第三代半导体器件专利分析论文

第三代半导体器件专利分析

李秾1金言2袁芳1郭丽君3

1. 中国科学技术信息研究所 北京 100038;2. 中国工程院战略咨询中心 北京 100088;3. 北京师范大学图书馆 北京 100875

摘要: 以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料具有宽半导体带隙、高电子饱和漂移速度、高热导率、高击穿强度等特点,特别适合制造工作于高频率、高速度、高温的半导体器件和短波长光电器件,已成为国际半导体器研究与产业化的热点。基于科学计量的方法,本文从专利申请和授权的年度趋势、发明人所在地、专利申请地、专利分类体系分布以及专利权人的角度深入分析了第三代半导体器件专利的整体产出情况、重点技术领域以及研发机构情况,并对我国发展相关产业提出建议。研究表明,近30年来第三代半导体器件专利申请量高速增长,专利的来源地与受理地均为日本、美国、中国和韩国,中国大陆地区在该领域缺少龙头企业,相关研发以大学和科研院所为主,尚需培育市场需求。

关键词: 第三代半导体器件;专利分析;碳化硅;氮化镓

半导体是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件的电子材料,其出现显著推动了信息社会的发展。目前,半导体材料已经发展到第三代。

新Bobath建立在传统Bobath基础之上,在理论方面有运动控制理论、可塑性理论、运动再学习理论,身体图式理论,生物力学、运动发育等为依据。随着康复治疗不断发展完善中,新Bobath技术发展更新为影响张力性姿势、诱导姿势模式及活动性负重、改善核心稳定、近端稳定性、选择性运动、触变性、关健区及任务解决型方法等治疗技术,体现了对运动控制障碍的基本技术不同。

第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗元素(Ge)半导体材料。20世纪50年代,Ge在半导体中占主导地位,主要应用于低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器中,但是Ge半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差,到60年代后期逐渐被Si器件取代。另外,Si元素储量极其丰富,提纯与结晶方便,二氧化硅(SiO2)薄膜纯度高,绝缘性能好,使得器件的稳定性与可靠性较高。目前95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路都是由Si制作的,但Si的物理性质限制了其在光电子和高频高功率器件上的应用。

第二代半导体材料主要是以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)和锑化铟(InSb)为代表的化合物半导体材料。20世纪90年代以来,随着移动通信技术的飞速发展,以光纤通信为基础的信息高速公路和互联网的兴起,第二代半导体材料开始崭露头脚。GaAs、InP等材料适用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件,是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料,广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信、GPS导航等领域。除此之外,第二代半导体材料还包括三元化合物半导体,如砷化镓铝(GaAlAs)、磷化镓铝GaAlP;固溶体半导体,如Ge-Si、GaAs-GaP;玻璃半导体(又称非晶态半导体),如非晶硅、玻璃态氧化物半导体;有机化合物半导体,如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。然而,GaAs、InP材料资源稀缺,价格昂贵,且具有毒性,污染环境,InP甚至被认为是可疑致癌物质,这些缺点使得第二代半导体材料应用受到很大限制。

第三代半导体材料主要包括碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铝铟镓(AlInGaN)、氧化锌(ZnO)和金刚石等禁带宽度大于或等于2.3 eV(电子伏特)的半导体材料,因此又被称作宽禁带半导体材料。其主要应用在半导体照明、电力电子器件(微波器件和功率器件)、激光器和探测器、光伏电池这四大领域。SiC和GaN的发展相对较为成熟,ZnO、AlN和金刚石的研究尚属起步阶段,而AlN、金刚石也被常被与氧化镓(Ga2O3)、氮化硼(BN)一起归为超宽禁带半导体材料[1]

北京皇城根医院,你晕倒在为民旅店的走廊上,幸亏你身上有电话本,医院才找到我。你昏迷了三天。我是今天早上到的。吓死我了,叔叔,你一个人跑来干吗?多吓人?

