芯片行业专利分析及专利组合质量评估报告

总第110期 高杨 SEAN高级咨询顾问发表,[专利]文章

  摘要:本文通过ORBIT专利数据库和专利分析系统,统计了芯片行业的专利数据,对申请的该领域专利技术进行多种指标的分析,并对在中国申请公开的专利做了进一步的分析,筛选了45个度量指标对国内领先企业的专利组合进行专利质量评估,并与国际企业进行了对比,从而揭示了该技术领域中一些非常有价值的情报信息。为国内企业的发展、战略制定,以及科研立项、课题选择、产品攻关、建立知识产权预警制度等提供参考。

1 引言

  集成电路是基础性、先导性产业,涉及国家信息安全,做大做强集成电路产业已成为国家产业转型的战略先导。本文通过ORBIT专利数据库和专利分析系统,统计了该行业的专利数据,对申请的该领域专利技术进行多种指标的分析,并对在中国申请公开的专利做进一步的分析,然后筛选了45个度量指标对国内领先企业的专利组合进行专利质量评估,并与国际企业进行了对比,从而揭示了该技术领域中一些非常有价值的情报信息。对于国内企业的发展、战略制定,也为科研立项、课题选择、产品攻关、建立知识产权预警制度等提供参考。

2 专利分析策略

  检索范围以ORBIT专利数据库收录的99个国家及组织的专利数据为数据源,检索截止2016年4月6日的数据。检索策略是使用芯片行业四大技术领域(设计、制造、封装测试和设备材料)的技术相关关键词,同时参考国际专利分类号,在ORBIT专利数据库中共检出该行业专利族*570219个,其中在中国申请公开的专利族327658个。

  *引入了专利族的概念,这种方式能很大程度上避免等同专利专利文件由于处在不同阶段形成不同的专利号,提高了分析的准确性。

3 芯片行业专利分析

3.1 投资趋势

  专利申请优先权项中的申请日是最早申请专利时间,对优先权申请日进行排序,以统计年度专利申请量,并得到芯片领域的年申请数量分布图。由于专利从申请到公开一般需要持续一段时间,甚至可能长达18个月,如果申请人通过PCT程序提出国际申请,则进入国家阶段的周期还可延长到30个月。因此,2014年及以后的专利申请有部分还没有被公开,为保证分析质量,仅对2014年之前的数据进行了统计分析。


图3-1-1:芯片专 利申请总体趋势分析图

  图3-1-1是芯片专利申请的总体趋势分析图,从中可以看出,芯片专利数量在过去18年里实现了6倍的惊人增长,有三个不同的时期决定了专利权利人在这个技术中投资的方式。产业萌发期,从1995年到2000,这几年的专利申请数量还不是很多;产业成长期,2001年之后专利申请数量出现了稳定的增长,而且一直持续到2009年;产业爆发期,自2010年以来,专利申请的节奏显著加速,到2012年超过了40000大关。

  如果进一步观察专利申请量排名前30的企业及机构,我们可以更深入的了解一直以来获得最多专利的企业和机构。


图3-1-2:按最早优先权年/专 利权人划分的专 利申请热力图

  我们可以发现,日本公司,如日立公司、东芝和NEC的申请数量逐步减少,其投资热度逐步降温。美国公司, 如英特尔和IBM保持了稳定的专 利申请,专 利总量和增速都比较稳定。台湾企业,如鸿海集团和台湾半导体,中国内地的中兴通讯(含中兴微电子)、华为,在这个行业不断提高专 利申请量,投资热度显著升温。其中中兴通讯专 利申请年均复合增长率58%,在中国内地企业/机构中排名第一。

3.2 全球技术分布

  从全球专利的原始申请国我们可以看出芯片领域的技术分布趋势,专利申请人一般首先在其所在国申请专利,然后在一年内利用优先权申请国外专利。下图中,专利优先权项的国家颜色深浅表示所在国的本国专利申请数量的多少。从专利申请人优先权所属国的数量分布上可以了解各国家在该领域的技术实力。


