在半導(dǎo)體這個(gè)資本密集型、技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)中，隨著半導(dǎo)體企業(yè)的增多，專利的分量也在與日俱增，對(duì)專利的保護(hù)意識(shí)也明顯加強(qiáng)?，F(xiàn)在，一顆芯片往往由數(shù)十億甚至上百億個(gè)晶體管組成，每個(gè)晶體管或者組件都可以申請(qǐng)專利。而半導(dǎo)體領(lǐng)域的芯片巨頭們無疑是坐擁專利池的佼佼者，過往在專利上的積累，正讓他們收獲新的營(yíng)收來源，華為就是一個(gè)很好的例子。
半導(dǎo)體專利的發(fā)展演變
在過去的60年歷史長(zhǎng)河中，半導(dǎo)體行業(yè)逐漸形成了現(xiàn)在集成設(shè)備制造商（IDM）、無晶圓廠（Fabless）、代工廠（Foundry）的成熟產(chǎn)業(yè)模式。在這一演變過程中，半導(dǎo)體專利也發(fā)生了重大的變化[1]。
在1960年至1970年的早期階段，集成電路的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，彼時(shí)EDA工具尚沒有，工程師必須手動(dòng)創(chuàng)建電路和布局，所以這期間半導(dǎo)體行業(yè)以IDM模式為主，這些制造商的專利涉及各個(gè)方面。早期的IDM代表者如德州儀器和英特爾等，積累了廣泛的專利，包括從設(shè)計(jì)到制造，甚至還有邏輯和存儲(chǔ)產(chǎn)品，下圖1是德州儀器的4MB CMOS DRAM。雖然現(xiàn)在德州儀器已不再生產(chǎn)任何存儲(chǔ)產(chǎn)品或邏輯處理器，但他們過往所積累的龐大的專利也在為其帶來可觀的收入。
圖1：德州儀器早期的DRAM(1989-1990)
到1980年左右，EDA工具開始興起，導(dǎo)致了集成電路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，這些標(biāo)準(zhǔn)化也逐漸使芯片設(shè)計(jì)和制造分離，更多的玩家進(jìn)入，F(xiàn)abless和Foundry開始出現(xiàn)。
Fabless廠商主要專注于設(shè)計(jì)自己的產(chǎn)品，像高通和華為，他們?cè)谕ㄐ蓬I(lǐng)域申請(qǐng)了大量的專利。在5G、WiFi 6、音視頻編解碼、光傳輸、光智能等領(lǐng)域華為已經(jīng)形成了高價(jià)值的專利包。華為在2022年6月表示，截至2021年年底，華為在全球累計(jì)申請(qǐng)的專利數(shù)量超過了20萬件，累計(jì)授權(quán)量超過11萬件，PCT超過6萬件。據(jù)證券時(shí)報(bào)的報(bào)道，并且華為在中國(guó)的專利申請(qǐng)量還在持續(xù)上升，2020年華為專利申請(qǐng)突破了1萬件，2021年為12000件。而且近兩年來，華為持續(xù)向芯片先進(jìn)工藝技術(shù)研究，譬如3D芯片堆疊專利和EUV光刻機(jī)的專利等等，雖然面臨著出口許可的難題，但繼續(xù)進(jìn)行專利研究也是華為保持競(jìng)爭(zhēng)力的一種方式。
圖2：華為芯片堆疊專利（圖源：華為）
圖3：華為反射鏡、光刻裝置及其控制方法專利（圖源：國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局）
提到高通的專利，最為印象深刻的是，2017-2019年蘋果和高通圍繞在手機(jī)基帶芯片上的專利戰(zhàn)，跌宕起伏，幾乎可以寫出一整本的編年史來，雖然最終兩家握手言和，但蘋果卻因此與高通簽訂了長(zhǎng)達(dá)六年的專利許可協(xié)議，蘋果依然需要向高通繼續(xù)支付高昂的專利費(fèi)。此后，雖然蘋果也在積極研發(fā)基帶芯片，但是似乎不太樂觀，今年7月份，據(jù)知名蘋果分析師郭明錤爆料稱，蘋果5G基帶芯片的研發(fā)可能已經(jīng)失敗。這也意味著高通將繼續(xù)吃到蘋果在基帶芯片上的紅利。