目前,全球第三代半导体器件的研究主要集中在三大方向:紫外发光和探测、新型LED照明和大功率电力电子器件[12]。在紫外发光和探测方面,高Al组分AlGaN紫外和深紫外器件及其材料的制备是研究的热点,美国和日本处于领跑地位,优势机构包括美国西北大学、南卡罗来纳大学以及日本名城大学,国内的中国科学院半导体所、中国科学院长春光机所、北京大学清华大学、南京大学、中山大学以及厦门大学等开展了大量研究。在新型LED照明方面,目前研究的热点是超高能效白光LED,日本Nichia公司、美国Cree公司以及中国台湾地区晶能光电的LED产品,都实现了较高的发光效率,三星、苹果和索尼等公司均已开展microLED的研发,国内的中国科学院半导体所、北京大学、南京大学、中山大学和南昌大学等机构在蓝光LED领域有较强的研发实力。在大功率电力电子器件方面,研究重点在于SiC基MOSFET,目前已接近大规模产业化,领先企业包括美国Cree、德国SiCrystal和日本罗姆等,对于InAlN/GaN 高电子迁移率晶体管(HEMT)材料和器件方面,美国的宜普电源转换公司、国际整流公司已初步实现产业化,国内的西安电子科技大学、中电科13所、北京大学和中国科学院苏州纳米所等机构具有较强的技术实力。

专利能够反映某一领域的热点前沿、发展现状及未来趋势[13,14],并体现出机构的创新能力[15]。基于Innography数据库检索结果,本文对第三代半导体器件领域专利信息进行了分析。采用关键词结合技术领域的检索方法,检索 式 为“(@(abstract,pclaims,title) ((“SiC”) or(“silicon carbide”) or (“GaN”) or (“gallium nitride”) or (“AlN”) or (“aluminum nitride”)or (“InN”) or (“indium nitride”) or (“InGaN”)or (“AlGaN”) or (“AlInGaN”) or (“ZnO”)or (“zinc oxide”) or (“diamond”))) and (@meta (IPC_H01L))”,得到相关专利共111408件(INPADOC专利家族),其中授权专利共63773件,总体授权率为57.24%。

1 第三代半导体器件相关专利整体情况分析

1.1 专利年度变化趋势分析

第三代半导体器件相关申请专利在IPC组的分布如图7所示,IPC类的分类注释如表4所示。第三代半导体器件相关专利分布在1545个组中,但主要集中分布于H01L 21/00、H01L 33/00、H01L 29/00、H01L 31/00、H01L 23/00、H01L 27/00和H01L 51/00这七大组,合计占比达到79.65%,主要涵盖半导体制造及其设备、发光半导体、射频前端、光电器件和封装等技术。

图1 全球第三代半导体器件相关专利申请数量与授权数量的年度变化趋势

1.2 专利来源地分析

全球111408项第三代半导体器件相关专利来自于113个国家和地区,其中,排名前十国家和地区的第三代半导体器件相关专利申请数量、授权数量与授权比例如图2所示。可以看到,第三代半导体器件相关专利主要来自日本、中国大陆、美国、韩国、中国台湾、德国、法国、英国、俄罗斯和荷兰。其中,日本以42367件专利申请量和21576件专利授权量排名第一,全球占比分别达到38.03%和33.83%,总体专利授权率为50.93%,低于全球平均水平;中国大陆以23602件专利申请量和11178件专利授权量排名第二,全球占比分别达到21.19%和17.53%,总体专利授权率仅为40.39%,显著低于全球平均水平;美国以17843件专利申请量和11932件专利授权量排名第三,全球占比分别达到16.02%和18.71%,总体专利授权率为66.87%,显著高于全球平均水平。日本、中国、美国和韩国四国第三代半导体器件相关专利合计申请与授权量全球占比达到了96.56%和94.10%,几乎可以代表全球第三代半导体器件技术发展情况。

与第一代、第二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有更宽禁带宽度,更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力,因而更适合用于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件[2]。第三代半导体器件在国防[3,4]、航空航天[5]、石油勘探、光存储等领域有着重要应用前景,在通信[6]、太阳能、新能源汽车[7]、半导体照明[8,9]、智能电网[10]、轨道交通[11]等众多战略行业可以降低50%以上的能量损失,最高可以使装备体积减小75%以上。第三代半导体器件主要包括二极管、结型场效应晶体管(JFET)和金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等。

