长。自 2022 年以来，碳化硅基板的知识产权新来者超过 25 人，碳化硅器件的知识产权新来者约 50 人。这种密集的本地生态系统让中国能够迅速解决碳化硅晶圆行业的短缺问题。然而，通过引发碳化硅晶圆的长期供应过剩，在碳化硅晶圆市场中国带来了激烈的价格竞争，这让碳化硅晶圆供应商更有理由利用其专利来对抗主要竞争对手。

图 2：功率碳化硅专利公布时间表（每年公布的发明数量）。

垂直整合的碳化硅公司在整个供应链中展现出不同的知识产权策略

多家碳化硅器件市场参与者正在投入大量资源，建立垂直整合的碳化硅技术制造基础设施。在碳化硅行业，这些公司采用集成设备制造商（IDM）业务模式，将碳化硅制造的每个步骤（从材料生长到器件制造和封装）都融入公司内部。有趣的是，与它们在供应链中的知识产权活动相比，可以发现到碳化硅技术的知识产权战略存在很大差异。虽然某些公司严重依赖专利来确立其市场地位，但其他公司并未在整个碳化硅供应链中显着发展其专利组合（图 3）。专利申请的地理分布也显示出碳化硅集成设备制造商（IDM）之间的一些差异，凸显出不同市场对每家公司的相对重要性（美国、日本、欧洲、中国、韩国和台湾）。

这就是为什么在最新的中所采用的策略之一是关注某些关键参与者，即 Wolfspeed、Infineon、onsemi、Rohm、SK、STMicroelectronics、Coherent（及其许可权方 General Electric），以绘制出包括其专利组合各个方面（地理分布、专利法律状态、技术细分、时间演变等）的知识产权概况。如此可以检测出如最近涉足新地区或新技术领域（如超结器件、沟槽碳化硅MOSFET 等）的小信号。也就是说，深入研究关键参与方最近的专利申请可以为碳化硅公司的发展路线图提供有价值的见解。

图 3：碳化硅供应链中主要垂直整合集成设备制造商（IDM）的知识产权活动。

专利格局分析：碳化硅技术的策略是什么？

《2024 年碳化硅专利格局报告》的主要目标是针对整个 碳化硅供应链中的全球专利竞争做出描述。该分析首先要确定出，从块体碳化硅到使用碳化硅器件的电路和系统方面，整个供应链中申请碳化硅相关专利的主要知识产权参与者和新进方。重要的是，由于与封装、模块、电路和应用相关的专利往往不仅仅涵盖单一的半导体技术，因此必须在下游供应链中调整选择范围（图 4）。

图 4：碳化硅专利选择和分类方法。

一旦碳化硅专利被选定，它们就会被定位到碳化硅供应链的各个部分：碳化硅衬底（包括块状碳化硅、裸晶圆、生长装置、精加工、切片、外延晶圆）、碳化硅功率器件、封装、模块、电路和应用。例如，对于碳化硅功率器件，专利分析被分为二极管、MOSFET 和其他碳化硅器件。此外，碳化硅MOSFET 碳化硅专利被分为平面 MOSFET 专利和沟槽 MOSFET 专利，以便对每种技术进行单独的知识产权竞争力分析。分析指出，碳化硅专利领域中的大多数公司已将沟槽 MOSFET 纳入其技术路线图（图 5），从而加速了该领域的专利申请。因此于近年来导致沟槽 MOSFET成为竞争日益激烈的知识产权领域。

图 5：已申请沟槽碳化硅MOSFET 和平面碳化硅MOSFET 专利的公司。此比较基于有效专利申请（包括

已授予的专利和正在申请的专利）。

最后，碳化硅专利组合还从地理角度进行分析，以突出碳化硅公司知识产权战略中的重要市场。 专利权人根据其公司总部所在国家进行划分，从而可以研究本地碳化硅技术生态系统。结合这些不同的方法，分析显示，中国公司在国外提交的专利申请数量非常有限（不到 5%）。它表明，至少目前，大多数中国公司不打算对中国以外竞争对手的领导地位进行挑战。

顺便一提，中国政府一直大力鼓励中国公司的专利申请活动，导致近年来提交了大量专利申请。2023 年全球发布的碳化硅专利申请中，超过 70% 分配给了中国实体。正如 KnowMade 之前的出版物 [3] 所示，这使得专利分析成为研究中国碳化硅技术新兴生态系统的有力工具。例如，专利分析对于早期识别新的中国公司、描述其技术发展以及解释其与其他参与者（例如研究机构或外国公司）之间的关系（专利合作、专利转让）非常有帮助。

自 2018 年以来KnowMade一直在研究碳化硅技术，多年来将其专利分析扩展到整个碳化硅供应链。除了专利态势分析报告外，KnowMade 还提供，包括碳化硅技术的季度更新，以及根据您的市场和您在价值链中的位置，灵活地专注于最关键的方面。

[1] Silicon Carbide (SiC) patent landscape 2022 (2022 年碳化硅专利布局)，KnowMade，2022 年 5 月

[2] 第 6 章 – 案例研究，碳化硅技术，Maurizio Di Paolo Emilio 等，Springer，2024 年，

[3] Silicon Carbide (SiC) patents support the emergence of a complete domestic supply chain in China, KnowMade，2022 年1月

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 在 KnowMade，Rémi Comyn 博士担任复合半导体和电子领域高级分析师。他拥有与法国索菲亚安提波利斯 CRHEA-CNRS和加拿大魁北克舍布鲁克大学合作的法国尼斯索菲亚安提波利斯大学的物理学博士学位。Rémi 之前曾在复合半导体研究实验室担任研究工程师。

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