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半導體器件分析范文第1篇

關鍵詞 半導體器件 半導體物理 教學思考

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2017）02-0058-02

隨著半導體技術的發(fā)展，微電子技術已滲透到滲透到國民經(jīng)濟的各個領域?！栋雽w器件物理》是微電子技術的理論基礎，是理解半導體器件內(nèi)部工作原理的課程，是分析器件物理結構、材料參數(shù)與器件電學性質(zhì)之間的聯(lián)系，其提供了半導體物理與電子電路設計間的物理邏輯與數(shù)學聯(lián)系，是基于CMOS工藝設計集成電路的必備知識。因而，在教學過程中，如何將物理圖像、數(shù)學模型與電子電路設計間的關系講解清楚，讓學生從物理和集成電路設計的角度深層次理解半導體器件成為授課關鍵。

一、教學內(nèi)容與預期

《半導體器件物理》是微電子科學與工程專業(yè)的重要專業(yè)基礎課程，是在半導體物理課程基礎上繼續(xù)開展器件物理的分析、建模和應用，具有物理理論抽象、概念細節(jié)多、半導體物理與電路等學科知識相交叉等特點，學生學習較為困難?；诖?，本課程授課以施敏先生著的《半導體器件物理》為主要教材，依據(jù)教學大綱和學生未來的工作實踐，對《半導體器件物理》課程教學內(nèi)容進行了調(diào)整、充實和刪減。具體來說《半導體器件物理》教學內(nèi)容可分為以下幾部分：1）介紹半導體材料、PN結、半導體表面的特性等，2）講解雙極型、MOS型晶體管的結構和工作原理，3）分析幾種有重要應用的半導體器件，如功率MOSFET、IGBT和光電器件等。[1，2]期望學生接受教學后的預期能力：1）能夠深入理解半導體器件關鍵物理概念和能帶理論；2）能夠?qū)雽w物理與半導體PN結的行為結合起來理解分析；3）能夠以半導體PN結為基礎理解幾種不同的半導體器件；4）能夠理解和提出新型半導體器件設計中的關鍵物理和電學問題。

二、教學方法及學生能力目標

本課程以課堂授課為主，同時引入小組和班級討論、課后建模實踐等互動教學方法，培養(yǎng)學生構建器件物理圖像、建模和與電子電路設計綜合聯(lián)系的能力，獨立發(fā)現(xiàn)、分析、解決器件問題的能力。同時基于《半導體器件物理》課程的特點，在教學手段上采用板書公式推導與多媒體器件模型演示為主，網(wǎng)絡教學資源為輔，同時邀請集成電路產(chǎn)業(yè)半導體器件資深專家講座等形式，提高學生掌握知識和設計實踐的能力，提高教學質(zhì)量。讓學生漸進達到如下能力：（1）知道基本概念，（2）從理論上理解和解釋，（3）能夠根據(jù)器件理論做出計算、模擬和實際的器件應用，（4）對器件進行綜合、設計、分析；（5）對器件能夠從物理和電學的角度做出專業(yè)評價。

三、學生學習效果評價方式

為了客觀評價每個學生的實際學習效果和激勵學習興趣，改革評價方式是十分必要的。在期末閉卷考試基礎上，對成績評價方式作如下新探索：增加平時成績比例，每個月進行一次小測試，針對幾個集成電路廣泛應用的建模理論和半導體器件，要求學生從半導體物理的角度作出獨立的分析報告，可以在課后查閱文獻資料，并在后續(xù)課堂上進行交流討論，增強學生獨立思考與實踐動手能力，培養(yǎng)學生深度器件分析能力。

課堂教學改革需要教師不斷思考、總結與創(chuàng)新，即要傳授知識，又要與學生互動反饋，讓學生更深刻迅速的理解專業(yè)知識，并能靈活的實踐運用。

參考文獻：

[1]施敏等，耿莉等譯.半導體器件物理[M].西安：西安交通大學出版社，2008.

[2]Donald Neamen著.趙毅強等譯.半導體物理與器件[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[3]楊虹等.面向21世紀的微電子技術人才培養(yǎng)-微電子技術專業(yè)本科生教學計劃的制訂[J]，重慶郵電大學學報，2004.

