RF GaN領導廠商及新入局者的戰略和技術路線

2020-12-05 電子發燒友

RF GaN領導廠商及新入局者的戰略和技術路線

MEMS 發表於 2020-12-02 10:18:05

受下一代電信和國防應用需求推動，射頻（RF）氮化鎵（GaN）領域的專利申請持續增長

據麥姆斯諮詢介紹，由於電信和國防應用的需求推動，RF GaN市場正以驚人的速度快速增長。預計RF GaN市場規模將從2019年的7.4億美元增長到2025年的20億美元以上，複合年增長率（CAGR）為12%。在本報告中，法國著名智慧財產權研究公司Knowmade的半導體技術研究團隊對基於GaN的RF電子產品的全球專利現狀進行了全面的調研和分析，覆蓋了從外延片到RF半導體器件、電路、封裝、模塊和系統的整個價值鏈。

Knowmade分析師檢索、篩選並分析了全球範圍內截至2020年8月公布的6300多項專利，包括了500多個不同專利申請人提交的3000多個發明專利家族。與2019年版報告相比，這份最新版報告檢索分析的專利家族數量增加了2倍，新申請人的數量增加了100多位。

根據專利家族數量排名的RF GaN專利申請人


第一批RF GaN專利申請始於20世紀90年代。自2004年起，RF GaN領域的專利申請開始上升，並從2015年開始顯著加速增長。現在，RF GaN領域的專利申請主要受到兩個因素的驅動：（1）來自中國的專利申請；（2）專利布局逐步向價值鏈下遊延伸。自2015年以來，來自中國的RF GaN專利申請一直在加速。尤其是過去兩年，我們注意到來自中國的專利申請數量顯著增加，越來越多的中國新申請人開始RF GaN專利布局。2019-2020年期間，中國申請人佔據了專利申請人總量的40%以上，美國申請人佔23%，日本申請人佔10%，歐洲申請人佔3%。

隨著中國從製造型經濟向創新驅動型經濟轉型，來自中國企業的RF GaN專利申請普遍呈現增長趨勢。這一趨勢也側面反映了RF產業的新形勢，即中國市場對商用無線電信應用的需求正呈爆炸式增長，中國企業已經在開發下一代電信網絡。此外，在中美貿易戰之後，許多中國企業正積極開發用於5G基礎設施的RF GaN技術。

過去幾年來，為解決RF GaN器件相關技術及製造障礙的創新取得了喜人的成果。近來，該領域的專利申請正加速向價值鏈下遊延伸：RF電路、封裝和模塊/系統。當前的專利申請表明，仍然還有很多製造和技術問題需要解決，例如：不同RF半導體器件的單片集成；EPI堆棧、半導體器件和封裝級的熱管理；半導體器件和電路層的線性；以及電路層面的保護、匹配和失真補償等。

RF GaN領先廠商不應低估中國的專利申請新力量，因為它們正在改變這個領域的競爭格局

RF GaN專利領域目前主要由美國和日本公司主導，如科銳（Cree）、富士通（Fujitsu）、住友電工（Sumitomo Electric）、三菱電機（Mitsubishi Electric）、英特爾（Intel）、MACOM、東芝（Toshiba）、威訊（Qorvo）和雷神（Raytheon）。從地域來看，美國的RF GaN專利授權量已達1200+，與中國（640+）、日本（440+）和歐洲（250+）相比，美國的智慧財產權競爭更加激烈。然而，新專利申請現在已經集中在中國。

按地域細分的主要專利申請人分析


Cree擁有眾多的基礎專利，尤其是在GaN-on-SiC技術方面，因此，Cree在該領域擁有更強大的專利地位。不過，過去5年來，Cree、Sumitomo Electric和Toshiba的發明申請幾乎停滯。這些專利領導者已經開發了全面的專利組合，覆蓋了廣泛的RF GaN技術節點。專利申請量的減少，可能是它們對其已經強大的RF GaN專利組合擁有足夠的信心。

自2017年以來，Intel和MACOM大幅增加了專利申請量，尤其是在GaN-on-Silicon技術方面。Intel是RF GaN領域最活躍的專利申請人，過去幾年來，其新發明申請量達到了創紀錄的水平，或將使其領先Sumitomo Electric、Fujitsu及Cree，在專利方面佔據領導地位。

在中國，中國電科（CETC）和西安電子科技大學的發明申請最多。海威華芯（HiWafer）、能訊高能半導體（Dynax）、漢華半導體（Hanhua）以及電子科技大學（UEST）、中國科學院微電子研究所（IMECAS）、華南理工大學（SCUT）和半導體研究所等其它申請人，已經布局了相當可觀的RF GaN專利組合。此外，還有一批雄心勃勃的新廠商正在積極布局專利。相比之下，歐洲RF製造商泰雷茲（Thales）、BAE Systems、英飛凌（Infineon）、埃賦隆（Ampleon）、愛立信（Ericsson）等公司，在目前的RF GaN專利申請中只佔很小一部分。

中國臺灣方面，代工廠穩懋半導體（Win Semiconductors）、臺積電（TSMC）和環球晶圓（GlobalWaffers）在2010年代中期首先進入RF GaN專利領域，然後世界先進（VIS）和聯穎科技（Wavetek）等公司在2018年開始該領域專利布局。韓國廠商則並不十分活躍。過去十年來，韓國電子通訊研究院（ETRI）每年保持少量的的新發明申請。2016年，艾爾福（RFHIC）從元素六（Element Six）獲得了GaN-on-Diamond技術的相關專利。隨後，我們注意到Wavice、UTel和Wavepia近期開始了該領域的專利申請。
 

主要專利所有人的專利地位


RF GaN領導廠商及新入局者的戰略和技術路線

本報告提供了RF GaN領域的主要專利動態，並從專利的角度補充了RF GaN競爭格局。本報告深入剖析了RF GaN關鍵廠商和新申請人的專利申請組合和布局策略，分析了它們的專利技術、專利強度、感興趣的市場和未來意圖，並重點介紹了它們在RF GaN領域所遵循的戰略和技術路線。
 

技術細分領域的專利分析


本報告詳細介紹了與GaN on SiC、GaN on SiC、GaN on Diamond和GaN on Sapphire相關的專利現狀和最新專利。報告分析並介紹了與RF電晶體（HEMT、HBT、E-mode等）、RF二極體（varactor、RTD、IMPATT等）和RF聲波器件（SAW、TC-SAW、FBAR、BAW-SMR）相關的專利申請。此外，報告還用一個章節專門介紹了GaN基MMIC相關專利。本報告還重點介紹了專利申請人仍然感興趣的與RF GaN製造技術相關的專利（散熱、單片集成、線性、阻抗匹配等），以及針對毫米波頻段或5G的相關應用。
 

主要細分領域的專利公開趨勢


Excel專利資料庫

本報告還包括一份重要的Excel專利資料庫，其中包括了本研究所分析的3000多個專利家族的所有專利。這份高價值專利資料庫支持多欄位檢索，包括專利公開號、原始文件的超連結、優先權日期、標題、摘要、專利權人、當前法律狀態以及技術和應用領域（外延結構、RF電晶體、RF二極體、RF聲波器件、MMIC、GaN on SiC、，GaN on Si、GaN on Diamond、PA、RF開關、RF濾波器、微波、毫米波、5G等）。

責任編輯：lq

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