2021年7月20日,韩国知识产权局发布《半导体芯片制程技术专利趋势分析》报告,该报告从专利申请量、申请国别、专利申请人等角度对半导体芯片制程技术中的鳍式场效应晶体管技术(Fin Field-Effect Transistor,FinFET)和全环栅晶体管技术(Gate all around Field Effect Transistor,GAAFET)的专利布局情况进行分析,囿于篇幅的限制,本文选取部分内容进行分析、总结。
一、FinFET技术专利申请量持续下降
从2012年发布第一代22nm制程工艺开始,FinFET晶体管结构在半导体上已经使用接近9年时间,还将在未来几年继续扮演重要的角色。业界看好下一代GAAFET在3nm及更先进制程上的应用,可以带来更好的可扩展性、更快的开关时间、更优的驱动电流以及更低的泄露。韩国知识产权局对上述两种芯片制程技术的全球专利申请量进行分析(如图表1所示),此前一直作为半导体芯片制程技术支柱的FinFET技术专利申请数量从2017年达到巅峰后(1936件)逐年下降,2020年甚至到达五年来的最低值。而新出现的GAAFET技术专利申请数量呈指数增长,年均增长率超过30%。
图表 1 半导体制程技术专利申请趋势
二、美国占据绝对优势
从专利申请国别中看(如图表2所示),无论是FinFET技术还是GAAFET技术,美国均占有绝对优势,分别占总申请量的50%和67%。FinFET技术中中国排名第二位占比35%,韩国排名第三位占比9%;GAAFET技术中韩国拥有较大优势,占比17%排名第二位,而中国以11%排名第三位。
图表 2 申请国别占比
三、台积电专利申请量排名第一位
FinFET技术中韩美企业竞争激烈,主要专利申请人排名依次为台积电(30.7%)、中芯国际(11%)、三星电子(8.6%)、IBM(8.1%)、格罗方德(GlobalFoundry)(5.4%)等。GAAFET技术则呈现以台韩企业引领美国企业追赶的态势,主要专利申请人排名依次为台积电(31.4%)、三星电子(20.6%)、IBM(10.2%)、格罗方德(GlobalFoundry)(5.5%)、英特尔(4.7%)等。
图表 3 专利申请人排名
四、小结
随着智能手机、汽车电子、5G、人工智能等新兴技术的迅猛发展,市场对于芯片的高算力和大数据处理要求越来越迫切,芯片制程技术的竞争也越来越激烈。FinFET技术的专利申请量持续下降,相反GAAFET专利申请量呈指数上涨。美国在半导体领域拥有绝对优势,两种技术的专利申请量均占到一半以上。目前世界上能用5nm以下制程工艺技术制造半导体芯片的企业只有台积电和三星电子,两家公司的专利申请量在两种技术中均排名前两位。
(来源:韩国知识产权局《半导体芯片制程技术专利趋势分析》,由中国信息通信研究院知识产权中心翻译整理)
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