半導體器件分析范文第2篇

關鍵詞：城市軌道車輛 輔助供電系統(tǒng) 輔助逆變器

中圖分類號：U270.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（b）-0003-02

城市軌道車輛的輔助逆變器是城市軌道車輛上的一個重要電氣設備，其主要功能是為車輛上的低壓設備提供不同的電壓和不同的功率，輔助逆變器的正常工作直接關系到車輛照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)及風機系統(tǒng)等部件的使用性能。此外，城市軌道客車輸出的電能質(zhì)量會直接影響到車輛運行的安全性。

1 城市軌道交通電客車輔逆系統(tǒng)常見故障分析

1.1 軌道客車弱電半導體器件引起故障

在城市軌道交通電客車輔助逆變系統(tǒng)中使用了大量的弱電半導體器件，因此由于弱電半導體器件引起的輔助逆變系統(tǒng)故障是較為常見的故障類型。當弱電半導體器件發(fā)生失效故障時，會直接導致系統(tǒng)發(fā)生部分功能喪失，嚴重時甚至會導致系統(tǒng)發(fā)生完全性的功能喪失。引起輔助逆變系統(tǒng)中弱電半導體失效的原因有很多，其中包括弱電半導體器件本身的可靠性、工作環(huán)境、組裝方式及工作條件等，隨著生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，弱電半導體器件的質(zhì)量得到了顯著的提升。此外，針對外部因素導致的弱電半導體失效問題，需要相關軌道客車技術人員在實際操作的過程中注意輔助逆變系統(tǒng)的溫濕度、靜電保護、機械保護和過電應力失效等。

1.2 軌道客車電力半導體器件引起故障

強烈的電浪涌干擾是城市軌道客車輔助逆變系統(tǒng)在實際工作中不可規(guī)避的問題，這種強烈的電浪涌會給半導體器件造成嚴重的損壞，因此由于電力半導體器件而引起的輔助逆變系統(tǒng)故障發(fā)生的比例最高。為了提高軌道客車輔助逆變系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，就需要為其配備相應的保護裝置。此外，在保護裝置設計的過程中，人們對器件保護措施的認識不足也會引起電力半導體器件的失效，從而導致軌道客車輔助逆變系統(tǒng)發(fā)生功能性故障。

1.3 軌道客車電容器引起故障

為了提高輔助逆變系統(tǒng)輸出壓的穩(wěn)定性，常在系統(tǒng)中使用具有穩(wěn)壓功能的鋁電解電容器，通過總結實際的工作情況發(fā)現(xiàn)，由于鋁電解電容器失效而引起的輔助逆變系統(tǒng)故障也是常見故障之一。鋁電解電容表面的氧化鋁保護膜會在實際的使用過程中發(fā)生損壞，雖然其本身具有一定的自愈性能，但當氧化膜被破壞的速度超過自愈速度時，電容器即使在額定電壓下工作也會發(fā)生擊穿事故，造成電容器的永久性損壞，在極端情況下甚至會使輔助逆變系統(tǒng)發(fā)生爆裂事故。

2 軌道客車輔助供電系統(tǒng)的選擇分析

2.1 以逆變器電路原理為基準選擇

城市軌道交通客車可以根據(jù)輔助供電系統(tǒng)逆變器電氣結構的不同進行選型，通常按照內(nèi)部結構的不同，可以將逆變器分為直接逆變和先經(jīng)過升/降壓穩(wěn)壓后逆變兩種方式。其中，結構較為簡單的是直接逆變的形式，該形式的逆變器在開關器件的選擇上通常以GTO或IGBT為主，其常以受電弓或第三方作為其輔助逆變源。直接逆變的方式電路結構簡單，涉及的電子元件相對較少，因此控制起來更為方便，但是在實際應用的過程中容易受到電網(wǎng)輸入電壓的影響。升/降壓穩(wěn)壓后逆變的方式相比于直接逆變來說，可以使逆變器的輸入電壓穩(wěn)定，因此可以為逆變器提供更加安全的保護，通常情況下其逆變器通過PWM進行控制，因此在進行選擇時需要關注開關頻率的問題，一方面防止由于開關損壞過高而影響到逆變器的效率，另一方面防止由于“死區(qū)”問題影響輸出效率。

半導體器件分析范文第3篇

關鍵詞 半導體分立器件；工藝制造；影響與措施；可靠性；控制

中圖分類號 TN3

文獻標識碼 A

文章編號 1674-6708（2016） 154-0041-01

在我國，半導體分離器使用最多、最廣泛的是Si和GaAs這兩種器件，但在現(xiàn)實使用中，這兩種半導體分離器會時常出現(xiàn)器件分離失靈的現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的原因有很多，但主要原因是半導體分離器的質(zhì)量不過關，影響半導體分離器質(zhì)量的因素主要有生產(chǎn)材料、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)環(huán)境等，本文詳細介紹了這些因素對生產(chǎn)半導體分離器質(zhì)量的影響機理及應對措施。

