射頻（RF）氮化鎵（GaN）領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)現(xiàn)狀：美國和日本占統(tǒng)治地位，歐洲存在感較弱，中國廠商強勢進入

近年來，RF GaN市場的發(fā)展令人印象深刻，重塑了RF功率器件的產(chǎn)業(yè)格局。在電信和國防應(yīng)用的推動下，RF GaN行業(yè)將持續(xù)增長，而隨著5G應(yīng)用的到來，RF GaN市場將加速發(fā)展。據(jù)麥姆斯咨詢介紹，RF GaN市場總規(guī)模預(yù)計將從2017年的3.8億美元到2023年增長到13億美元。

在本報告中，Yole旗下專注于知識產(chǎn)權(quán)分析的子公司Knowmade深入調(diào)研了與GaN RF技術(shù)和器件相關(guān)的全球?qū)＠麘B(tài)勢。

Knowmade檢索并分析了全球公開的1700多個專利家族，超過3750項專利（截至2018年10月）。這些專利涉及RF GaN外延片（包括GaN-on-SiC和GaN-on-Silicon），RF半導(dǎo)體器件（包括HEMT和HBT），集成電路（包括RFIC和MMIC），工藝方法和封裝，包括所有細(xì)分領(lǐng)域，如RF功率放大器（PA）、RF開關(guān)和RF濾波器，以及從6GHz到大于20GHz毫米波（mm-wave）RF器件。

RF GaN領(lǐng)域主要專利權(quán)人的專利組合強度

美國和日本廠商主導(dǎo)了RF GaN相關(guān)領(lǐng)域的專利格局

科銳（Cree/Wolfspeed）毫無爭議地?fù)碛性摷夹g(shù)領(lǐng)域最強的專利地位，尤其是碳化硅（SiC）襯底上的GaN 高電子遷移率晶體管（HEMT）。住友電工（Sumitomo Electric）是RF GaN器件的市場領(lǐng)導(dǎo)者，在該技術(shù)領(lǐng)域有較強大的專利布局，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于科銳。此外，住友電工的專利申請量逐年降低，而富士通（Fujitsu）、東芝（Toshiba）和三菱電機（Mitsubishi Electric）等其他日本廠商的專利申請量持續(xù)增長，因此這些廠商目前也已經(jīng)擁有了強大的專利組合。

英特爾（Intel）和MACOM是目前RF GaN領(lǐng)域最活躍的專利申請人，尤其是GaN-on-Silicon技術(shù)，它們?nèi)缃褚殉蔀镽F GaN專利領(lǐng)域的主要挑戰(zhàn)者。Qorvo、雷神（Raytheon）、諾斯洛普·格魯門（Northrop Grumman）、恩智浦（NXP/Freescale）和英飛凌（Infineon）等RF GaN市場的其它主要廠商掌握一些核心專利，但未必?fù)碛袕姶蟮膶＠匚弧?/p>

中國電科（CETC）和西安電子科技大學(xué)在中國RF GaN專利領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位，擁有針對微波和毫米波應(yīng)用的RF GaN技術(shù)專利。中國首家提供6英寸砷化鎵/氮化鎵微波集成電路（GaAs/GaN MMIC）純晶圓代工服務(wù)的制造企業(yè)成都海威華芯（HiWafer），在三年前開始布局RF GaN專利，是目前最有力的中國專利挑戰(zhàn)者。

RF應(yīng)用的GaN HEMT

科銳在RF應(yīng)用的GaN HEMT專利競爭中處于領(lǐng)先地位，特別是在GaN-on-SiC技術(shù)方面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其主要專利競爭對手住友電工和富士通。對科銳RF GaN專利組合的分析表明，它可以有效地限制該領(lǐng)域的專利活動，并控制大部分主要國家其他廠商的自由經(jīng)營。

