申请人|从全球专利储备看GaN创新方向和潜在新秀( 三 )

2022-01-21 芯片供应链智能网联汽车业产业链工信部缺芯

第三，Micro LED由于其自发光，低功耗，高亮度，超高分辨率，小尺寸，高色彩饱和度等方面的优势，成为LED未来发展方向。从全球Micro/Mini LED全球专利申请情况来看，目前该领域相关专利总量超过2500件，有效专利超过900件，其中中国是这一领域的研究主导者，专利申请数量占比达到40.78%，全球领先。主要的专利申请人包括Facebook（Meta）、苹果、歌尔股份、京东方、三安光电等。
目前，Micro LED的创新主要聚焦在巨量转移技术的突破上。例如2019年，苹果提出利用光束寻址释放(BAR) 巨量转移技术，一次转移多个Micro LED（专利号US20200194616A1）；2020年，三星提出在目标基板和激光振荡器之间布置转移基板，转移基板上布置有一行/一列不同颜色的Micro LED器件，向目标基板辐射激光束以完成Micro LED的巨量转移（专利号US20200335659A1）等。
GaN创新龙头企业技术分析
日本住友
住友株式会社在GaN领域的专利储备可以说具有绝对优势。1970年代开始申请GaN相关专利，2003年该公司在全球率先量产GaN衬底，2006年再次率先量产高性能GaN HEMT（高电子迁移率晶体管），目前是全球GaN射频器件的主要供应商，强大的专利布局在一定程度上支撑了其后来的商业成功。

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资料来源：智慧芽
住友GaN技术储备从专利分布来看，主要聚焦在衬底和器件研究，可见光LED、GaN基FET器件、激光二极管、GaN单晶生长技术专利布局较多，近5年更侧重GaN基FET器件。在GaN基FET器件领域，住友探索的技术方向较多，布局热点包括外延工艺、芯片工艺、改善击穿电压、减小漏电流、抑制电流崩塌、改善2DEG结构等，较缺乏的是改善结构缺陷、改善导通特性等方面的专利。
值得注意的是，目前住友的GaN失效专利占比过高，达到了60%左右。
美国CREE（Wolfspeed）
CREE是美国早期发力GaN和SiC技术的主要企业之一。1998年，该公司推出首个SiC基GaN HEMT，2019年和2021年，CREE完成照明和LED业务的出售，完全蜕变成一家以宽禁带半导体产品为主的公司。2021年更名为Wolfspeed并于纳斯达克上市。
CREE聚焦于GaN-on-SiC技术路线，从1991年开始申请GaN-LED相关专利，1998推出SiC基GaN-HEMT器件后专利申请迎来第一次快速增长，2008年推出首个GaN射频器件，迎来第二次快速增长。该公司在GaN领域的专利超过3000件，有效专利占比接近52%。

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随着CREE剥离LED业务后，其GaN研究重点同样转向GaN基FET器件，目前在该领域专利总量达到696件，有效专利430件，布局重点为减小漏电流、增大击穿电压、改善线性度、提高GaN层晶体质量、减少半导体刻蚀损伤、降低表面捕获效应等，较缺乏的是提高增益、延长使用寿命等方面的专利。
德国英飞凌
英飞凌是全球领先的功率半导体企业，1997年左右开始申请GaN激光二极管、GaN层生长技术相关专利，2014年通过收购IR取得其Si基GaN功率半导体制造技术，专利数量快速增长，且授权率较高。目前GaN领域专利超过1400件，有效专利占比高达61.5%，技术创新度高。

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资料来源：智慧芽
英飞凌在GaN领域集中在中游-器件模组的研究，包括GaN基FET器件以及由多个功率元器件集成的功率模块(如电源转换器)的研发，在功率模块、GaN基FET器件上布局的专利最多。布局重点包括改善散热、降低功率损耗、提高工作电压、减小封装尺寸、降低集成器件产生的寄生电感和电容、改进双向开关特性等，较缺乏的是短路保护、过压保护、静电保护等方面的专利。

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