射頻（RF）氮化鎵（GaN）領域的知識產(chǎn)權現(xiàn)狀：美國和日本占統(tǒng)治地位，歐洲存在感較弱，中國廠商強勢進入

近年來，RF GaN市場的發(fā)展令人印象深刻，重塑了RF功率器件的產(chǎn)業(yè)格局。在電信和國防應用的推動下，RF GaN行業(yè)將持續(xù)增長，而隨著5G應用的到來，RF GaN市場將加速發(fā)展。據(jù)麥姆斯咨詢介紹，RF GaN市場總規(guī)模預計將從2017年的3.8億美元到2023年增長到13億美元。

在本報告中，Yole旗下專注于知識產(chǎn)權分析的子公司Knowmade深入調研了與GaN RF技術和器件相關的全球專利態(tài)勢。

Knowmade檢索并分析了全球公開的1700多個專利家族，超過3750項專利（截至2018年10月）。這些專利涉及RF GaN外延片（包括GaN-on-SiC和GaN-on-Silicon），RF半導體器件（包括HEMT和HBT），集成電路（包括RFIC和MMIC），工藝方法和封裝，包括所有細分領域，如RF功率放大器（PA）、RF開關和RF濾波器，以及從6GHz到大于20GHz毫米波（mm-wave）RF器件。

RF GaN領域主要專利權人的專利組合強度

美國和日本廠商主導了RF GaN相關領域的專利格局

科銳（Cree/Wolfspeed）毫無爭議地擁有該技術領域最強的專利地位，尤其是碳化硅（SiC）襯底上的GaN 高電子遷移率晶體管（HEMT）。住友電工（Sumitomo Electric）是RF GaN器件的市場領導者，在該技術領域有較強大的專利布局，但遠遠落后于科銳。此外，住友電工的專利申請量逐年降低，而富士通（Fujitsu）、東芝（Toshiba）和三菱電機（Mitsubishi Electric）等其他日本廠商的專利申請量持續(xù)增長，因此這些廠商目前也已經(jīng)擁有了強大的專利組合。

英特爾（Intel）和MACOM是目前RF GaN領域最活躍的專利申請人，尤其是GaN-on-Silicon技術，它們如今已成為RF GaN專利領域的主要挑戰(zhàn)者。Qorvo、雷神（Raytheon）、諾斯洛普·格魯門（Northrop Grumman）、恩智浦（NXP/Freescale）和英飛凌（Infineon）等RF GaN市場的其它主要廠商掌握一些核心專利，但未必擁有強大的專利地位。

中國電科（CETC）和西安電子科技大學在中國RF GaN專利領域占據(jù)了主導地位，擁有針對微波和毫米波應用的RF GaN技術專利。中國首家提供6英寸砷化鎵/氮化鎵微波集成電路（GaAs/GaN MMIC）純晶圓代工服務的制造企業(yè)成都海威華芯（HiWafer），在三年前開始布局RF GaN專利，是目前最有力的中國專利挑戰(zhàn)者。

RF應用的GaN HEMT

科銳在RF應用的GaN HEMT專利競爭中處于領先地位，特別是在GaN-on-SiC技術方面，遠遠超過其主要專利競爭對手住友電工和富士通。對科銳RF GaN專利組合的分析表明，它可以有效地限制該領域的專利活動，并控制大部分主要國家其他廠商的自由經(jīng)營。

英特爾在科銳之后進入GaN HEMT專利領域，目前是最活躍的專利申請人，它應該會在未來幾年不斷加強其專利地位，尤其是對于GaN-on-Silicon技術。RF GaN HEMT相關專利領域的新進入者主要是中國企業(yè)，如海威華芯、三安集成電路和北京華錦創(chuàng)維電子。其他值得關注的新進入者包括：***的臺積電（TSMC）和聯(lián)穎光電（Wavetek Microelectronics），韓國的Wavice和Gigalane，日本的Advantest，以及美國的MACOM和安森美半導體（ON Semiconductor）。本報告詳細分析了主要專利申請人和新進入廠商持有的核心專利和最新專利。

RF應用的GaN-on-Silicon技術

只有少數(shù)專利明確主張了GaN的主基板類型。自2011年以來，與RF GaN-on-Silicon相關的專利申請一直在穩(wěn)步增長。該技術方向的主要專利權人為英特爾和MACOM，其次包括住友電工、英飛凌、松下、海威華芯、中國電科、富士通和三菱電機。本報告針對抑制硅襯底表面附近形成的寄生溝道層（對高頻特性產(chǎn)生不利影響）的發(fā)明專利進行了詳細分析，還重點關注了GaN-on-Silicon器件的封裝和熱管理相關專利。

RF應用的GaN-on-SiC和GaN-on-Silicon技術相關專利公開趨勢

GaN單片微波集成電路（MMIC）

目前，有30多家廠商申請了與GaN MMIC相關的專利，其中，東芝和科銳擁有最重要的專利組合。科銳在該領域擁有最強大的專利布局，但作為后來者的東芝是GaN MMIC專利領域目前最活躍的專利申請人。鑒于東芝目前的專利申請趨勢，它應該會在未來幾年不斷加強在該領域的專利布局。東芝最近的專利申請涉及GaN MMIC的封裝，以及可以增強電容連接線功率電阻的MMIC，該技術能夠維持并承受每個MIM電容所需的電壓，同時還縮小了器件尺寸。GaN MMIC相關專利領域的主要新申請人包括泰格微波（Tiger Microwave）和北京華錦創(chuàng)維電子。本報告詳細介紹了科銳、東芝、雷神、諾斯洛普·格魯門、MACOM和Qorvo等公司所擁有的主要專利，并重點關注了那些覆蓋GaN-on-Silicon技術的MMIC專利。

GaN MMIC主要專利所有人的專利地位

RF放大器、RF開關、RF濾波器

本報告分析了主要專利所有人在RF放大器、RF開關、RF濾波器等功能器件的相對專利地位?？其J在GaN RF放大器相關專利領域處于領先地位，該領域其它主要專利所有人包括東芝、富士通、三菱電機、Qorvo、雷神和住友電工，后來進入GaN RF放大器專利領域的MACOM正憑借不斷增長的專利申請量逐漸脫穎而出。目前，英特爾是GaN RF開關領域專利申請最活躍的廠商，而Tagore Technology公司則是該領域最值得關注的新申請人。采用III族氮化物外延層的RF濾波器專利申請越來越多，英特爾是目前GaN RF濾波器的主要專利申請人。

RF GaN器件封裝

東芝是RF GaN器件封裝領域最活躍的專利申請人，尤其是RF半導體放大器和MMIC封裝。本報告詳細介紹了與科銳、英飛凌、住友電工、恩智浦、MACOM以及三菱電機等廠商塑料模壓封裝相關的專利。

微波/毫米波和5G無線系統(tǒng)

本報告分析了中國電科、西安電子科技大學、東芝、科銳和海威華芯的微波/毫米波頻段RF GaN相關發(fā)明專利，并重點介紹了明確指向5G無線系統(tǒng)的發(fā)明專利。