晶圓係為積體電路中的晶片,透過熔解晶矽再慢慢拉長成晶棒,這整個過程即稱為長晶;而台灣貴為半導體大國,擁有完整的產業聚落,且相較其他國家擁有專業分工的特性,使台灣能提供客製化、低成本等服務,產值更排全世界第二名,其中又以晶圓代工占比最高,約為49%1、2,且2019年大廠普遍看好產業景況。
因此,本文透過關鍵字「silicon、crystal、ingot、crucible、electrode、electric、power、solar、battery、wafer」及IPC「C30B3」等,初探長晶於全球的專利技術佈局概況。
一、全球長晶市場概況
近年全球長晶之技術生命週期(三年期/一年為期)概況顯示,該技術生命週期分析出依據專利申請數量與專利申請權人數隨時間之消長,觀察長晶產業所處之技術生命週期階段,如為:技術萌芽期、成長期、成熟期或是衰退期等。
如圖一之技術生命週期概況(三年期)顯示,橫軸為專利權人的投入量,縱軸為專利件數的申請量。相關專利的研發投入量於2009-2011年達到高峰,約為1,216件,人數則於2012-2014年最為活絡,約為373人。
圖一 近年全球長晶之技術生命週期概況(三年期)
另外,針對一年期之技術生命週期圖顯示,相關專利投入數量於2011年達到高峰,約為430件,投入人數則是於2012年最多,達182人,因此推論產業目前處於成熟期階段。
近年全球長晶之專利概況如圖三顯示,相關技術的專利申請量於2011年達最高點,約為430餘件;專利公開/公告數量於2018年創下新高,達660餘件。
(一)長晶近年專利申請與獲證資訊
全球長晶之專利申請與獲證數量如圖四所示,歷年專利申請數量約為6,313件,其中已獲證的發明專利約2,831件,獲證率達44.84%。
(二)全球前五大長晶之專利佈局國家或屬地
全球前五大長晶之專利佈局國家或屬地如圖五所示,其中以CN(中國)為最大屬地,占比達30.24%,餘依序為JP(日本)、US(美國)、WO(世界智慧財產局)及KR(韓國)。
二、長晶之專利技術分佈概況
長晶之專利技術與應用分佈之大分類如下圖六所示,自環狀圖由右至左的色塊比例得知,該技術主要涉及silicon(矽)、wafer(晶圓)、ingot(晶棒)、single crystal(單晶)、lithium(鋰)、film(薄膜)、furnace(爐)、semiconductor(半導體)、catalyst(催化劑)、detector(探測器)等。且由此分析顯示,該技術亦為長晶之核心佈局的前十大技術與應用主軸,並於圖七顯示技術申請量最多的領域中之TOP 5申請權人。
圖七 於TOP1技術領域中TOP 5申請權人
上述之長晶主要技術涉及領域(細項分類),可配合下圖八之等高線圖相互比對,分析更細節之技術應用發展,並以高峰表示技術佈局之多寡。探勘近年專利技術的發展主要落在溫度、結構、單晶塊、晶體、氮化物、碳化矽製造、多晶矽的製造、電池及正極等。
三、全球長晶之相關所屬競爭者分析
(一)相關所屬競爭者之技術佈局
根據圖九及圖十顯示投入該產業技術之標的公司,如SILTRONIC AG以綠色圓點標註,SHINETSU CHEM IND CO LTD以藍色圓點標註,SUMCO CORP以紅色圓點標註,可看出相關標的公司於長晶相關技術之分佈概況。
圖十 相關標的公司佈局長晶之技術領域
(二)相關所屬競爭者之引證分析
下表顯示長晶相關競爭者之TOP 5平均引證分析,其中包含被引證數(Forward Citation)與引證數(Backward Citation)。若以次數為基準,被引證次數最多者為CREE INC,次數達1,061次,而引證次數者最多者為SHINETSU HANDOTAI KK,次數達1,091次。
表一 產業競爭者之TOP 5平均被引證/引證分析 | |||
Forward Citation | |||
Assignee/Applicant | Patent | Cited | Avg citation |
CREE INC | 111 | 1,061 | 9.56 |
SHINETSU HANDOTAI KK | 209 | 447 | 2.14 |
SUMCO CORP | 178 | 365 | 2.05 |
SILTRONIC AG | 226 | 304 | 1.35 |
NIPPON STEEL CORP | 86 | 278 | 3.23 |
表一 產業競爭者之TOP 5平均被引證/引證分析 | |||
Backward Citation | |||
Assignee/Applicant | Patent | Cited | Avg citation |