而晶圓代工廠在工藝節(jié)點(diǎn)的演進(jìn)過程中，也面對(duì)著不同的在制造方面上的挑戰(zhàn)，比如缺陷密度、蝕刻選擇性和高縱橫比結(jié)構(gòu)的填充。臺(tái)積電是晶圓代工領(lǐng)域的龍頭，據(jù)臺(tái)灣“中央社”報(bào)道，截至2022年5月，臺(tái)積電全球?qū)＠暾?qǐng)總數(shù)超過7.5萬件，獲準(zhǔn)超過5.2萬件，在全球前20大半導(dǎo)體制造廠中，臺(tái)積電在專利強(qiáng)度位居第一，專利數(shù)量則居第二，僅次于三星。
外包半導(dǎo)體（產(chǎn)品）封裝和測(cè)試（OSAT）模式誕生于20世紀(jì)90年代末，OSAT廠商主要集中在亞洲，他們?cè)跍y(cè)試、封裝等領(lǐng)域也積累了大量的專利。值得一提的是，封測(cè)是我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中較為成熟的領(lǐng)域，據(jù)智慧芽的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)電科技以超過3000件有效專利的數(shù)量居于我國(guó)封測(cè)領(lǐng)域的榜首。
圖4：中國(guó)大陸半導(dǎo)體OSAT廠商的專利統(tǒng)計(jì)（圖源：智慧芽）
軟件現(xiàn)在在芯片的發(fā)展中作用越來越凸顯，軟件被業(yè)內(nèi)人士稱之為是芯片這一硬件的“靈魂”，包括半導(dǎo)體制造軟件、EDA工具軟件等等，軟件也可以獲得專利保護(hù)。
總之，現(xiàn)在包括IDM、代工廠、無晶圓廠和軟件公司等都在各自的領(lǐng)域申請(qǐng)專利。隨著更多的跨界廠商（如谷歌、亞馬遜這樣的云廠商）加入自研芯片陣列，來自不同群體的專利組合將會(huì)更加豐富，專利與專利的碰撞結(jié)合也會(huì)產(chǎn)生新的技術(shù)。
芯片巨頭龐大的專利池，正在轉(zhuǎn)化為新的收入來源
專利作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要載體，不僅反映了企業(yè)的創(chuàng)新能力和核心競(jìng)爭(zhēng)力，專利的授權(quán)也是企業(yè)不斐的一筆收入。雖說專利制度的本質(zhì)是激勵(lì)創(chuàng)新，但專利授權(quán)收費(fèi)可以說是一個(gè)互利互惠的事情，對(duì)于中小企業(yè)而言，通過專利授權(quán)可使得半導(dǎo)體公司能夠?qū)Ｗ⒂谒麄兊暮诵膬?yōu)勢(shì)，省去重復(fù)造輪子的過程。
接下來，我們將以英特爾和華為兩家在專利上的授權(quán)為例進(jìn)行分析。
作為全球半導(dǎo)體行業(yè)的老大，英特爾在專利方面也有著舉足輕重的地位。據(jù)insights.greyb的統(tǒng)計(jì)，英特爾在全球共有21萬多項(xiàng)專利，英特爾官網(wǎng)顯示，目前英特爾在全球擁有大約70,000項(xiàng)專利資產(chǎn)（有效專利）。下圖是英特爾自2000年開始至2021年的專利申請(qǐng)情況，過去兩年英特爾專利申請(qǐng)量的下降并不意味著專利申請(qǐng)量減少，因?yàn)橐豁?xiàng)專利申請(qǐng)最多可能需要 18 個(gè)月才能公布[3]。
圖5：英特爾每年申請(qǐng)專利數(shù)量一覽（圖源：insights.greyb）
全球頂級(jí)的半導(dǎo)體企業(yè)包括IBM、三星、高通、英飛凌、臺(tái)積電、美光、蘋果、AMD等都在使用英特爾專利來推進(jìn)他們的研究。
圖6：引用英特爾專利組合的公司（圖源：insights.greyb）
除了授權(quán)專利之外，專利轉(zhuǎn)讓也是企業(yè)獲取營(yíng)收的一個(gè)途徑。過去幾年，英特爾一直是蘋果收購專利的重要來源。2019年，英特爾宣布退出基帶芯片的研究，并將其在該領(lǐng)域的團(tuán)隊(duì)、相關(guān)技術(shù)專利和研發(fā)設(shè)備打包以10億美元的價(jià)格賣給了蘋果。這一趨勢(shì)在2020年也延續(xù)了下來，蘋果在2020年獲得了約4600項(xiàng)專利，其中3650項(xiàng)來自英特爾。2022年8月，英特爾又將近5000項(xiàng)專利轉(zhuǎn)讓給IPValue Management Group集團(tuán)內(nèi)一家新成立的公司。這些專利涵蓋廣泛的領(lǐng)域，如“微處理器、邏輯設(shè)備、計(jì)算系統(tǒng)、內(nèi)存以及存儲(chǔ)、連接和通信、封裝、半導(dǎo)體架構(gòu)和設(shè)計(jì)以及半導(dǎo)體制造?！?/p>