1 工藝制造過程中的缺陷對器件與材料的可靠性與質(zhì)量影響

在半導體分離器生產(chǎn)過程中，每一個工藝控制點都有可能是造成器件缺陷，尤其在材料的切割和加工過程中，包括拋光、單晶排列、光刻及擴散等工藝中很容易出現(xiàn)生產(chǎn)上的器件缺陷，除此之外，有些隱形缺陷可能會在后期使用過程中，受到電磁場、溫濕度和受力沖擊不均勻等因素的影響，加速老化導致分立器件失靈。以擴散工藝舉例分析，在型號為P的Si矩陣中進行磷擴散工藝操作，在擴散過程中，雖然磷的立體結構與硅的立體結構同為四面體構型，但不同之處是磷的四面體結構半徑要稍小于硅，這就導致了在磷的擴散過程中，排擠、壓縮影響到硅的點陣排列，造成硅點陣排列錯配。出現(xiàn)這種點陣錯配之后，還會造成一系列后續(xù)影響，例如點陣排列不緊密會引入其他雜質(zhì)分子的擴散并進入點陣，進一步加劇點陣的排列錯配，嚴重時引發(fā)基區(qū)陷落效應，使半導體分離器的擊穿電壓大幅度減?。稽c陣錯配造成內(nèi)部產(chǎn)生應力，在后期使用中，受溫度和電流變化影響，老化速度加劇，影響半導體器件的使用壽命。

2 關鍵工藝對半導體器件工藝的可靠性影響

半導體的分離器的關鍵生產(chǎn)工藝同樣是考察器件制造工藝是否可靠的一項重要指標，關鍵生產(chǎn)工藝主要包括：光刻工藝、材料金屬化工藝、物理干法腐蝕工藝和引線鍵合工藝。

2.1 光刻工藝對器件工藝的可靠性影響

光刻工藝屬于一項籠統(tǒng)的概括說法，可細分為五項工序：曝光、涂膠、堅膜、顯影和腐蝕。在光刻過程中容易出現(xiàn)的器件缺陷一般都是在材料的金屬化層面及金屬氧化層面，在這兩個層面出現(xiàn)的缺陷一般表現(xiàn)為毛刺、凸起（小島）、凹陷（針孔）和鉆蝕等，這些缺陷的產(chǎn)生會對半導體分離器件的后期使用造成不良影響，對半導體器件工藝的可靠性造成負面影響。

2.2 材料金屬化工藝對器件工藝的可靠性影響

在對生產(chǎn)材料進行金屬化加工時，一般使用NaOH模具尖端作為加工工具，因此在拉絲模具中很容易造成Na+污染情況的發(fā)生，一旦出現(xiàn)Na+污染，那么在采用鎢絲加熱真空蒸發(fā)性金屬時，就一定會出現(xiàn)半導體器件氧化層Na+污染的情況，當Na+污染的濃度達到5×1011～21013/cm2時，會嚴重影響到半導體器件的穩(wěn)定性，表現(xiàn)為電壓漂移及漏電等，對半導體分立器的使用造成不良影響。

2.3 物理干法腐蝕工藝對器件工藝的可靠性影響

物理干法腐蝕是一種非選擇性的定向刻蝕，在等離子體碰撞過沖，完成對半導體材料的精細加工，這種物理干法腐蝕包括兩種常用方法：反應離子刻蝕法和化學物理干法腐蝕。反應離子刻蝕對器件工藝可靠性影響主要表現(xiàn)在加劇分立器的反向漏電；化學物理干法腐蝕對不同的材料表現(xiàn)為不同的影響情況，存在較大差別。采用物理干法腐蝕處理半導體材料的機理是使用離子轟擊材料，這種處理方法會改變絕緣材料的絕緣性能，對被腐蝕的半導體材料同樣造成損傷影響，如果等離子體中混有高能光子，這種影響將會被擴大加重。因此，控制物理干法腐蝕對材料的不良影響，重點在于控制等離子體的能量流，在科研工作人員的長期研究中發(fā)現(xiàn)了兩種應對措施：1）對于因稼元素擴散導致的接觸失效問題，有一種很好的應對措施就是在半導體金屬化層中增添一種可以阻止稼元素擴散的金屬層，起到保護半導體金屬化層的作用；2）對于因界面反應引起柵下沉、基區(qū)塌陷，進而導致半導體分立器失效問題，可以采用Ti、Pt、Au代替Al，Ti、W、Au代替Au，并加強對半導體金屬化層的厚度的控制。

