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在电动汽车（EV）应用中采用碳化硅（SiC）技术的推动下，SiC功率器件市场正在快速增长。市场分析公司Yole Développement预测，SiC功率器件市场收入主要由欧洲（意法半导体、英飞凌）、美国（Wolfspeed、onsemi）和日本（罗门半导体、三菱电机、富士电机）的公司赚取，到2021年，SiC功率器件市场收入将超过10亿美元，并以34%的复合年增长率（CAGR）增长，到2027年将超过60亿美元。
半导体行业的其他主要国家，包括中国和韩国，已经公布了发展自己的SiC产业的雄心壮志。然而，他们在短期或中期建立电力SiC技术所需的整个供应链的能力受到质疑，特别是在建立SiC晶圆的国内供应方面。事实上，SiC晶圆业务的进入壁垒非常高，目前能够为功率器件制造商批量生产大面积和高质量SiC晶圆的公司数量非常有限，足以满足电动汽车行业预期的严格器件要求。
在此背景下，Knowmade发布了一份新的SiC知识产权（IP）报告，该报告基于对500多个不同实体提交的13，700多个专利家族（发明）的分析，全面了解了从批量SiC和外延SiC衬底到SiC器件，SiC模块和SiC电路的整个价值链中的功率SiC专利格局。具体而言，专利语料库分为五个主要供应链部分和十个主要子部分：SiC晶片和裸SiC晶圆，SiC外延基板（包括生长设备，精加工），SiC器件（包括二极管，平面MOSFET，沟槽MOSFET），SiC模块（包括热问题，寄生效应，芯片连接，封装）和SiC电路。
图1：电力SiC供应链上的主要专利受让人。
“专利态势分析是一个强大的工具，可以在新兴行业进入市场之前识别新参与者，同时更好地了解他们在特定技术方面的专业知识和诀窍，”Knowmade的技术兼专利分析师化合物半导体和电子产品Rémi Comyn博士说。“总体而言，专利活动（专利申请）反映了一个国家或参与者在特定技术方面进行的研发投资水平，同时提供了有关主要知识产权参与者达到的技术准备水平的提示，”他补充说。“更重要的是，价值链上的技术覆盖面和专利组合的地理覆盖范围与知识产权参与者的商业战略密切相关。
尽管历史上的知识产权参与者（Wolfspeed，SiCrystal，II-VI）不断申请新专利，表明他们的技术不断改进，但住友电工和昭和电工已经接管了SiC基板专利领域的知识产权领导地位。此外，Knowmade的分析确定了大量SiC专利领域的众多成熟知识产权参与者，他们拥有加入或分拆SiC硅片领域新公司的专业知识和诀窍（如SKC在2021年成立Senic）。特别是在中国，从事SiC衬底研发的IP参与者数量惊人，其中一些现在是批量SiC专利领域（SICC，Synlight Crystal，TankeBlue，San'an）的佼佼者。
专利态势分析还确定了从事颠覆性技术开发以解决SiC晶圆成本和可用性问题的主要公司（Soitec，丰田通商/关西学院大学，住友金属矿业/Sicoxs，英飞凌/Siltectra等）。
虽然许多公司正专注于建立垂直整合的供应链，以确保其长期的SiC业务，但很少有公司在整个SiC价值链中开发了强大的专利组合，日本的丰田和电装除外。
图2：推动SiC专利活动的主要参与者的地理细分。
此外，许多公司可能没有预料到欧洲或中国是其电力SiC业务的主要市场，因此需要加强其在这些地理区域的知识产权地位。因此，大多数领先的公司需要将内部创新能力与外部创新来源相结合，例如通过并购（M&A）业务（例如onsemi / GTAT，ST / Norstel，Wolfspeed / APEI，丹佛斯/ Semikron），许可协议（例如II-VI / GE）或IP合作（例如丰田/电装，奥迪/ ABB），以加速其SiC技术的部署。
“更重要的是，全球创新战略不仅在建立垂直整合的生产线方面很重要，从而削减供应商利润率和确保内部供应链，它还使参与者在发展过程中不受供应链不同层次的技术和成本障碍的限制，从材料优化到模块集成。“因此，在供应链各个阶段拥有关键专利的老牌企业可以期待在市场上获得长期的竞争优势，而新来者在进入SiC行业时面临着特别高的门槛，”他补充道。在此方面，SiC专利态势报告描述了主要参与者的知识产权战略，以加强其在整个SiC价值链中对关键技术的获取。
图3：电力SiC供应链上的主要中国专利受让人。
在报告中，Knowmade将调查重点放在塑造中国新兴SiC供应链的中国参与者身上。中国企业正在加速其专利活动，以支持SiC技术的发展，更重要的是，支持完整的国内供应链的出现，并确保其功率半导体产品线的安全。中国专利申请人跨越整个供应链，包括每个领域相对成熟的知识产权参与者，参与者（学术，工业，铸造，IDM，集成商，纯参与者等）种类繁多，知识产权合作和知识产权转让网络密集。因此，在供应链的大多数环节，与外国供应商的技术差距预计将缩小。中国申请人在电力SiC供应链上的专利组合的细分（如图3所示）表明，就知识产权而言，许多中国公司现在都存在于供应链的每个环节。Comyn最近发表了一篇关于中国SiC专利态势的文章。
图 4：主要参与者的 SiC 专利组合概述。
SiC IP报告的一个重要部分致力于深入分析前10大IP参与者和前六大功率器件市场参与者拥有的SiC专利组合：三菱电机，住友电工，英飞凌，罗门，丰田/电装，Wolfspeed，富士电机，日立，东芝，意法半导体，昂赛米，松下。Knowmade的知识产权分析师概述了专利组合（知识产权动态，可执行性，受保护的国家，技术），突出了参与者的知识产权战略，实力和加强潜力。根据最近与SiC和相关挑战相关的公告，对参与者最近的专利活动进行了审查。