英特爾在科銳之后進入GaN HEMT專利領(lǐng)域，目前是最活躍的專利申請人，它應(yīng)該會在未來幾年不斷加強其專利地位，尤其是對于GaN-on-Silicon技術(shù)。RF GaN HEMT相關(guān)專利領(lǐng)域的新進入者主要是中國企業(yè)，如海威華芯、三安集成電路和北京華錦創(chuàng)維電子。其他值得關(guān)注的新進入者包括：***的臺積電（TSMC）和聯(lián)穎光電（Wavetek Microelectronics），韓國的Wavice和Gigalane，日本的Advantest，以及美國的MACOM和安森美半導(dǎo)體（ON Semiconductor）。本報告詳細(xì)分析了主要專利申請人和新進入廠商持有的核心專利和最新專利。

RF應(yīng)用的GaN-on-Silicon技術(shù)

只有少數(shù)專利明確主張了GaN的主基板類型。自2011年以來，與RF GaN-on-Silicon相關(guān)的專利申請一直在穩(wěn)步增長。該技術(shù)方向的主要專利權(quán)人為英特爾和MACOM，其次包括住友電工、英飛凌、松下、海威華芯、中國電科、富士通和三菱電機。本報告針對抑制硅襯底表面附近形成的寄生溝道層（對高頻特性產(chǎn)生不利影響）的發(fā)明專利進行了詳細(xì)分析，還重點關(guān)注了GaN-on-Silicon器件的封裝和熱管理相關(guān)專利。

RF應(yīng)用的GaN-on-SiC和GaN-on-Silicon技術(shù)相關(guān)專利公開趨勢

GaN單片微波集成電路（MMIC）

目前，有30多家廠商申請了與GaN MMIC相關(guān)的專利，其中，東芝和科銳擁有最重要的專利組合?？其J在該領(lǐng)域擁有最強大的專利布局，但作為后來者的東芝是GaN MMIC專利領(lǐng)域目前最活躍的專利申請人。鑒于東芝目前的專利申請趨勢，它應(yīng)該會在未來幾年不斷加強在該領(lǐng)域的專利布局。東芝最近的專利申請涉及GaN MMIC的封裝，以及可以增強電容連接線功率電阻的MMIC，該技術(shù)能夠維持并承受每個MIM電容所需的電壓，同時還縮小了器件尺寸。GaN MMIC相關(guān)專利領(lǐng)域的主要新申請人包括泰格微波（Tiger Microwave）和北京華錦創(chuàng)維電子。本報告詳細(xì)介紹了科銳、東芝、雷神、諾斯洛普·格魯門、MACOM和Qorvo等公司所擁有的主要專利，并重點關(guān)注了那些覆蓋GaN-on-Silicon技術(shù)的MMIC專利。

GaN MMIC主要專利所有人的專利地位

RF放大器、RF開關(guān)、RF濾波器

本報告分析了主要專利所有人在RF放大器、RF開關(guān)、RF濾波器等功能器件的相對專利地位?？其J在GaN RF放大器相關(guān)專利領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，該領(lǐng)域其它主要專利所有人包括東芝、富士通、三菱電機、Qorvo、雷神和住友電工，后來進入GaN RF放大器專利領(lǐng)域的MACOM正憑借不斷增長的專利申請量逐漸脫穎而出。目前，英特爾是GaN RF開關(guān)領(lǐng)域?qū)＠暾堊罨钴S的廠商，而Tagore Technology公司則是該領(lǐng)域最值得關(guān)注的新申請人。采用III族氮化物外延層的RF濾波器專利申請越來越多，英特爾是目前GaN RF濾波器的主要專利申請人。

RF GaN器件封裝

東芝是RF GaN器件封裝領(lǐng)域最活躍的專利申請人，尤其是RF半導(dǎo)體放大器和MMIC封裝。本報告詳細(xì)介紹了與科銳、英飛凌、住友電工、恩智浦、MACOM以及三菱電機等廠商塑料模壓封裝相關(guān)的專利。

微波/毫米波和5G無線系統(tǒng)

本報告分析了中國電科、西安電子科技大學(xué)、東芝、科銳和海威華芯的微波/毫米波頻段RF GaN相關(guān)發(fā)明專利，并重點介紹了明確指向5G無線系統(tǒng)的發(fā)明專利。