2.4 引線鍵合工藝對器件工藝的可靠性影響

常用的引線鍵合工藝有3種：超聲鍵合、熱壓鍵合以及超聲熱壓鍵合。引線鍵合工藝的質(zhì)量高低主要參考引線粗細、引線長度、引線數(shù)量與鍵合位置等標準，在引線鍵合工藝中，不管采用哪種工藝，都會對半導體分立器的可靠性產(chǎn)生一定程度的不良影響，在采用超聲鍵合工藝時容易對管芯造成損傷，因此要嚴格控制超聲波的輸出功率及振動頻率，采用超聲熱壓鍵合時還應注意控制芯片的鍵合溫度，該工藝對鍵合時間的控制要求較高。

3 半導體分立器件制造過程中的質(zhì)量控制

3.1 工藝環(huán)境控制

3.1.1 潔凈室空氣凈化控制

在半導體分立器生產(chǎn)過程中，對工作環(huán)境的要求和控制很重要，分立器件的光刻寬度越窄、有源區(qū)面積越大，對潔凈室凈化的要求就越高，通過調(diào)查研究和統(tǒng)計總結，得出潔凈室等級與半導體分立器件的芯片合格率的對應關系如下：萬級潔凈室的合格率為68%，千級潔凈室的合格率為75%，百級潔凈室的合格率為98%，由此可見，潔凈室的凈化等級越高，半導體器件合格率越高，因此，應嚴格控制潔凈室的空氣凈化級別。

3.1.2 化學試劑的質(zhì)最控制

在加工半導體分立器件過程中，化學試劑的純度對器件工藝可靠性的影響很大，因此需要嚴格控制化學試劑的純度和雜質(zhì)含量，主要方法有：1）采用干法加工工藝，減少化學試劑的使用；2）注重化學試劑的儲存條件，防止在儲存過程中混入其他雜質(zhì)；3）采用顆粒在線檢測技術，嚴格控制亞微米、深亞微米工藝加工中的顆粒含量，提高半導體分立器件的質(zhì)量水平。

3.1.3 超純氣體的質(zhì)量控制

在實際的電子器件生產(chǎn)過程中，超純氣體的環(huán)境是很有必要的，我們最常用的超純氣體主要有：氮氣、氫氣和氧氣等。這些氣體的純度對生產(chǎn)半導體分立器件的質(zhì)量和可靠度都有著很大的影響。一般在氧化、外延、CVD、擴散、刻蝕、封裝等加工工藝中的氣體純度要求達到99. 99995%以上。

3.2 防靜電措施

在半導體生產(chǎn)制造過程中靜電釋放是損傷分立器件的重要原因之一，通過靜電釋放造成的器件輕微損傷，沒有明顯的外觀表征，因此在老化篩選中很難檢查排除，但這種隱形的器件損傷會在日后的使用中，受電流刺激和溫度變化等影響，會使隱形損傷進一步擴大，縮短了分立器件的使用壽命。為減小生產(chǎn)過程中的靜電影響，可以采取防靜電措施：1）穿戴防靜電或?qū)щ姷墓ぷ鞣托?）使用防靜電手環(huán)；3）操作臺要陪有防靜電桌墊；4）在開始工作前，員工要做靜電釋放，確認自身與大地的零電勢差；5）對操作工具也應進行靜電測試或靜電釋放，確保工具不攜帶靜電。

半導體器件分析范文第4篇

關鍵詞：熱敏電阻，摻金γ-硅熱敏電阻，Z-元件，力敏Z-元件，V/F轉換器

一、前言

Z-半導體敏感元件﹙簡稱Z-元件﹚性能奇特，應用電路簡單而且規(guī)范，使用組態(tài)靈活，應用開發(fā)潛力大。它包括Z-元件在內(nèi)僅用兩個﹙或3個﹚元器件，就可構成電路最簡單的三端傳感器，實現(xiàn)多種用途。特別是其中的三端數(shù)字傳感器，已引起許多用戶的關注。

