专利视角下我国光刻技术发展现状分析

党思宇 孙晓雅

核心技术的发展定离不开现代社会数字信息产业，而信息产业的进步则离不开微电子技术，微电子技术也叫作半导体集成电路芯片制造技术。在芯片生产过程中最关键的技术就是光刻技术，光刻技术是指在光照作用下，借助光致抗蚀剂(又名光刻胶)通过显影、刻蚀等一系列步骤而将掩膜版上的图形转移到基片上的技术[1]。在知识经济时代，专利不仅是衡量技术发展的重要指标之一，也是最重要的战略资源。本文基于专利分析的视角，运用PatSnap 数据库对我国（除港澳台外）光刻技术领域的专利现状进行相关的可视化分析，得到结论，并提出发展的相关建议，有助于我国光刻技术发展创新，以期为光刻技术领域人员提供参考。

一、数据来源与方法

以智慧芽（PatSnap）全球检索分析数据库作为数据源，该专利数据库深度整合了全球海量的专利数据，更新速度及时，专利信息全面，便于研究人员了解行业专利发展情况。笔者调研了大量与“光刻技术”主题相关研究文献后，参考了毛荐其等学者[2]的检索式，对光刻技术领域相关词汇细化，对其进行删减、合并后进行高级检索。检索截止日期为2023 年3 月6 日，以(照相平版印刷品 OR 光刻OR平版印刷OR 光刻技术OR 微平版印刷OR 扫描仪) AND(镜头OR 光致抗蚀剂OR“光掩膜”OR duv OR euv OR极紫外线)构建检索式，将检索国家范围限定为“中国”，得到检索结果68501 条。经过同族专利合并及去重后，最终得到42587 条专利结果。采用文献调研法和专利计量分析法，首先对国内光刻技术专利和非专利文献进行研究，掌握光刻技术领域的发展历史、当今现状，以及该技术遇到的瓶颈和发展趋势等，根据专利数据进行可视化分析，从而提出提高其竞争力的对策和建议。

二、结果分析

（一）地域分布

我国光刻技术专利主要集中在上海、广东、江苏、北京，其专利授权数量均为2000 件以上。其中，上海的专利数量最多为2305 项同族记录，查询到上海最为活跃的申请人是中芯国际集成电路制造（上海）有限公司，该公司光刻技术专利主要围绕硬掩膜层和晶体管展开。其次是广东省，专利授权量为2209 项，专利数量最多的企业是华为技术有限公司，研究领域为极紫外光、光刻机、光刻系统等。其余省份相关专利授权数量较少，应挖掘各省科研潜力。

（二）重点申请人分析

首先，从竞争类型主体来看，专利申请较为集中，企业是我国光刻技术专利的主力军，这说明现在的技术创新依旧是以企业为主，产学研合作体系还未成熟，应该加强建设此体系。光刻技术专利申请前十的企业主要分布在上海、北京，其余省份相对较少。位居榜首的中芯国际集成电路制造（上海）有限公司拥有754 项相关有效记录，是相关专利数量最多的公司。这表明该企业对于光刻技术研发能力较强，拥有较为成熟的技术，其相关专利研发领域应用学科多为半导体、感光材料加工、照相制版加工装置与电固体器件等。其次是上海微电子装备（集团）股份有限公司，拥有646 项专利族，应用领域主要为图纹面的照相制版工艺等。其余专利申请人的申请数量较为接近。

（三）技术领域分布

IPC 分类是目前国际通用的唯一专利文献分类和检索工具，它是按照发明创造的主题为特征进行分类的，它也可以显示出每项专利所涉及的技术领域。根据IPC 分类小类，对我国光刻技术专利数量前十的技术领域进行了统计归纳。可以明显看出我国光刻技术专利主要分布在G（物理）以及H（电学）二类。G 类主要包括光学原件、半导体的加工制作技术等；H 类主要包括半导体器件和材料、晶体管、图像通信。数量最多的是H01L 类，半导体器件是光刻技术的重点研发领域，其次是G03F 类，图纹面的照相制版工艺，第三是G02B 光学元件、系统或仪器，这三类是当前的重点研发领域，也充分反映出近些年光刻技术的蓬勃发展。