1.3 专利受理地分析

全球第三代半导体器件相关专利的受理地包括57个国家、地区和组织,其中,排名前十的国家、地区和组织第三代半导体器件相关专利申请数量、授权数量与授权比例如图3所示。可以看到,第三代半导体器件相关专利主要受理地区为日本、美国、中国大陆、韩国、中国台湾、欧洲专利局德国、英国、法国和俄罗斯。日本、中国、美国和韩国仍然是最大的专利受理地,表明这四个国家也是全球主要的第三代半导体器件的主要市场。

图2 排名前十的第三代半导体器件相关专利来源地申请数量、授权数量与授权比

图3 排名前十的第三代半导体器件相关专利受理地申请数量、授权数量与授权比

2 第三代半导体器件重点技术领域分析

2.1 第三代半导体器件相关专利在IPC部的分布情况分析

小徐说,我们拿他也没办法,他经常打电话给我们,都是些鸡毛蒜皮的小事,你说我们不管吧,又怕他说我们不作为。现在只要听到老陈的声音我就头大,真拿他没办法。

图4 第三代半导体器件相关申请专利在IPC部的分布

表1 IPC部的分类注释

2.2 第三代半导体器件相关专利在IPC类的分布情况分析

第三代半导体器件相关申请专利在IPC子类的分布如图6所示,IPC子类的分类注释如表3所示。第三代半导体器件相关专利分布在351个子类中,但主要集中分布于H01L子类“半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件”,总体占比达到73.23%,H01类下还主要有H01S“利用受激发射的器件”子类(半导体激光器)。除H01L子类之外,C30B子类“单晶生长”、C23C子类“对金属材料的镀覆;用金属材料对材料的镀覆;表面扩散法,化学转化或置换法的金属材料表面处理;真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆”、H05B子类“电热;其他类目不包含的电照明”和C04B子类“石灰;氧化镁;矿渣;水泥;其组合物,例如:砂浆、混凝土或类似的建筑材料;人造石;陶瓷”和这4个IPC子类也占有较高比例。H01L、C30B、C23C、H05B和C04B这5个IPC子类占比达到81.38%,主要是以第三代半导体材料与器件的制造方法为主[16]。C30B子类对应生长SiC单晶常用的物理气象运输(PVT)法,以及GaN单晶基板制造常用的氢化物气相外延法(HVPE)[17]。C04B子类的存在是因为SiC、GaN和AlN也属于陶瓷材料,其制备方法也可归类到化工与冶金领域,另外一个原因在于,金属Ga主要来自氧化铝厂的副产品。B24B子类则对应单晶片的抛光工艺。

中国第三代半导体器件专利申请排名前十机构如表7所示。其中,台积电、晶元光电、联华电子和友达光电均为台湾地区企业。台积电和联华电子分别为全球排名第一和第四的晶圆代工厂商,在第三代半导体器件制造上有较多专利布局;晶元光电和友达光电均为LED厂商,友达光电还是全球第三大显示屏厂商,在InGaN衬底LED上有一定的技术积累;工业技术研究院则为带有官方色彩的民间研究机构,在包括ZnO在内的第三代半导体器件技术上均有专利布局。对于中国大陆,中国科学院、西安电子科技大学为科研机构,其中,中国科学院旗下申请第三代半导体器件相关专利的机构主要有中国科学院半导体研究所、中国科学院物理研究所、中国科学院微电子研究所、中国科学院上海光学精密机械研究所、中国科学院金属研究所和中国科学院重庆绿色智能技术研究院等;中芯国际为中国大陆晶圆代工龙头企业,在SiC、GaN薄膜和ZnO纳米线场效应晶体管上有一定的技术布局;京东方为中国大陆显示屏龙头,申请了一些ZnO制备的相关专利;三安光电为中国大陆LED龙头企业,在GaN衬底LED制造技术上集中申请了大量专利。可以看到,中国大陆地区在第三代半导体器件器件专利的申请上,高校与科研院所占比较高,而台湾地区基本上以企业为主。