Z-元件現(xiàn)有溫、光、磁，以及正在開發(fā)中的力敏四個品種，都能以不同的電路組態(tài)，分別輸出開關、模擬或脈沖頻率信號，相應構成不同品種的三端傳感器。其中，僅以溫敏Z-元件為例，就可以組合出12種電路結構，輸出12種波形，實現(xiàn)6種基本應用[3]。再考慮到其它光、磁或力敏Z-元件幾個品種，其可供開發(fā)的擴展空間將十分可觀。為了拓寬Z-元件的應用領域，很有從深度上和廣度上進一步研究的價值。

本文在前述溫、光、磁敏Z-元件的基礎上，結合生產(chǎn)工藝和應用開發(fā)實踐，在半導體工作機理上和電路應用組態(tài)上進行了深入的擴展研究，形成了一些新型的敏感元件。作為其中的部分實例，本文重點介紹了摻金g-硅新型熱敏電阻、力敏Z-元件以及新型V/F轉換器，供用戶分析研究與應用開發(fā)參考。這些新型敏感元件都具有體積小、生產(chǎn)工藝簡單、成本低、使用方便等特點。

二、摻金g-硅新型熱敏電阻

半導體器件分析范文第5篇

關鍵詞：LED；專利分析；Nichia；Cree

The U.S. patent analysis in LED field of Nichia and Cree

LUO Jia-xiu

（Ministry of Industry and Information Technology Software

and Integrated Circuit Promotion Center, Beijing 100038, China）

Abstract:Based on the U.S. patent analysis in LED field of Nichia and Cree, we found that the LED U.S. patent application quantities of Nichia and Cree both have an increasing trend in recent years; their U.S. patent technologies mainly focused on semiconductor devices with energy barrier, methods or equipment of manufacturing or processing, electrode and other components, etc; but Nichia focused more on light-emitting materials, and Cree focused more on single crystal growth. This paper also analyzed different patent strategies of Nichia and Cree, and highlighted what Chinese related enterprises could learn from them.

Keywords: LED; patent analysis; Nichia; Cree

1 引言

全球LED產(chǎn)業(yè)格局為美國、亞洲、歐洲三足鼎立，作為LED第一陣營內(nèi)的日本日亞化學公司（Nichia）和美國科銳公司（Cree）擁有核心技術和專利，在GaN基藍光LED、白光LED和SiC襯底等技術上處于國際領先地位。Nichia和Cree通過技術戰(zhàn)、市場戰(zhàn)、專利戰(zhàn)，和其他幾大LED巨頭逐漸壟斷了高端產(chǎn)品市場，已形成LED的第一梯隊和專利交叉網(wǎng)。分析Nichia和Cree的專利布局，研究二者迥異的專利策略，對于作為LED產(chǎn)業(yè)新加入者的我國相關企業(yè)具有規(guī)避侵權風險、突破知識產(chǎn)權壁壘等重要的現(xiàn)實意義。

2 Nichia和Cree半導體

照明領域美國專利檢索結果

采用美國專利商標局，專業(yè)的專利檢索工具、公司網(wǎng)站信息查詢和網(wǎng)絡信息檢索相結合的方式，以專利申請人作為查詢對象分別對Nichia和Cree及其母公司、母公司所有的子公司、曾收購的公司進行檢索查詢，之后人工篩選出屬于半導體照明領域的專利。

截止到2010年7月，檢索到Nichia和Cree 半導體照明領域的美國專利分別為597件和735件。

3 Nichia和Cree半導體

照明領域美國專利布局分析

根據(jù)檢索結果，對Nichia和Cree 半導體照明領域的美國專利布局進行分析。

3.1 公司概要

Nichia

日亞化學，著名LED芯片制造商，日本公司，成立于1956年，開發(fā)出世界第一顆藍光LED（1993年），世界第一顆純綠光LED（1995年），與此同時，它又是以熒光粉為主要產(chǎn)品的規(guī)模最大的精細化工廠商。

技術優(yōu)勢：①第一只商品化的GaN基藍光LED/LD；②擁有目前最好的熒光粉技術；③擁有藍光激發(fā)黃色熒光粉技術專利；④藍寶石襯底外延生長技術。

Cree

科銳公司建于1987年，位于美國加利福尼亞洲。研制開發(fā)并生產(chǎn)基于碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、硅（Si）和相關化合物的材料與設備。公司的產(chǎn)品包括綠光、藍光和紫外光 LED，近紫外激光、射頻和微波半導體器件，電源轉換器件和半導體集成芯片。

