化合物半导体产业创新发展研究:以专利导航为视角

化合物半导体是以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等化合物制造的半导体材料，被广泛应用于光电子、电力电子、通信射频等领域，是目前行业较为关注的半导体材料。目前，泉州市已建立泉州半导体高新技术产业园区，化合物半导体产业发展基础良好。
 近年来，泉州市先后印发《泉州市国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》《泉州市“十四五”制造业高质量发展专项规划》《泉州市“十四五”战略性新兴产业发展专项规划》等规划，提出聚焦高端化合物半导体项目，加快推进高端氮化镓/砷化镓LED外延及芯片制造、射频生产线、大功率氮化镓激光器生产线、滤波器生产线等系列投资项目投产达产。加快推进泉州芯谷南安科创中心等项目载体建设，打造复合研发、生产、办公等功能的产业园区，引进化合物半导体上下游产业链项目，布局产业链关键环节，打造涵盖“衬底—芯片—封装—应用”的半导体全产业链。
 《化合物半导体产业创新发展研究——以专利导航为视角》一书由泉州市知识产权保护中心组织编写，国家专利导航项目（企业）研究和推广中心、华智数创（北京）科技发展有限责任公司协助配合完成。本书以全球化合物半导体产业专利文献数据为基础，同时融合多维度产业信息，聚焦制备工艺、器件模组及器件应用三大技术领域，着重分析了衬底、外延生长、光电子器件、电力电子器件、射频器件、太阳能电池、通信、液晶显示等多个产业环节的专利状况，描绘出化合物半导体产业的技术发展脉络、产业链结构以及产业链中主要创新主体的市场配置格局，从而准确判断泉州市在化合物半导体产业发展中存在的优势和不足。终，围绕“打造产业链安全”这一总体发展目标，从补强上游制备工艺、提振信心推动中游关键器件国产化与自主化、依托下游应用需求促进中上游加速整合三大实现途径出发，通过专利导航分析确定产业发展路径，引导产业创新资源优化配置，并从知识产权角度给出技术创新提升、本地资源培育、外部资源引进、协同创新等具体路径建议，为精准招商引资、招才引智、合作研发提供参考依据，以促进泉州市化合物半导体产业的创新发展。
 本书由邱江鸿主持编写，具体分工为：邱江鸿确立全书编著大纲及各章节要点，并负责书稿审定；张勇、李思莹、黄礼坤负责全书统稿；邱江鸿、张勇、李思莹等执笔撰写章；黄礼坤、陈晓鹏、吕媛、杨丕胤等执笔撰写第二章；张栌月、吕媛、王梦奇等执笔撰写第三章；邱江鸿、黄礼坤、张栌月等执笔撰写第四章；邱江鸿、李思莹、张栌月、王梦奇等执笔撰写第五章；张栌月、陈琳、林晓莉、陈醉等负责书中部分数据整理、图表绘制及附录编纂工作。其中，国家知识产权局专利局电学发明审查部吕媛除参与部分章节撰写外，还为本书的编写提出了有益的建议；泉州市有关县（市、区）市场监管局、产业园区管委会等单位也从不同角度为书稿的编著提供了积极支持。本书编撰过程中，吴中培、廖廷俤、王平江、徐莉、傅捷峰、陈雪莹等专家提出了宝贵的意见建议，在此一并表示感谢！
 希望本书的出版能够为泉州市化合物半导体产业经济主管部门、行业组织、企事业单位的管理人员以及专利信息服务研究人员提供有益参考，为化合物半导体产业的蓬勃发展提供助力。

本书以专利导航的视角，依托专利制度的信息功能和专利分析技术系统导引泉州市化合物半导体产业的发展，结合产业专利数据、市场数据和政策现状等多维度信息，对全球、国内和泉州市化合物半导体产业的发展现状和发展方向进行了深入剖析，对泉州市化合物半导体产业在全球、国内以及福建省内的定位进行了精准研判，围绕“打造产业链安全”提出了针对本地产业上中下游的发展路径与建议，有力地为泉州市化合物半导体产业的下一步发展提供了决策支撑。
本书作为专利导航应用的良好范本，兼具实践性与可操作性，适合化合物半导体产业经济主管部门、行业组织、企事业单位管理人员以及专利信息服务研究人员阅读参考。

邱江鸿，泉州市知识产权保护中心主任，高级工程师，全国专利信息实务人才，泉州市高层次人才，专利代理师资格。长期从事知识产权政策研究与管理执法等工作，多次获省部级和市级表彰，主持和参与市级以上科技计划项目及研究课题10余项，获泉州市科技进步奖二等奖，兼任泉州师范学院客座教授、泉州仲裁委员会仲裁员、知识产权仲裁院副院长、泉州市中级人民法院知识产权技术咨询专家、泉州市知识产权纠纷人民调解委员会主任等。