图3-2:优先权专 利申请的国家分布

  图3-2为优先权专利申请的国家分布,从中可见,中国的颜色最深,在数量上中国占据第一位,这也与中国的专利申请数量连续5年蝉联全球第一的大环境相符,我们将在下文对专利质量做进一步研究。其次,是日本、美国,这也是传统的芯片行业的技术强国。然后是欧洲、澳大利亚以及印度、巴西和俄罗斯等金砖国家。

3.3 行业领先企业

  使用ORBIT数据库,通过对芯片专利进行分类排序,考察该领域专利申请量最多的企业,一般认为这些企业就是行业的知识产权领先者。


图3-3:专 利前30位(按申请数量)申请人构成分析图

  图3-3是芯片专利前30位专利权人构成分析图,从图中可以看出,在芯片专 利数量前30位专 利权人,日本公司居多,日立、东芝和NEC,排名前三位,其次是美国的IBM、英特尔、德州仪器、高通等老牌企业,中兴通讯、华为的专 利申请在国内企业当中排名靠前。

  可见,经过多年的技术积累和专利积累,国内企业已经初步具备了和国际企业竞争合作的技术基础和知识产权基础,最近几年,国内企业从专利数量上来说已逐步赶上了国外老牌企业。

3.4 法律状态分析


图3-4:前30位专 利权人专 利法律状态分析图

  专利的权利状态表明该专利现在处于何等阶段,其是否属于一件有效或可运作的专利

  如图3-4,总体来看,日本企业的无效专 利较多,因为芯片产业技术的发展较快,技术更迭时间短,日本企业在早期的投入较大,专 利时间比较早,因此无效的专 利较多。

4 芯片行业中国专利分析

4.1 投资趋势


图4-1:在中国申请公开专 利的总体趋势分析图

  图4-1是在中国申请公开专利的总体趋势分析图,从中可以看出,芯片专利数量在过去18年里实现了23倍的惊人增长,有三个不同的时期决定了专利权利人在这个技术中投资的方式。产业萌发期,从1995年到2000,这几年的专利申请数量还不是很多;产业成长期,2001年之后专利申请数量出现了稳定的增长,而且一直持续到2009年;产业爆发期,自2010年以来,专利申请的节奏显著加速,到2012年超过了30000大关。大体趋势和全球总的趋势一致,但中国的专 利增长更惊人。中国芯片产业在近10年间技术发展迅速,尤其是2010年以后,技术创新越来越活跃,整体水平越来越高,对芯片行业的知识 产权保护更加重视。

4.2 行业领先企业


图4-2:在中国申请公开的专 利权利人分析图

  图4-2是芯片中国专利前30位专利权人构成分析图,从图中可以看出,在芯片中国专 利数量前30位专 利权人,台湾鸿海、韩国三星和中国中兴通讯分列前三位。中兴通讯是国内该行业专 利数量第一的企业,另外专 利数量较多的企业有华为和长电科技,科研院校代表浙江大学和清华大学表现抢眼。

  我们将检索到的芯片专利分类标引成四大类:设计类、制造类、封装测试类和材料设备类,其中设计类再细分为模拟电路小类、逻辑电路小类、存储器小类和处理器小类,并建立专题数据库。统计细分领域的专利数量排名,结果显示:

  在设计类-模拟电路小类,排名前2位的是中兴通讯和华为,排名靠前的内地企业/机构还有东南大学和清华大学;设计类-逻辑电路小类,排名前2位的是三星和索尼,排名靠前的内地企业/机构还有中兴通讯、华为、清华大学和浙江大学;设计类-存储器小类,排名前2位的是三星和IBM;设计类-处理器小类,排名前2位的是IBM和英特尔,排名靠前的内地企业/机构还有中兴通讯和华为。