图5 第三代半导体器件相关申请专利前十的IPC类分布

2.3 第三代半导体器件相关专利在IPC子类的分布情况分析

第三代半导体器件相关申请专利在IPC类的分布如图5所示,IPC类的分类注释如表2所示。第三代半导体器件相关专利分布在108个类中,但主要集中分布于H01类“基本电气元件”,总体占比达到74.35%,原因在于第三代半导体器件属于基本电器元件,其产业基础在于半导体的设计与制造。除H01类之外,C30类“晶体生长”、H05类“其他类目不包含的电学技术”、C23“对金属材料的镀覆;用金属材料对材料的镀覆;表面化学处理;金属材料的扩散处理;真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆;金属材料腐蚀或积垢的一般抑制”和C09类“染料;涂料;抛光剂;天然树脂;黏合剂;其他类目不包含的组合物;其他类目不包含的材料的应用”这4个IPC类也占有较高比例。H01、C30、H05、C23和C09这5个IPC类合计占比达到84.13%。

表2 IPC类的分类注释

图6 第三代半导体器件相关申请专利前十的IPC子类分布

表3 IPC子类的分类注释

2.4 第三代半导体器件相关专利在IPC组的分布情况分析

近30年全球第三代半导体器件相关专利申请数量与授权数量的年度变化趋势如图1所示。由于专利申请后于18个月内公开,2017—2018年的专利申请数据不完整,故表现出的专利申请与授权量较低。在1990—2016年这段期间,专利申请量平均年复合增长率为9.37%。另外,第三代半导体器件相关专利授权量曲线走势和专利申请量曲线走势基本一致,1990—2016年,专利授权量平均年复合增长率为8.29%。由此可见,第三代半导体器件的研究与产业化在近些年一直在快速发展。

图7 第三代半导体器件相关申请专利前十的IPC组分布

3 第三代半导体器件领域机构分析

3.1 欧美第三代半导体器件领域机构分析

欧美第三代半导体器件专利申请排名前十机构如表5所示,全部为企业。除英飞凌和欧司朗总部在德国之外,其他企业总部均设立在美国。英飞凌脱胎于西门子半导体部门,是全球领先的功率半导体和汽车电子元件制造商,而SiC未来在新能源汽车产业拥有巨大潜力,是该公司技术研发的重要方向;欧司朗是全球第二大光电半导体制造商,也是全球唯二的能够提供商品化GaN基激光器的企业,而GaN激光照明被认为是下一代照明技术,其在高能射线探测领域也具有很大应用潜力,但尚未实现产业化;德国SiCrystal公司也有较强的产业化能力,但专利申请量较少。对于美国企业,IBM、英特尔、德州仪器和镁光科技均为全球半导体技术巨头,陶氏杜邦为全球化工巨头。应用材料是全球最大的半导体制造设备供应商,在第三代半导体材料尤其是SiC相关的氧化扩散、薄膜沉积和刻蚀工艺与设备领域有大量专利布局;格罗方德原为美超微(AMD)晶圆厂,后拆分为独立的纯晶圆代工企业,并为阿联酋资本穆巴达拉投资基金(Mubadala Investment Company PJSC)子公司阿布扎比先进技术投资公司(ATIC)控股,是仅次于台积电和三星的全球第三大晶圆代工企业;科锐是商品化SiC单晶抛光片制造领域的隐形冠军,其技术水平全球领先,几乎垄断了整个SiC衬底LED照明产业,同时,该公司也成功生产出了GaN单晶衬底;Kyma公司则已经能够供货1英寸、2英寸和3英寸GaN单晶衬底,且已研制出4英寸GaN单晶衬底;通用电气在GaN衬底LED产业上也有布局;TDI公司则是全球唯一能够量产AlN的机构。然而,上述两家公司专利申请量较少。