技術優(yōu)勢：①SiC基Ⅲ族氮化物外延、芯片級封裝技術；②大功率芯片和封裝技術。

3.2 年度申請量統(tǒng)計分析

圖1所示的是Nichia和Cree半導體照明領域美國專利年度申請量統(tǒng)計。可以看出，Nichia申請專利的時間較早，始于1984年，1984年～2000年，專利年度申請量一直維持較低水平（11件以下），從2001年開始專利申請量迅速增加，2002年～2008年，專利申請量一直維持較高水平（平均年度申請73件），形成一個“平臺”，其中2003年和2005年是專利申請量的兩個高峰，分別為106件和93件，2009年～2010年專利申請量出現(xiàn)下降，可能與專利公開滯后性等因素有關，不能客觀反映真實情況?？傮w來看，近年來Nichia半導體照明領域美國專利申請量呈穩(wěn)定增加態(tài)勢。Cree由北卡羅來州立大學（North Carolina State University，簡稱NCSU）的畢業(yè)生共同創(chuàng)立，其早期的技術完全來自于NCSU。Cree發(fā)展歷程分為三個階段：（1） 1987年～1998年為創(chuàng)立階段，主要的發(fā)展在于尋找SiC合適的應用與產(chǎn)品；（2） 1999年～2003年為第二階段，確立以LED為主要的產(chǎn)品，強化核心能力，建立競爭壁壘；（3） 2004年～至今為第三階段，實現(xiàn)LED照明的應用，并進行照明產(chǎn)業(yè)的垂直整合?？梢钥闯?，Cree相當重視知識產(chǎn)權，早在1987年成立之初，就取得由Davis實驗室的SiC研究成果專利的獨家授權，之后也不斷地申請積累專利。1998年～2003年Cree公司半導體照明領域美國專利申請量緩慢增加，但漲幅不大；2003年～2007年，專利申請量大幅增加，2007年專利申請量達到頂峰（169件），2008年～2010年，專利申請量出現(xiàn)下降。不過由于專利申請18個月后公開的限制還有部分專利申請未被公開，所以2008年～2010年的專利申請量下降不能真實反映實際情況。

由于歐盟、美國和韓國的國家半導體照明計劃都是在2000年啟動的，中國的“國家半導體照明計劃”是在2003年啟動的，所以上述申請量峰值可能與各主要國家和地區(qū)的半導體照明計劃有關，即各主要國家和地區(qū)半導體照明計劃的相繼制定推動了Nichia和Cree相關專利加速布局。伴隨著LED應用推廣，Nichia和Cree的半導體照明領域美國專利申請量均在最近十年增加較為迅速，說明Nichia和Cree都很重視美國市場，積極在美國進行專利布局。

3.3 高產(chǎn)發(fā)明人統(tǒng)計分析

在Nichia公司半導體照明領域美國專利（共597件）中，前10位發(fā)明人（只考慮了第一發(fā)明人）共申請專利229件，占總數(shù)的38%。其中Nakamura和Ishida是Nichia公司進行技術創(chuàng)新最主要的主力軍，也是半導體照明領域企業(yè)應關注的發(fā)明人，其申請的專利（分別為44件和37件）占Nichia公司全部美國專利的7%和6%。Suenaga、Kamada和Shimizu是Nichia公司半導體照明領域美國專利申請的第二梯隊，其申請的專利（分別為27件、24件和21件）約占Nichia公司全部專利的4.5%、4.0%和3.5%。

在Cree公司美國專利（共735件）中，前10位發(fā)明人（只考慮了第一發(fā)明人）共申請專利287件，占總數(shù)的39%。Negley、Edmond是Cree公司進行技術創(chuàng)新的第一梯隊，其申請的專利（分別為61件和53件）占Cree公司全部美國專利的8%和7%。Slater、VAN DE VEN、Loh、Roberts和Saxler是Cree公司半導體照明領域美國專利申請的第二梯隊，其申請的專利分別為33件、29件、29件、28件和20件，分別約占Cree公司全部專利的4%、4%、4%、4%和3%。

3.4 主要主IPC技術構成分析

Nichia公司半導體照明領域美國專利主分類號涉及H部、C部、F部、G部、B部和A部技術領域的70個IPC大組，其中26.99%集中在H01L33/00，其次為H01L21/00、H01L29/00、H01J1/00、C09K11/00、H01S5/00、H05B33/00，以上6個IPC大組占全部專利的36.73%，是Nichia研發(fā)的重點技術領域。Cree公司半導體照明領域美國專利主分類號涉及H部、F部、C部、G部、B部和A部技術領域的76個IPC大組，其中29.66%集中在H01L33/00，14.47%集中在H01L21/00，其次為H01L29/00、C30B25/00、F21V9/00、 C30B23/00、 H01L31/00、 F21V29/00、 H01L27/00，以上7個IPC大組占全部專利的26.08%，是Cree研發(fā)的重點技術領域。