  制造类,排名前2位的是中芯国际和台积电,排名靠前的内地企业/机构还有上海华虹、上海宏力和上海华力。

  封装测试类,排名前2位的是长电科技和台积电,排名靠前的内地企业/机构还有中芯国际和中科院。

  材料设备类,排名前2位的是美国应用材料和上海微电子公司,排名靠前的内地企业/机构还有上海华虹、北京七星、中芯国际和中微半导体。

  我们大体可以看到,在芯片设计类,拥有专 利数量较多的中国内地企业是中兴通讯和华为,科研院校代表是浙江大学、东南大学和清华大学。

  在制造类和封装测试类,拥有专 利数量较多的中国内地企业是中芯国际、上海华虹、上海宏力、上海华力和长电科技,以及科研院校代表中科院。

  在材料设备类,拥有专 利数量较多的中国内地企业是上海微电子、上海华虹、北京七星、中芯国际和中微半导体。

4.3 法律状态分析


图4-3:前30位专 利权人专 利法律状态分析图

  专利的权利状态表明该专利现在处于何等阶段,其是否属于一件有效或可运作的专利

  如图4-3,总体来看,国内芯片领域无效专 利较少,只有部分高校的无效专 利稍多,如浙江大学有680个无效专 利,复旦大学有454个无效。事实证明,企业才是专 利技术产业化开发的主体,加大产、学、研的合作力度, 发挥各自的优势, 共同促进芯片专利技术的产业化发展是实现产业突破的重要途径。

5 国内企业专利组合的质量评估

  接下来,我们将利用ORBIT系统的导航模块,选取国内专利数量排名靠前的企业的专利组合进行度量,评估其专利组合的质量如何。限于篇幅,我们仅选取了专利总体数量较多的中兴通讯和华为作为分析对象。

  任何专利战略的依据都在于专利组合(专利包)。知识产权战略的成功实施表明了专利组合贡献的价值,并且明确了哪些专利可以用于专利战略。在将这些专利纳入到专利战略之前,必须要准确的认识到专利组合结构以及技术内容和销售的产品或服务之间的关系。为了证明专利组合能够产生价值,知识产权战略必须与中长期经营战略相统一。实际上,这意味着将每个专利映射到公司的产品和/或服务、技术环境和经营模式,然后可以通过在相应的环境或市场中以比较的方式定位和度量专利来估算知识产权的价值。

  与现有技术相比较进行专利组合的优劣势分析,能够评估一个特定专利组合的优缺点。专利组合的对标取决于相关度量指标的选择以及专利组合绩效水平的评估。

5.1 中兴通讯专利组合

  下面利用ORBIT系统的导航模块,筛选了45个度量指标,来评估中兴通讯专利组合(1238个有效专利族),并且将其与类似技术的更大专利组合(12408个专利族)进行比较。

5.1.1 有效性和所有权

  第一组度量指标包括11个指标,这些指标与被分析的专利组合的有效性和所有权有关,红线表示了中兴通讯的专利组合。如果这条红线恰好是在浅橙色区域内,这表明专利技术高于平均水平。


图5-1-1:中兴通讯专 利有效性和所有权度量雷达图

  中兴通讯的专 利组合与这个市场中现有技术相比,要年轻得多,有效的专 利权期限较长,这是一个显著的优势。无引用的先前技术高于行业平均水平,未来产生的诉讼问题会较少。但是,存在一些相关的缺点。与其他专 利权人共同签署的技术较多,如果各方没有顺利合作,这将有可能会带来专 利实施问题。平均返回引用水平低,可以被视为一种劣势,专 利的有效性会因为有效性流程中采用的参考文献较少而面临危险。专 利复审计数和无效计数缺失,大部分专 利未经历复审和无效程序。

5.1.2 技术和使用


图5-1-2:中兴通讯专 利技术和使用度量雷达图

  第二组指标针对的是专利自身的结构。计算权力要求的长度、前向引证和后向引证以及类别等指标,从而可以表明专利组合的绩效与可比专利组合绩效的差异。该雷达图显示,中兴通讯的专利组合与世界范围内的业界平均水平相比,表现出一些优势和劣势,总体而言,红线大部分高于浅橙色区域--表明中兴通讯专利组合值高于可比的专利组合。在所有指标中,中兴通讯专 利的普遍性指数高于平均值,与高普遍性指数有关的专 利与多个技术领域中的后期发明相关。这是一个积极的迹象,因为它表明中兴通讯的技术对于其它行业中的其它应用具有相关性。

