受下一代電信和國防應(yīng)用需求推動(dòng)，射頻（RF）氮化鎵（GaN）領(lǐng)域的專利申請持續(xù)增長

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，由于電信和國防應(yīng)用的需求推動(dòng)，RF GaN市場正以驚人的速度快速增長。預(yù)計(jì)RF GaN市場規(guī)模將從2019年的7.4億美元增長到2025年的20億美元以上，復(fù)合年增長率（CAGR）為12%。在本報(bào)告中，法國著名知識產(chǎn)權(quán)研究公司Knowmade的半導(dǎo)體技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)對基于GaN的RF電子產(chǎn)品的全球?qū)＠F(xiàn)狀進(jìn)行了全面的調(diào)研和分析，覆蓋了從外延片到RF半導(dǎo)體器件、電路、封裝、模塊和系統(tǒng)的整個(gè)價(jià)值鏈。

Knowmade分析師檢索、篩選并分析了全球范圍內(nèi)截至2020年8月公布的6300多項(xiàng)專利，包括了500多個(gè)不同專利申請人提交的3000多個(gè)發(fā)明專利家族。與2019年版報(bào)告相比，這份最新版報(bào)告檢索分析的專利家族數(shù)量增加了2倍，新申請人的數(shù)量增加了100多位。

根據(jù)專利家族數(shù)量排名的RF GaN專利申請人

第一批RF GaN專利申請始于20世紀(jì)90年代。自2004年起，RF GaN領(lǐng)域的專利申請開始上升，并從2015年開始顯著加速增長?，F(xiàn)在，RF GaN領(lǐng)域的專利申請主要受到兩個(gè)因素的驅(qū)動(dòng)：（1）來自中國的專利申請；（2）專利布局逐步向價(jià)值鏈下游延伸。自2015年以來，來自中國的RF GaN專利申請一直在加速。尤其是過去兩年，我們注意到來自中國的專利申請數(shù)量顯著增加，越來越多的中國新申請人開始RF GaN專利布局。2019-2020年期間，中國申請人占據(jù)了專利申請人總量的40%以上，美國申請人占23%，日本申請人占10%，歐洲申請人占3%。

隨著中國從制造型經(jīng)濟(jì)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，來自中國企業(yè)的RF GaN專利申請普遍呈現(xiàn)增長趨勢。這一趨勢也側(cè)面反映了RF產(chǎn)業(yè)的新形勢，即中國市場對商用無線電信應(yīng)用的需求正呈爆炸式增長，中國企業(yè)已經(jīng)在開發(fā)下一代電信網(wǎng)絡(luò)。此外，在中美貿(mào)易戰(zhàn)之后，許多中國企業(yè)正積極開發(fā)用于5G基礎(chǔ)設(shè)施的RF GaN技術(shù)。

過去幾年來，為解決RF GaN器件相關(guān)技術(shù)及制造障礙的創(chuàng)新取得了喜人的成果。近來，該領(lǐng)域的專利申請正加速向價(jià)值鏈下游延伸：RF電路、封裝和模塊/系統(tǒng)。當(dāng)前的專利申請表明，仍然還有很多制造和技術(shù)問題需要解決，例如：不同RF半導(dǎo)體器件的單片集成；EPI堆棧、半導(dǎo)體器件和封裝級的熱管理；半導(dǎo)體器件和電路層的線性；以及電路層面的保護(hù)、匹配和失真補(bǔ)償?shù)取?br />
RF GaN領(lǐng)先廠商不應(yīng)低估中國的專利申請新力量，因?yàn)樗鼈冋诟淖冞@個(gè)領(lǐng)域的競爭格局

RF GaN專利領(lǐng)域目前主要由美國和日本公司主導(dǎo)，如科銳（Cree）、富士通（Fujitsu）、住友電工（Sumitomo Electric）、三菱電機(jī)（Mitsubishi Electric）、英特爾（Intel）、MACOM、東芝（Toshiba）、威訊（Qorvo）和雷神（Raytheon）。從地域來看，美國的RF GaN專利授權(quán)量已達(dá)1200+，與中國（640+）、日本（440+）和歐洲（250+）相比，美國的知識產(chǎn)權(quán)競爭更加激烈。然而，新專利申請現(xiàn)在已經(jīng)集中在中國。

按地域細(xì)分的主要專利申請人分析

Cree擁有眾多的基礎(chǔ)專利，尤其是在GaN-on-SiC技術(shù)方面，因此，Cree在該領(lǐng)域擁有更強(qiáng)大的專利地位。不過，過去5年來，Cree、Sumitomo Electric和Toshiba的發(fā)明申請幾乎停滯。這些專利領(lǐng)導(dǎo)者已經(jīng)開發(fā)了全面的專利組合，覆蓋了廣泛的RF GaN技術(shù)節(jié)點(diǎn)。專利申請量的減少，可能是它們對其已經(jīng)強(qiáng)大的RF GaN專利組合擁有足夠的信心。

