激烈的市场竞争和持续的地缘政治紧张局势，促进了整个碳化硅供应链的专利增长
自 2021 年以来，KnowMade 注意到与SiC器件相关的专利申请活动中有趣的动态。例如，2023 年披露的SiC发明专利数量比 2021 年高出了 50% 以上。此外，一些现有专利持有人有效地扩大了其碳化硅发明的覆盖范围。随着 SiC 功率器件在电动汽车 （EV） 中大规模采用的前景，SiC 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，快速增长的 SiC 市场的几家先驱已经加速了他们的专利活动，预计 SiC 行业领域将有许多挑战者进入（图 1）。事实上，专利可以在竞争激烈的环境中维护 SiC 公司的市场地位方面发挥关键作用。
如图1，在全球SiC相关专利拥有者当中，三菱电机无疑是领导者，而从新的SiC专利申请增长来看，DENSO、ROHM、意法半导体、HITACH增长都比较快。
△图 1：专利受让人在 SiC 功率器件专利格局中的知识产权领导地位
在中美贸易战的影响下，在最近的SiC专利申请量增长方面也发挥了积极的作用，推动了众多企业在全球范围内（尤其是中国）建立更本地化的 SiC 供应链。2019-2023年全球碳化硅专利申请量的年复合增长率高达26%。2021 年至 2023 年期间，中国参与者披露的SiC发明专利数量增加了约 60%（图 2），是全球主要国家和地区当中增长更快的，同时也是专利申请量最多的。如果仅看2023年，在全球SiC 专利申请当中，超过 70% 被都是来自于中国实体。
△图2：功率SiC专利公布时间线（每年公布的发明数量）。
实际上，参与 SiC 研发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，中国拥有SiC 衬底专利的公司新增在了超过25个，拥有SiC器件专利新公司增长了50 个。这种密集的本地生态系统使中国能够快速解决 SiC 晶圆行业的自主问题。然而，随着 SiC 晶圆的持续供应过剩，中国在 SiC 晶圆市场带来了激烈的价格竞争，这也为 SiC 晶圆供应商提供了更有理由利用其专利来对抗其主要竞争对手。
垂直整合的 SiC 公司在整个供应链中展示不同的 IP 战略
一些 SiC 器件市场参与者正在投入大量资源来建立 SiC 技术的垂直集成制造基础设施。这些公司在 SiC 行业采用了集成器件制造商 （IDM） 商业模式，旨在将 SiC 制造的每个步骤（从材料生长到器件制造和封装）整合到公司内部。有趣的是，对他们在整个供应链中的专利申请活动的比较，凸显了 SiC 技术的 IP 战略差异很大。虽然某些公司严重依赖专利来维护其在市场上的地位，但其他公司并未在整个 SiC 供应链中（SiC衬底、SiC器件、封装和模块、电路和应用）显著发展其专利组合（图 3）。
比如，英飞凌、罗姆、Wolfspeed在整个SiC供应链当中都有丰富的专利的布局。相比之下，Coherent、三安光电、意法半导体、SK集团则主要布局了SiC衬底、SiC器件方面的专利。而Coherent的母公司Ⅱ-Ⅵ的碳化硅专利则主要布局在SiC器件、封装和模块、电路和应用方面。
△图 3：SiC 供应链中主要垂直整合 IDM 的 IP 活动。
报告还指出，这些SiC专利申请的地理分布也反映了 SiC IDM 公司之间的一些差异，突出了不同市场对每家公司（美国、日本、欧洲、中国大陆、韩国和台湾）的相对重要性。
这就是为什么在更新的 SiC 专利态势分析中采用的策略之一，包括关注少数主要参与者，如 Wolfspeed、Infineon、onsemi、Rohm、SK、STMicroelectronics、Coherent（及其许可方通用电气），以绘制 IP 概况，包括其专利组合的各个方面（地理细分、专利的法律地位、技术细分、 时间演变等）。这种方法可以检测小信号，例如最近涉及的新区域或新技术领域（超结器件、沟槽式 SiC MOSFET 等）。也就是说，深入研究主要参与者最近的专利申请可以为 SiC 公司的路线图提供有价值的见解。
专利态势分析：SiC 技术的战略是什么？
《2024 年 SiC 专利态势》报告的主要目标是描述整个 SiC 供应链的全球专利竞争。该分析首先确定了整个供应链中的主要 IP 参与者和申请 SiC 相关专利的新来者，从分立SiC 到使用 SiC 器件的电路和系统。重要的是，由于与封装、模块、电路和应用相关的专利往往涵盖的不仅仅是单一的半导体技术，因此必须在下游供应链中调整选择范围（图 4）。
△图 4：SiC 专利选择和分类的方法。
一旦选择了 SiC 专利，它们就会被放置在 SiC 供应链的每个部分：SiC 衬底（包括块状 SiC、裸片、生长装置、精加工、切片、外延片）、SiC 功率器件、封装、模块、电路和应用。例如，对于 SiC 功率器件，专利分析已分为二极管、MOSFET 和其他 SiC 器件。此外，SiC MOSFET 专利已拆分为平面 MOSFET 专利和沟槽 MOSFET 专利，以便对每项技术进行单独的 IP 竞争分析。分析指出，SiC 专利领域的大多数公司都已将沟槽式 MOSFET 集成到其技术路线图中（图 5），从而加速了该领域的专利申请。因此，沟槽式 MOSFET 最近已成为一个竞争日益激烈的 IP 领域。
△图 5：在沟槽式 SiC MOSFET 和平面 SiC MOSFET 上申请专利的公司。上述比较基于正在进行的专利申请（包括已授权的专利和正在申请的专利）。
最后，该报告还对 SiC 专利组合进行了地理分析，以突出 SiC 公司知识产权战略中的重要市场。专利受让人根据其总部所在国家和地区进行划分，从而能够研究 SiC 技术的当地生态系统。结合这些不同的方法，分析表明，中国公司在国外提交的专利申请数量非常有限（不到 5%）。这表明，至少目前，大多数中国公司不打算挑战中国境外竞争对手的领导地位。
顺便说一句，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 年全球公布的 SiC 专利申请中，超过 70% 被都是来自中国实体。这使得专利分析成为研究中国新兴 SiC 技术生态系统的有力工具，正如 KnowMade 之前的报告所示。例如，专利分析被证明对于早期识别新的中国公司、描述他们的技术发展以及解释他们与其他参与者（如研究机构或外国公司）的关系（专利合作、专利转让）非常有帮助。