第三代半导体器件相关申请专利在IPC部的分布如图4所示,IPC部的分类注释如表1所示。第三代半导体器件相关专利在9个部中均有分布,但主要集中分布于H部“电学”、C部“化学;冶金”、G部“物理”和B部“加工;运输”,H、C、G、B四部合计占比达到99.07%(部分专利跨部分布),其原因在于第三代半导体器件相关技术本身即属于半导体范畴,另外还涉及化学组分、光电技术及其制造工艺。

表4 IPC子类的分类注释

表5 欧美第三代半导体器件专利申请排名前十机构

3.2 日韩第三代半导体器件领域机构分析

日韩第三代半导体器件专利申请排名前十机构如表6所示,全部为企业。除三星电子和乐金伊诺特为韩国企业之外,其他均为日本企业。三星电子是全球领先的半导体企业,2018年因存储器业务爆发而超越英特尔排名全球第一,其在各种第三代半导体材料与器件上均有布局;乐金伊诺特为LG集团旗下的LED生产商,在GaN半导体照明领域有一定的技术积累。对于日本企业,住友电气工业和日立已经可以批量生产GaN衬底,松下、三菱机电、索尼和东芝也开展了大量相关研究;夏普则在InGaN光伏电池及LED领域有较多技术积累;日亚(Nichia)公司的中村修二基于GaN和In-GaN,在1993年首次制造出具有商业价值的蓝光LED,并以此获得2014年诺贝尔物理学奖,日亚也是除欧司朗外另一家的能够提供GaN激光器的企业,但该公司在日本企业中专利申请量较少。另外,从第三代半导体器件的专利申请与授权数量总体水平来看,日韩企业比欧美企业要更加积极一些,但产业水平并不高于欧美,且不够全面。

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表6 日韩第三代半导体器件专利申请排名前十机构

3.2 中国第三代半导体器件领域机构分析

2.3 女性免疫性不孕与阴道分泌物炎性因子及血清微量元素的关系分析 Logistic分析显示,上述阴道分泌物炎性因子及血清微量元素检测指标均与女性免疫性不孕有密切的关系。见表3。

表7 中国第三代半导体器件专利申请排名前十机构

我国在“863”计划中部署了多项第三代半导体材料及器件相关项目,例如:“基于SiC衬底的大功率GaN基LED制造技术”、“2英寸以上半绝缘SiC材料与GaN HEMT微波功率器件”、“SiC单晶衬底制备”、“基于半导体照明LED用SiC单晶衬底制备”、“LED外延生长用SiC衬底制备技术研究”等,并在《中国制造2025》中四次提到了第三代半导体功率器件。2018年7月,国内首个《第三代半导体电力电子技术路线图》正式发布。路线图主要从衬底/外延/器件、封装/模块、SiC应用、GaN应用这四个方面展开论述,提出了中国发展第三代半导体电力电子技术的路径建议和对未来产业发展的预测。到目前为止,中国大陆已有四条4/6英寸SiC生产/中试线和三条GaN生产/中试线相继投入使用,并在建多个与第三代半导体相关的研发中试平台。国产第三代半导体单晶衬底、外延片所占市场份额不断扩大,国产SiC二极管和MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)开始进入市场,国产GaN微波、射频器件在国防和通讯领域发挥主导作用,但总体上与科锐等国际巨头相比仍有较大差距。

3.加强交通设施建设,强化产业发展基础。在公路交通上,吉林省在未来应该加密高等级公路网,力争在2020年实现高速公路全覆盖;升级冰雪旅游关联度高的公路干线,实现冰雪旅游景区与干线路网顺畅连接。在航空交通上,继续建设“一主多辅”机场群,把长春、延吉建设成国际航空港,把长白山机场建设成为国内重要的旅游空港;逐步增加北京、长三角和珠三角等重点客源地城市的航线航班。在铁路交通上,加快建设链接东部城市的快速铁路环线,加快构建西北部电气化环线,早日实现长春两小时通达省内各市的目标;加快开通沈阳、哈尔滨、长春、吉林、延吉等主要客源地至长白山和北大壶等主要冰雪旅游目的地的直通车。