自2017年以來，Intel和MACOM大幅增加了專利申請量，尤其是在GaN-on-Silicon技術(shù)方面。Intel是RF GaN領(lǐng)域最活躍的專利申請人，過去幾年來，其新發(fā)明申請量達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的水平，或?qū)⑹蛊漕I(lǐng)先Sumitomo Electric、Fujitsu及Cree，在專利方面占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位。

在中國，中國電科（CETC）和西安電子科技大學(xué)的發(fā)明申請最多。海威華芯（HiWafer）、能訊高能半導(dǎo)體（Dynax）、漢華半導(dǎo)體（Hanhua）以及電子科技大學(xué)（UEST）、中國科學(xué)院微電子研究所（IMECAS）、華南理工大學(xué)（SCUT）和半導(dǎo)體研究所等其它申請人，已經(jīng)布局了相當(dāng)可觀的RF GaN專利組合。此外，還有一批雄心勃勃的新廠商正在積極布局專利。相比之下，歐洲RF制造商泰雷茲（Thales）、BAE Systems、英飛凌（Infineon）、埃賦?。ˋmpleon）、愛立信（Ericsson）等公司，在目前的RF GaN專利申請中只占很小一部分。

中國臺(tái)灣方面，代工廠穩(wěn)懋半導(dǎo)體（Win Semiconductors）、臺(tái)積電（TSMC）和環(huán)球晶圓（GlobalWaffers）在2010年代中期首先進(jìn)入RF GaN專利領(lǐng)域，然后世界先進(jìn)（VIS）和聯(lián)穎科技（Wavetek）等公司在2018年開始該領(lǐng)域?qū)＠季帧ｍn國廠商則并不十分活躍。過去十年來，韓國電子通訊研究院（ETRI）每年保持少量的的新發(fā)明申請。2016年，艾爾福（RFHIC）從元素六（Element Six）獲得了GaN-on-Diamond技術(shù)的相關(guān)專利。隨后，我們注意到Wavice、UTel和Wavepia近期開始了該領(lǐng)域的專利申請。

主要專利所有人的專利地位

RF GaN領(lǐng)導(dǎo)廠商及新入局者的戰(zhàn)略和技術(shù)路線

本報(bào)告提供了RF GaN領(lǐng)域的主要專利動(dòng)態(tài)，并從專利的角度補(bǔ)充了RF GaN競爭格局。本報(bào)告深入剖析了RF GaN關(guān)鍵廠商和新申請人的專利申請組合和布局策略，分析了它們的專利技術(shù)、專利強(qiáng)度、感興趣的市場和未來意圖，并重點(diǎn)介紹了它們在RF GaN領(lǐng)域所遵循的戰(zhàn)略和技術(shù)路線。

技術(shù)細(xì)分領(lǐng)域的專利分析

本報(bào)告詳細(xì)介紹了與GaN on SiC、GaN on SiC、GaN on Diamond和GaN on Sapphire相關(guān)的專利現(xiàn)狀和最新專利。報(bào)告分析并介紹了與RF晶體管（HEMT、HBT、E-mode等）、RF二極管（varactor、RTD、IMPATT等）和RF聲波器件（SAW、TC-SAW、FBAR、BAW-SMR）相關(guān)的專利申請。此外，報(bào)告還用一個(gè)章節(jié)專門介紹了GaN基MMIC相關(guān)專利。本報(bào)告還重點(diǎn)介紹了專利申請人仍然感興趣的與RF GaN制造技術(shù)相關(guān)的專利（散熱、單片集成、線性、阻抗匹配等），以及針對毫米波頻段或5G的相關(guān)應(yīng)用。

主要細(xì)分領(lǐng)域的專利公開趨勢

Excel專利數(shù)據(jù)庫

本報(bào)告還包括一份重要的Excel專利數(shù)據(jù)庫，其中包括了本研究所分析的3000多個(gè)專利家族的所有專利。這份高價(jià)值專利數(shù)據(jù)庫支持多字段檢索，包括專利公開號、原始文件的超鏈接、優(yōu)先權(quán)日期、標(biāo)題、摘要、專利權(quán)人、當(dāng)前法律狀態(tài)以及技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域（外延結(jié)構(gòu)、RF晶體管、RF二極管、RF聲波器件、MMIC、GaN on SiC、，GaN on Si、GaN on Diamond、PA、RF開關(guān)、RF濾波器、微波、毫米波、5G等）。

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