  "鲨鱼"(shark presence,30%的前引专利来自于同一个实体/专利权人,且非专利权人自己)和"捕食者"(predatorpresence,10%的前引专利来自于同一个实体/专利权人,且非专利权人自己)指标表明,中兴通讯的技术在该行业是一些企业的参考标准,再次显示了专利组合中的价值。两个指标都表明,选定的技术被另外一个实体/专 利权人引用的次数超过总引用次数的30%或15%。沿着同样的路线,IPC的多元性表明了中兴通讯技术的广泛性,这给对外许可方面提供了更多的机会。

  最后,我们看到中兴通讯专利在后向引证和"公司栅栏"(companyfences,30%的前引专利来自于专利权人自己)方面也高于平均值。总体来看,中兴通讯专利的二次创新相对于其它公司做得非常不错。

5.1.3 地理度量指标

  中兴通讯的技术得益于各个主要市场上的广泛的保护范围(参见图5-1-3):中国、印度、巴西、澳大利亚、韩国、法国、丹麦、日本、美国,不仅在发达国家,而且在金砖四国中的覆盖率也很高。总体而言,中兴通讯公司在芯片行业中的专利组合具有地理意义上的重要价值,因为它覆盖了那么多的国家,而这些国家可能对于跨国企业具有重大意义。


图5-1-3:中兴通讯专 利地理度量雷达图

5.2 华为专利组合

  我们同样利用ORBIT系统的导航模块,筛选了45个度量指标,来评估华为专利组合(1049个有效专利族),并且将其与类似技术的更大专利组合(11539个专利族)进行比较。

5.2.1有效性和所有权

  第一组度量指标包括11个指标,这些指标与被分析的专利组合的有效性和所有权有关,红线表示了华为的专利组合。如果这条红线恰好是在浅橙色区域内,这表明专利技术高于平均水平。


图5-2-1:华为专 利有效性和所有权度量雷达图

  华为的专 利组合跟中兴通讯的专 利组合一样,与这个市场中现有技术相比,要年轻得多,有效的专 利权期限较长,这是一个显著的优势。其它的积极方面包括专 利被无效的存活率高于平均值,这表明,华为的专 利组合比较强,因为它经历了无效程序而存活的专 利高于行业平均水平。另外,无引用的先前技术高于行业平均水平,未来产生的诉讼问题会较少。存在的相关缺点有,与其他专 利权人共同签署的技术较多,意味着如果各方没有顺利合作,会带来专 利实施问题。平均返回引用水平低,可以被视为一种劣势,专 利的有效性会因为有效性流程中采用的参考文献较少而面临危险。

5.2.2技术和使用


图5-2-2:华为专 利技术和使用度量雷达图

  第二组指标针对的是专利自身的结构。计算权力要求的长度、前向引证和后向引证以及类别,从而可以表明专利组合的绩效与可比专利组合绩效的差异。该雷达图显示华为的专利组合与世界范围内的业界平均水平相比,选定的专利组合表现出一些优势和劣势。红线大部分高于浅橙色区域--表明华为专利组合值高于可比的专利组合。在所有指标中,虽然华为专 利的原创性低于平均值,但普遍性指数略高于平均值。与高普遍性指数有关的专 利与多个技术领域中的后期发明相关。这是一个积极的迹象,因为它表明华为的技术对于其它行业中的其它应用具有相关性。

  "鲨鱼"和"捕食者"指标表明,华为的技术在该行业是一些企业的参考标准,再次显示了专利组合中的价值。两个指标都表明,选定的技术被另外一个实体/专利权人引用的次数超过总引用次数的30%或15%。沿着同样的路线,IPC的多元性表明了华为技术的广泛性,这在对外许可方面提供了更多的机会。

  最后,我们看到华为专利在后向引证和"公司栅栏"方面也高于平均水平。总体来看,虽然华为专利的原创性不高,但二次创新的实力值得期待。

5.2.3地理度量指标


图5-2-3:华为专 利地理度量雷达图

  华为的技术得益于各个主要市场上的广泛的保护范围(参见图5-2-3):中国、印度、巴西、澳大利亚、韩国、法国、丹麦、日本、美国,不仅在发达国家,而且在金砖四国中的覆盖率也很高。总体而言,华为在芯片行业中的专利组合具有地理意义上的重要价值,因为它覆盖了那么多的国家,而这些国家可能对于跨国企业具有重大意义。