表1所列的是Nichia和Cree 半導體照明領域美國專利前20位IPC分布，代表了Nichia和Cree的重點技術主題。可以看出，Nichia和Cree半導體照明領域前三位IPC均為H01L33/00（至少有一個電位躍變勢壘或表面勢壘的專門適用于光發(fā)射的半導體器件；專門適用于制造或處理這些半導體器件或其部件的方法或設備；這些半導體器件的零部件）、H01L21/00（專門適用于制造或處理半導體或固體器件或其部件的方法或設備）、H01L29/00（專門適用于整流、放大、振蕩或切換，并具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘的半導體器件；具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘，例如PN結耗盡層或載流子集結層的電容器或電阻器；半導體本體或其電極的零部件），但二者在技術側重點上也存在差異，如Nichia半導體照明領域美國專利申請中排第五位的C09K11/00（發(fā)光材料，例如電致發(fā)光材料、化學發(fā)光材料）技術主題，Cree并未申請專利。而Cree半導體照明領域美國專利申請中排第六位的C30B23/00（冷凝氣化物或材料揮發(fā)法的單晶生長）技術主題，也不是Nichia的專利申請重點。

3.5 專利類型分析

在Nichia公司半導體照明領域597件美國專利中，發(fā)明專利為453件，外觀設計專利為144件，即在其專利申請中，發(fā)明專利占大部分，達76%。在Cree公司半導體照明領域735件美國專利中，發(fā)明專利為699件，外觀設計專利為36件。即在其專利申請中，發(fā)明專利占絕大部分，達95%。可以看出，Nichia和Cree半導體照明技術創(chuàng)新都很活躍，是知識與技術密集型企業(yè)。同時Nichia專利申請中外觀設計專利的比例約占其全部專利的四分之一，說明Nichia在重視技術的同時，也很重視產(chǎn)品層面的專利布局。

4 Nichia和Cree知識產(chǎn)權策略分析

4.1 Nichia知識產(chǎn)權策略

Nichia對知識產(chǎn)權的態(tài)度是：專利不是商品。Nichia的專利戰(zhàn)略部署經(jīng)歷了三個階段：第一階段（1993年～1998年），專注于事業(yè)開發(fā)，不進行專利許可；第二階段（1998年～2003年），完善市場發(fā)展，加速技術開發(fā)，不進行專利許可；第三階段（2003年以后）增加提供授權，可以進行專利許可?？v觀Nichia的專利策略，自1993年開發(fā)出第一只商用藍光二極管開始到2002年，Nichia一直都在通過專利布局構建完整的市場進入障礙，并強調(diào)不會為獲得收入而向其它公司提供其擁有專利的授權。但技術的快速發(fā)展迫使Nichia放棄了獨自發(fā)展的念頭，轉而趨向多邊技術合作。自2002年以來，迫于與世界幾大LED公司之間的訴訟壓力，Nichia不得不改變策略，不再以獨占市場為發(fā)展目標，而與西鐵城、歐思朗、拉米爾德、豐田合成、Cree等公司達成了專利交叉許可協(xié)議或?qū)＠徒?。不過Nichia主要限于與可建立技術互補關系的日本、美國以及歐洲的發(fā)光二極管相關廠商簽署授權合同或交叉授權合同。

4.2 Cree知識產(chǎn)權策略

Cree早期技術來源于北卡羅萊州立大學，隨后通過并購（先后并購了Nitres、ATMI的GaN部門、LLF等）、專利獨家授權（Boston University）在整個產(chǎn)業(yè)鏈中建立起強大的專利組合。Cree成立初期（1987年～1998年），專利幾乎集中于襯底與外延技術上；1999年～2002年，由于并購了Nitres，并開始與加州大學圣塔芭芭拉分校（University of California, SantaBarbara，簡稱UCSB）合作，大量累積芯片技術，也開始布局一些封裝專利；2003年～2010年，襯底、外延、芯片專利繼續(xù)布局之外，為配合封裝技術的發(fā)展，大量布局了LED封裝專利。2008年Cree以一億三百萬美元并購前CEO Neal Hunter在2005年離開后成立的LED Lighting Fixture（LLF），取得了19件封裝與照明的專利。