第1章 绪论

1.1 化合物半导体产业概况

1.2 研究对象及方法

1.2.1 技术范畴与分解

1.2.2 研究方法

1.2.3 检索策略及数据来源

1.3 相关事项说明

1.3.1 近期数据不完整说明

1.3.2 同族专利

1.3.3 关于专利申请量统计中的“项”和“件”的说明

1.3.4 关于部分分析指标的说明

第2章 化合物半导体产业发展现状

2.1 全球化合物半导体产业发展现状

2.1.1 全球产业经济环境

2.1.2 全球产业政策环境

2.1.3 产业链发展现状

2.1.4 技术链发展现状

2.2 中国化合物半导体产业发展现状

2.2.1 中国产业经济环境

2.2.2 中国产业政策环境

2.3 泉州市化合物半导体产业发展现状

2.3.1 泉州产业发展基础

2.3.2 泉州产业发展规划

2.3.3 泉州产业主体构成

2.3.4 泉州产业发展特点

2.3.5 泉州市化合物半导体产业实地调查

第3章 全球化合物半导体产业专利态势及发展方向

3.1 全球化合物半导体产业专利态势

3.1.1 全球专利申请态势

3.1.2 国家/地区分析

3.1.3 全球创新主体分析

3.2 全球化合物半导体产业发展方向

3.2.1 产业结构调整方向

3.2.2 技术发展热点方向

3.2.3 市场配置重点方向

3.3 小结

第4章 泉州市化合物半导体产业专利态势及发展优劣势

4.1 泉州市化合物半导体产业专利态势

4.1.1 泉州专利申请态势

4.1.2 地域分析

4.1.3 泉州创新主体分析

4.2 泉州市化合物半导体产业发展优势与劣势

4.2.1 与主要国家/地区相比

4.2.2 企业实力优势与劣势

4.2.3 人才实力优势与劣势

4.2.4 协同创新优势与劣势

4.2.5 专利运营优势与劣势

4.3 小结

4.3.1 泉州市化合物半导体产业专利态势

4.3.2 泉州市化合物半导体产业发展优势与劣势

第5章 泉州市化合物半导体产业发展对策建议

5.1 优化产业创新布局，打造产业链安全

5.1.1 产业创新发展目标

5.1.2 产业技术导向建议目录

5.2 提升技术创新能力，夯实产业链安全

5.2.1 专利风险应对策略

5.2.2 技术研发路径建议

5.3 夯实本地主体培育，保障产业链安全

5.3.1 做优本地企业培育

5.3.2 做好本地人才培养

5.4 对接外部优质资源，强化产业链安全

5.4.1 聚力外部优质人才招引

5.4.2 做好外部优质企业引进

5.5 提升协同创新*，筑牢产业链安全

5.5.1 健全知识产权保障体系

5.5.2 强化跨区域协作联动

5.6 围绕应用多重发力，提升产业链安全

5.6.1 抓产业发展机遇

5.6.2 促进产业链内循环

5.6.3 聚力“一区三园”互促互融

5.6.4 提升产业品牌形象

第1章绪论

1.1化合物半导体产业概况

化合物半导体是以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等化合物制造的半导体材料，0为第二代和第三代半导体材料。

不同于以硅、锗为代表的第一代半导体材料，化合物半导体材料具有高频高速性能，有较大的带宽宽度、较高的击穿电压且具备较高的热导率和电子饱和速率，因此更适用于制造高频、高温、大功率的射频组件，目前被广泛应用于光电子、电力电子、通信射频等领域。

在光电子器件应用上，主要包括发光二极管、光子集成电路、激光器、探测器等。目前可发光的半导体材料均为化合物半导体；砷化镓和磷化铟的激光器和探测器广泛用于光纤网络、数据中心等光纤通信领域；砷化镓也用于红外激光器、手机人脸识别技术、汽车自动驾驶用激光雷达的核心芯片。在电力电子器件应用上，由于氮化镓材料具有高频率、高功率、高效率的特点，氮化镓电力电子器件适用于电源适配器、无线充电器等电源产品的核心芯片。尤其是以砷化镓或氮化镓为原材料的化合物半导体，由于其在高功率和高频率部分出色的性能，已经广泛应用在消费电子、汽车电子、数据中心和5G基站等领域。

自20世纪60年代以来，半导体材料根据不同时期的电子元器件的要求所需要的半导体的性能也是不同的。半导体材料目前已发展到第三代，第一代半导体材料兴起于20世纪50年代，主要是指硅（Si）、锗（Ge）半导体材料，带动了以集成电路为核心的微电子产业的快速发展，被广泛应用于消费电子、通信、光伏、军事以及航空航天等多个领域。在20世纪90年代之前，硅材料占据了绝对主导地位，目前大多数半导体器件及集成电路产品还是使用硅晶圆来制造，硅器件占到了全球销售的半导体产品的95%以上。

20世纪90年代以来，航空航天产业的发展对半导体材料的耐高温及高功率性能提出了更高要求，硅材料的性能出现了瓶颈，而以砷化镓（GaAs）为代表的第二代半导体材料开始崭露头角，相关器件制备技术逐渐成熟，促进半导体材料迈入光电子领域。GaAs良好的光学性能使得其在光学器件中广泛应用，也应用在需要高速器件的特殊场合，是4G时代的大部分通信设备的材料，如毫米波器件、发光器件、卫星通信、移动通信、光通信、GPS导航等。

但是GaAs禁带宽度不够大、击穿电场较低等特性限制了其在高温高频和高功率器件领域的应用。半导体材料的对比如表1-1所示。