4 结论及建议

全球共申请第三代半导体器件相关专利111408件,授权63773件,且超过九成来自中、美、日、韩四国。在近三十年这段期间,第三代半导体器件相关专利申请量年复合增长率为9.73%。第三代半导体器件相关技术可归纳为制造及相应设备、应用这两大类,制造及相应设备涉及的IPC组主要包括H01L 21/00-半导体制造工艺与设备、C30B 29/00-单晶生长、C23C 16/00-化学气相沉积、H01L 23/00-封装,应用涉及的IPC子类主要包括H01L 33/00-半导体照明(LED)和激光器、H01L 29/00-电力电子器件、H01L 31/00-光伏电池。美、日、韩、德四国在第三代半导体器件技术上有深厚积累,尤其是美国,其第三代半导体材料与器件技术最为全面,在SiC、GaN、AlN衬底及器件上的产业化均走在世界前列。

基于上述结论,为发展我国第三代半导体器件产业,本文提出如下三点建议:

第三代半导体器件是对第一代、第二代半导体器件的补充而非替代,我国不能幻想“弯道超车”,必须脚踏实地补齐短板。硅和化合物半导体是两种互补的材料,化合物的某些性能优点弥补了硅晶体的缺点,而硅晶体的生产工艺又有明显优势,且两者在应用领域上都有一定的局限性。因此,在半导体的应用上需将二者兼容,取各自的优点,从而设计并生产出总体性能更高、功耗与成本更低的产品。另外,第三代半导体器件相关制造工艺与制造制备与前两代有许多共通之处,甚至有些可以完全共用,因此,补齐第一代、第二代半导体制造、材料和装备上的短板,同样会促进第三代半导体器件发展,两者并行不悖、相辅相成。

我国应利用自身市场优势,着力培养第三代半导体产业专业龙头企业,并吸引国际伙伴进行合作。利用我国自身庞大的市场需求,不断拓宽第三代半导体器件下游应用领域,进而拉动整条产业链发展,在这一领域培育出科锐这样的世界级企业。另一方面,中国是全球最大的电子元器件市场,这使得全球任何一家第三代半导体产业公司都不可避免地重视中国需求,为我国企业引进相关技术与人才来发展这一产业创造了有利条件。

在追赶国际上先进技术的同时,力争实现跨越式发展。随着第三代半导体器件技术的不断发展,各种新材料和新架构层出不穷。另一方面,我国在第三代半导体产业上相对于国际先进水平的落后程度要低于第一代、第二代半导体产业,LED产业基础雄厚,且第三代半导体电力电子器件采用的是传统的6/8英寸线工艺,对制造工艺的要求相对较低,可以GaN器件为突破口予以大力发展,对相关研究工作予以重点支持,并抢先布局相关行业标准。

参考文献

[1]郝跃. 宽禁带与超宽禁带半导体器件新进展[J]. 科技导报,2019,37(3): 58-61.

[2]王家鹏,贺东葛,赵婉云. 碳化硅材料研究现状与应用展望[J]. 电子工业专用设备,2018,47(04): 23-26.

[3]赵小宁,李秀清. 国外军事和宇航应用宽带隙半导体技术的发展[J]. 半导体技术,2009,34(7): 621-625.

[4]蔡志清. 氮化镓技术在雷达中的应用现状与发展趋势[J]. 电子技术与软件工程,2019(4): 79-80.

[5] 唐林江,陈滔,张宝林,万成安. GaN基半导体技术的空间应用研究与展望[J]. 空间电子技术,2018,15(2):60-67.

[6] 陈秀芳,杨祥龙,徐现刚,等. 第3代半导体材料在5G通讯领域的发展与机遇[J]. 新材料产业,2018(1):43-46.

[7]Taylor A,Lu J,Zhu L,et al. Comparison of SiC MOSFET-based and GaN HEMT-based high-efficiency high-power-density 7.2 kW EV battery chargers[J].IET Power Electronics,2018,11(11):1849-1857.