與Nichia的“專利不是商品”的專利策略完全不同，Cree將技術許可給多家LED制造商，如住友商事電子、夏普、光寶、歐思朗、Stanley電子和QT光電燈等公司。Cree公司也與日本光電元件供應商羅姆公司和住友商事建立了伙伴關系。另外，Cree還與歐司朗光電半導體達成了SiC/GaN efiwafer和襯底的協(xié)議。

由此可見，Cree的專利策略屬于一種縱向的知識產(chǎn)權供應鏈條關系。一方面從上游科研機構獲取獨占或非獨占專利許可，同時加強自身的科研投入，運用專利制度保護知識產(chǎn)權；又向自己的下游戰(zhàn)略伙伴許可專利，以解決合作中的核心問題，由此形成了以知識產(chǎn)權為中心的戰(zhàn)略聯(lián)盟。另外，Cree還將專利作為賺取利潤的商品，許可給其他廠商獲取知識產(chǎn)權利潤。

5 小結與借鑒

（1） Nichia和Cree半導體照明領域美國專利申請的起始時間都較早，分別始于1984年和1987年，伴隨著各主要國家和地區(qū)半導體照明計劃的相繼制定，申請量都是從2001年～2003年間迅速增加，近年來呈穩(wěn)定增加態(tài)勢。說明Nichia和Cree都很重視美國市場，積極在美國進行專利布局。對于Nichia來說，在半導體照明技術發(fā)達的美國進行專利布局是基于專利防衛(wèi)性戰(zhàn)略。

（2）Nichia技術創(chuàng)新最主要的主力軍為Nakamura和Ishida；Cree半導體照明領域美國專利申請的第一梯隊為Negley和Edmond。跟蹤他們的期刊論文等，可以了解到更加豐富的技術內(nèi)涵；對于競爭公司而言，也可以從中尋求合作伙伴，或進行獵頭活動。

（3） Nichia和Cree半導體照明領域美國專利申請前三位IPC均為H01L33/00、H01L21/00、H01L29/00，但二者在技術側重點上也存在差異，如Nichia半導體照明領域美國專利申請中排第五位的C09K11/00技術主題，Cree并未申請專利。而Cree半導體照明領域美國專利申請中排第六位的C30B23/00技術主題，也不是Nichia的專利申請重點。

（4） Nichia和Cree半導體照明領域美國專利大部分為發(fā)明專利，說明其技術創(chuàng)新都很活躍，是知識與技術密集型企業(yè)。同時Nichia專利申請中外觀設計專利的比例約占其全部專利的四分之一，說明Nichia在重視技術的同時，也很重視產(chǎn)品層面的專利布局。

（5） 來自Nichia的借鑒：從獨占到授權

2002年以前，Nichia憑借1991年至2001年間取得的74件基本專利，涵蓋了LED結構、外延、芯片、封裝的制造全過程技術及熒光粉等相關原材料，在半導體照明領域具有絕對壟斷地位，主要依靠構建專利壁壘及發(fā)起專利訴訟阻止其他廠商進入市場與其競爭，以獲取高額的獨占市場利益。但技術的快速發(fā)展迫使Nichia放棄了獨自發(fā)展的念頭，轉而趨向多邊技術合作。Nichia“專利不是商品”的策略并沒有完全得以貫徹執(zhí)行，再次驗證了市場不可能被某一個體控制和壟斷。

Nichia和藍光之父――中村修二之爭已為業(yè)界所熟知。1993年中村開發(fā)出被稱為世紀發(fā)明的藍光LED，1997年開發(fā)出紫外LED。但由于待遇太低，而且還被調(diào)離研究開發(fā)一線，1999年中村離開了Nichia。2000年12月，Nichia以“泄露商業(yè)秘密”的嫌疑中村，這一大大地激怒了中村，使他迅速倒向了“反日亞化學”陣營。2001年中村也對Nichia提起了反訴。Nichia和中村之爭值得我國企業(yè)經(jīng)營管理人員在對待技術人才的態(tài)度上引以為鑒。

6 來自Cree的借鑒：利用“外援”

Cree的專利布局是分階段進行的：首先集中在襯底、外延，接著積累芯片專利，近年大量布局封裝領域。其專利布局的發(fā)展是配合技術、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，除了自主研發(fā)，更多的是通過并購等商業(yè)行為獲取。Cree也善于利用專利訴訟獲取市場地位，在訴訟中更善于利用“外援”（如并購或獨家授權，和其他公司、研究機構合作技術開發(fā)等）。

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