6 国内企业与国际企业的对比

6.1 中兴通讯与英特尔

  下面我们选取中兴通讯的专利组合(1238个有效专利)和英特尔的专利组合(1722个有效专利)进行技术和使用维度的对比,了解一下,国内企业和国际先进水平在专利技术上的差距。


图6-1:中兴通讯vs英特尔专 利技术和使用度量雷达图

  蓝线代表中兴通讯,红线代表英特尔,我们看到,中兴通讯和英特尔的专 利组合对比处于下风,英特尔的专 利组合在"鲨鱼"、"捕食者"和"公司栅栏"等指标上超过中兴通讯的专 利组合。同时,英特尔在后向引证方面也比较出色。另外,我们看到英特尔在最近5年申请的专利数,第一独立权利要求的长度、就某一细分技术领域反复申请专 利进行布局的指标都比中兴通讯要高得多,虽然中兴通讯在最近5年的专 利数和第一独立权利要求的长度方面也超过了平均水平。

6.2 华为与高通

  下面我们选取华为的专利组合(1049个有效专利)和高通的专利组合(1058个有效专利)进行技术和使用维度的对比,了解一下,国内企业和国际先进水平在专利技术上的差距。


图6-2:华为vs高通专 利技术和使用度量雷达图

  蓝线代表华为,红线代表高通,我们看到,华为和高通专 利组合的对比全面处于下风,高通的专 利组合无论从原创性、普遍性和IPC多元性,还是在"鲨鱼"、"捕食者"和"公司栅栏"指标上,都远远超过华为的专 利组合,虽然华为是国内企业的佼佼者。同时,高通在后向引证方面也做得更好。另外,我们看到高通在最近5年申请的专利数,第一独立权利要求的长度、就某一细分技术领域反复申请专 利进行布局的指标都比华为要高得多,虽然华为在这三个方面也超过了平均水平。

  在与英特尔、高通的专利组合进行对比的过程,我们深切感受到了老牌跨国公司知识产权战略行动所形成的巨大市场控制能力和竞争威胁。

7 总结和建议

  和信息安全相关的芯片产业作为未来五到十年国家重点扶持谋求突破的产业,将在其中扮演了十分重要的角色。经过多年的技术积累和专利积累,国内以中兴通讯、华为等为代表的企业已经初步具备了和国际领先企业竞争合作的技术基础和知识产权基础。最近几年,国内企业从专利数量来说已逐步赶超国外企业,国家的政策扶持以及资金支持为我国芯片行业的技术发展提供了坚强的后盾,这是值得我们骄傲和自豪的。但国外企业无论从市场还是专 利数量来说,仍然在全球占据了大部分席位。本土企业在诸多方面都与国际领先企业存在着较大差距。

  如何进一步提升自己的技术水平,拥有更多国际一流水平的核心技术和高质量的专利,抢占技术制高点,并正确合理的实施知识产权战略,高效应用手中专利,使其发挥更大的作用,是中国企业值得思考的问题。其中可以加强与国外优势企业合作交流,进行专利交叉许可或并购以掌握核心技术,通过专利运营使企业专利资产最大化。并借助国家扶持政策,着眼市场,加强研发投入,补足短板,攻克核心技术,提高芯片企业的核心竞争力。积极整合国内资源,扩大产业规模,增强市场对于国产芯片的信心。


于Questel
www.questel.com

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  其中,专利导航模块Guided Activities是QUESTEL在2013年底开发出的业界领先的专利价值评估工具,其借助于ORBIT的深加工的专利数据,对专利大数据进行搜索和演算。Guided Activities帮助企业在创新阶段找到潜在值得购买的专利,在产品上市阶段分析企业的市场地位,保持竞争优势。在专利价值化阶段,帮助企业寻找许可转让的机会。

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  作者:高杨SEAN高级咨询顾问
  来源:法国QUESTEL公司亚太区咨询部



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