SHINETSU HANDOTAI KK | 209 | 1,091 | 5.22 |
CREE INC | 111 | 1,078 | 9.71 |
SILTRONIC AG | 226 | 954 | 4.22 |
SUMCO CORP | 178 | 888 | 4.99 |
NIPPON STEEL CORP | 86 | 412 | 4.79 |
(一)全球前五大之長晶之CPC4技術分類號分佈
如圖十一和表二所示,長晶主要CPC技術分類號主要包含C30B組群,包含C30B 29/06、C30B 29/36及C30B 25/02,其餘則為Y02P 70/521及H01L 21/0262。
表二 CPC技術分類號之詳細說明 | |
CPC | Definition |
C30B 29/06 | Silicon |
Y02P 70/521 | Photovoltaic generators |
H01L 21/0262 | Reduction or decomposition of gaseous compounds |
C30B 29/36 | Carbides |
C30B 25/02 | Epitaxial-layer growth |
資料來源:各國專利局資料庫,華淵公司整理 |
(二)國家/屬地之主要IPC5分類
圖十二顯示TOP 5國家/屬地6及TOP 5 IPC之關係,在全球長晶相關技術中,可看出CN(中國)在C30B 29/06中佈局數量最多,件數達467件7。
資料來源:各國專利局資料庫,華淵公司整理
表三 IPC技術分類號之詳細說明 | |
IPC | Definition |
C30B 29/06 | 矽 |
H01L 21/205 | 應用氣態化合物之還原或分解產生固態凝結物者,即:化學沉積 |
H01L 21/20 | 半導體材料於基片上之沉積,如磊晶成長 |
H01L 31/18 | 製造或處理此等裝置或其部件所特有的方法或設備 |
H01L 21/02 | 半導體裝置或其部件之製造或處理 |
(一)近5年相關文獻主要涉及議題
下圖十三顯示近5年相關文獻(期刊/會議錄)主要研究之Top 5議題為solar cell(太陽能電池)、silicon(矽)、module(模組)、wafer(晶圓)、crystal(晶體)。
(二)近5年發佈相關期刊之TOP 5國家/屬地
針對近5年發佈相關期刊之TOP 5國家/屬地中,主要以PEOPLES R CHINA (中國)為主,占27.21%。
(三)近5年文獻議題分佈概況
全球近5年長晶技術之相關文獻(期刊/會議錄)探討之議題分佈如圖十五,主要研究關於矽電極、太陽能電池、晶體等。
(四)相關期刊之資訊
以下由近5年發佈之期刊中,搜尋出TOP 3引用數之期刊資料,詳如下表。
表四 長晶文獻一部分期刊資訊 | |
欄 位 | 文獻一 |
文獻來源 | NATURE COMMUNICATIONS,4: - DEC 2013 |
標 題 | All-back-contact ultra-thin silicon nanocone solar cells with 13.7% power conversion efficiency |
作 者 | Jeong, S |
被引用數 | 186 |
國 家 | ENGLAND |
表五 長晶文獻二部分期刊資訊 | |
欄 位 | 文獻二 |
文獻來源 | NANO LETTERS,13 (5): 2092-2097 MAY 2013 |
標 題 | Spray Drying Method for Large-Scale and High-Performance Silicon Negative Electrodes in Li-Ion Batteries |
作 者 | Jung, DS |
被引用數 | 161 |
國 家 | USA |
表六 長晶文獻三部分期刊資訊 | |
欄 位 | 文獻三 |
文獻來源 | ADVANCED MATERIALS,25 (36): 5109-5114 SEP 2013 |
標 題 | Aligned Carbon Nanotube-Silicon Sheets: A Novel Nano-architecture for Flexible Lithium Ion Battery Electrodes |
作 者 | Fu, K |
被引用數 | 142 |
國 家 | GERMANY |
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