2019年至2021年間，華為通過專利許可獲得了13億美元的收入，每年大約4億美元的營(yíng)收相較于年收入高達(dá)6000多億元人民幣的華為來說，僅占全年?duì)I收的1%。華為表示，專利收費(fèi)不是為了收費(fèi)而收費(fèi)，當(dāng)然專利費(fèi)也不能要的太低，要的低了就遏制了整個(gè)社會(huì)的創(chuàng)新，沒人愿意再投入研發(fā)，會(huì)形成事實(shí)壟斷。他還警告公司要做好“持久戰(zhàn)”的準(zhǔn)備，使專利許可成為一種普遍現(xiàn)象[2]。
2021年3月，華為正式宣布收取5G專利許可使用費(fèi)，按照適用于5G手機(jī)售價(jià)的合理百分比費(fèi)率，單臺(tái)手機(jī)許可費(fèi)不超過2.5美元。作為最早研發(fā)5G的公司之一，華為可以說是收費(fèi)最晚，也收費(fèi)最低的廠商了。
來到2022年，華為表示，已與智能手機(jī)、汽車和電信等行業(yè)的公司簽署了20多項(xiàng)新的專利許可協(xié)議或擴(kuò)展協(xié)議。
其中在智能手機(jī)領(lǐng)域，過去5年，已有超過20億部智能手機(jī)獲得了華為4G/5G專利許可。諾基亞自2017年就開始向華為預(yù)訂專利許可，2022年12月23日，華為周五宣布與諾基亞續(xù)簽專利許可協(xié)議，最新的延期反映了華為的實(shí)力。12月初，華為與OPPO還宣布簽署全球?qū)＠徊嬖S可協(xié)議，涵蓋蜂窩通信標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)專利，包括5G標(biāo)準(zhǔn)。華為和三星集團(tuán)就各自的標(biāo)準(zhǔn)必要專利包簽署了類似協(xié)議。
在汽車領(lǐng)域，目前每年約有800萬輛獲得了華為4G/5G專利許可的智能汽車交付給消費(fèi)者。今年以來，華為與大約15家汽車制造商達(dá)成協(xié)議，包括梅賽德斯-奔馳、奧迪、保時(shí)捷和寶馬在內(nèi)的幾家汽車制造商都在尋求在其車輛中添加更多通信技術(shù)，華為授權(quán)給汽車制造商的專利主要涉及4G等通信技術(shù)，但交易條款各不相同。
此外，專利戰(zhàn)在半導(dǎo)體行業(yè)是一個(gè)司空見慣的現(xiàn)象，幾乎同行業(yè)甚至上下游之間都有大大小小的專利戰(zhàn)，其實(shí)專利戰(zhàn)的背后歸根結(jié)底無外乎兩種目的，一是專利費(fèi)收取的問題，二是限制競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的發(fā)展。
結(jié)語
專利費(fèi)的收取只是專利所帶來的最微小的益處，專利更深遠(yuǎn)的意義是，為企業(yè)本身構(gòu)筑一道高高的專利墻，減少競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手在市場(chǎng)中的份額，并限制新競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的進(jìn)入。如今，專利已經(jīng)不僅是廠商自身爭(zhēng)奪市場(chǎng)的利器，更是全球科技產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵。誰能率先申請(qǐng)專利，誰就擁有更多的話語權(quán)和主動(dòng)權(quán)。在當(dāng)下全球各國(guó)自主可控的發(fā)展態(tài)勢(shì)下，專利將是國(guó)與國(guó)、企業(yè)與企業(yè)之間無形的較量。