（四）法律状态分析

通过专利法律状态可以了解到目标专利的当前状态，避免非必要的经济损失，对于研发而言，能够获取现有技术的发展水平和方向、科研程度，规避不必要的科研损失。专利法律状态一般可分为三种状态：不稳定、相对稳定和稳定。当专利申请处于正在审查或者等待中，就属于不稳定状态，也叫作公开或实质审查。专利申请经审查后“授权”，因没交年费或书面声明放弃专利权等原因而“终止”，以及专利保护期“届满”是相对稳定状态；专利申请“撤回”“视为撤回”，专利授权之后的“放弃”“视为放弃”，审查中“驳回”及专利权“无效”或者被“撤销”则属于稳定状态[3]。根据智慧芽数据库检索结果分析，光刻技术领域授权专利占比为37.11%，实质审查专利占比24.25%，发明申请专利占45.22%。光刻技术失效专利占比尚可，其占比为36.23%，导致失效的原因包括撤回、驳回和没有缴纳年费，分别占 12.59% 、4.98%、16.32%。可见光刻技术的专利保护意识和管理能力尚可，专利质量和授权率可以进一步提高。

三、研究结论与发展建议

（一）研究结论

从地域分布来看，我国光刻技术主要集中在上海、北京、广州、江苏，专利授权量分布不均匀，其余省市差距较大，因此也颇具科研技术潜力。

从申请人角度来看，虽然我国申请人对于光刻技术专利的积极性较强，但是存在的问题是科研机构聚集过于明显，并无明显的高校和个人申请，因此可以鼓励更多的高校和科研院所加入光刻技术调研，企业公司可以和各个高校以及科研院所进行产学研深度融合，加速专利成果转化为强大的生产力，服务技术领域。

从技术领域来看，围绕物理和电学领域呈现发散式分布，涉及技术领域众多，并且各领域之间无明显界限。我国的光刻技术领域集中在H01L 和G03F 二类，光刻技术的发展以光学、化学等基础学科为根本，与光刻胶技术、曝光方式、掩膜制造等许多应用技术互为补充。

从专利法律状态来看，光刻技术专利失效专利占比不算高，但应该继续降低，加强专利知识产权意识。此外，申请专利时需要对发明专利进行公开，以此申请法律的有效保护。由于专利保护的时间期限问题，企业大多采取商业秘密等更容易的手段进行专利保护，但若遭遇侵权，维权难度会加大。为了更好促进光刻技术领域的发展，必须加强产权意识，完善专利布局，促进光刻技术的转型升级和高水平发展。

（二）发展建议

1.提高研发创新能力。光刻技术是包含光刻材料、装置、工艺等的一系列技术的技术。我国高端的光刻胶主要依赖进口，因此应该对光刻胶产业进行整合，避免低效率的研究模式，进行国内自主创新。EUV 光刻胶是EUV 光刻能否应用在7nm 以下先进工艺节点的核心关键条件，其重要程度不言而喻。在国外，技术成熟的光刻胶企业逐年加大对EUV 的研发力度，但我国相应专利研究较少，因此必须提高国内研发创新能力，提高光刻胶自给率，国内各级政府可以给予经济和政策支持。

2.完善人才引进制度。每个领域的健康发展都离不开人才。我国光刻科研教学机构应当进一步完善光刻技术相关人才引进制度，提供更高的薪酬待遇和福利来吸引并留住高素质领域人才，提高光刻技术的人才储备。集成电路已经被国家学位委员会设置为一级学科，因此应该不断加强学科建设，合理配置教育资源，令人才培养与产业发展需求相匹配。在培养我国光刻技术领域优秀人才的基础上，引入国外优秀人才，积极推进高校、企业、研究机构等创新主体开展科技交流与合作，提升集成电路领域的科技创新能力，促进产业成果转化。

3.加强产学研深度合作。根据申请人分析的结果，我国光刻技术的申请人类型较为集中，企业成为科研的主力军。因此，可以加强政府引导，支持企业公司和各大高校院所通过合作开发、委托开发等方式来共同设立研发组织、技术创新联合体等方式。必须要深化加强产学研合作，充分集合光刻技术领域创新资源，利用各个机构的发展优势，打造出符合国内市场需求的产学研协同创新新型机制，有效促进高校院所创新成果的转移转化和中国光刻技术领域专利的创新能力提升。

4.大力发展领域专项。60 年来，光刻技术经历了掩膜版、光源方式和光刻胶材料的转变与探索。我国光刻技术的发展依然任重道远。我国政府在2021 年后提供了新的有关光刻技术的重大专项，此外还推进未完成专项继续发展执行，因此应该在总结短板的基础上，大力发展国家关于光刻技术的专项和高水平专利，争取在高端存储器、传感器和5G 等关键技术上取得突破与进展，提升专利价值，激活我国光刻领域的科研活力。中国军转民