[8] 尹越,田婷,刘志强,等. 共晶焊倒装高压LED的制备及性能分析[J]. 照明工程学报,2019,30(1):26-31.

[9]Li J M Liu Z,Liu Z Q,et al. Advances and prospects in nitrides based light-emitting-diodes [J]. Journal of Semiconductors,2016,37(6): 5-18.

[10] Roccaforte F,Frazzetto A,Greco G,et al. Critical issues for interfaces to p-type SiC and GaN in power devices [J]. Applied Surface Science,2012,258(21):8324-8333.

[11] 陈思哲. 高压SiC JFET器件的设计、制备与应用研究[D]. 杭州: 浙江大学,2016.

[12] 史冬梅,杨斌,蔡韩辉. Ⅲ族氮化物第三代半导体材料发展现状与趋势[J]. 科技中国,2018(4):15-18.

[13] 林兴浩. 基于科学计量的第三代半导体照明材料全球研究态势分析[J]. 科技创新发展战略研究,2017,1(1):108-116.

[14] 吴菲菲,张亚茹,黄鲁成,苗红. 基于专利的氧化锌宽禁带半导体材料技术中外比较[J].情报杂志,2015,34(11):62-68+149.

[15] 张莹. 组织内部协作网络特征对二元创新绩效的影响——基于半导体企业专利数据分析[J]. 情报工程,2018,4(2):73-82.

[16] 杨静,杨洪星. 几种典型宽禁带半导体材料的制备及发展现状[J]. 电子工业专用设备,2016,45(8):20-23.

[17] 马平,魏同波,段瑞飞,王军喜,李晋闽,曾一平 .蓝宝石衬底上HVPE-GaN厚膜生长[J]. 半导体学报,2007(6):902-908.

Patent Analysis of the Third Generation Semiconductor Devices

LI Nong1 JIN Yan2 YUAN Fang1 GUO Lijun3
1. Institute of Scientific and Technical Information of China,Beijing 100038,China;2. Center for Strategic Studies,CAE,Beijing 100088,China;3. Beijing Normal University Library,Beijing 100088,China

Abstract: The Third Generation Semiconductor Materials,such as silicon carbide and gallium nitride,are characterized by wide semiconductor band gap,high electron saturation drift rate,high thermal conductivity and high breakdown strength. They are especially suitable for manufacturing semiconductor devices and short wavelength optoelectronic devices working at the situation of high frequencies,high speeds and high temperatures,which have become the hotspot of international semiconductor research and industrialization. Based on the scientometric method,the overall output,key technical fields and important R&D institutions of the third generation semiconductor devices are analyzed in this paper,by annual trends of patent application and authorization,the inventor locations,locations that receive patent application,patent distribution based on cooperative patent classification,as well as patent assignees. Meanwhile,the development suggestions of related industries in China are also put forward. Research shows that the number of patent applications for the third generation semiconductor devices has increased rapidly in the past 30 years. The inventor and acceptance locations of patents are from Japan,the United States,China and South Korea,but there is a lack of leading enterprises in this field in the mainland of China. The third generation semiconductor device related R&D is dominated by universities and institutes in the mainland of China,which still need to cultivate market demand.

Keywords: The third generation semiconductor device; patent analysis; SiC; GaN

中图分类号: G322 G35

基金项目: 中国科学技术信息研究所重点工作——重点科技领域深度分析与研究2018(ZD2018-01);青海省“互联网+”绿色产业发展(2018-0303-ZJC-0023)的资助。

作者简介: 李秾(1989-),助理研究员,研究方向:重点科技领域研究,E-mail:linong@istic.ac.cn;金言(1979-),硕士,助理研究员,研究方向:知识服务、信息挖掘,E-mail:jy97@soho.com;袁芳(1989-),博士,博士后,研究方向:产业竞争情报研究,E-mail:yuanf@istic.ac.cn;郭丽君(1972-),馆员,研究方向:数字图书馆资源建设。

doi: 10.3772/j.issn.2095-915x.2019.04.012

开放科学
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第三代半导体器件专利分析论文
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