前言

在幾家造車新勢力高調推出搭載碳化硅芯片模組的主驅逆變器大功率平臺電動汽車后，中國功率半導體上車進程開始進入白熱化，電車廠紛紛加快碳化硅模塊的研發及布局。

目前國產碳化硅芯片最大的市場來自于OBC（車載充電器），車載空調壓縮機及主驅逆變器中。但在主驅逆變器上，國產碳化硅芯片依舊是一塊空白市場。為順利推動碳化硅主驅逆變器“上車”，幾家大廠不約而同采用“先進口保產，后國產替代”的路線。但由于國際市場上大功率芯片嚴重緊缺，再加上國際局勢的收緊，“國產替代”已成為大眾共識。為了保證未來的電車能順利使用國產芯片，各汽車廠已經開始緊鑼密鼓的測試國產碳化硅芯片，以用于主驅逆變器。然而，國產碳化硅想要能夠成功應用，還要經過若干年的車規級認證。

派恩杰創立初始，便堅信未來碳化硅的主要用量爆發點是新能源汽車領域。率先與擁有30年車規經驗的X-Fab形成戰略合作，專注研發應用于OBC（車載充電器）及主驅逆變器車規級MOSFET芯片。經2年的研發，成為國內第一家量產車規級碳化硅MOSFET芯片的公司。截至2021年，派恩杰的碳化硅芯片已成功量產出貨，并應用于國產及海外電動汽車OBC。

專利布局和專利申請數量能從某種程度上反映當前各個碳化硅器件公司的狀態。近日，國際知名專利及學術期刊分析網站KnowMade.com針對全世界碳化硅專利布局發布了幾份分析報告，讓我們一起來看下他們都說了什么：

碳化硅專利支撐起中國國產全產業鏈的崛起

第一份是由法國Sophia-Antipolis發布于2022年1月20日的報告—— Silicon Carbide (SiC) patents support the emergence of a complete domestic supply chain in China。  “碳化硅專利支撐起中國國產全產業鏈的崛起“。

原文鏈接：https://www.knowmade.com/press-release/news-power/press-release-news-power-silicon-carbide-sic-patents-support-the-emergence-of-a-complete-domestic-supply-chain-in-china/

報告指出，碳化硅在汽車領域中占據越來越重要的地位，快充更是離不開碳化硅的參與。

報告還提到，據麥肯錫中國分析，中國已成為全球最大的電動車市場，并將會在2020年至2030間呈現24%的年增長。因此，中國市場成為ST，Wolfspeed，羅姆，英飛凌，安森美以及三菱的主要目標，他們總共占據了世界80%的市場份額。另外在政府扶持政策的推動作用下，中國碳化硅和氮化鎵芯片產業的迅速蓬勃終將會迎來自給自足的一天。

Knowmade作為一家多年來跟蹤碳化硅專利情況的公司,將近期的研究重點放在改變中國新興碳化硅供應鏈的中國企業上。 

碳化硅專利布局在過去20年一度被日本公司，例如三菱，富士，豐田及住友占據大頭。但是，近年來以日本企業為中心的傳統企業的IP獲取數量逐步減少，取而代之的Intel、中國的新興企業等的專利數量不斷增加。

中國的專利申請在2010年左右開始起步，在過去十年得到了爆發式增長，呈現出IP申請的領軍狀態，并持續發力，而日本的專利申請于2013年進入平臺期。從整體上看，中國的專利申請平均分布在材料與功率器件之間，大約一半與SiC材料相關的發明集中于SiC生長的設備和工具上，這說明中國的碳化硅材料還在最初的探索和第一步挑戰中——與硅生長技術不同，碳化硅生長技術沒有統一的標準生長爐，這是所有新入場碳化硅裸晶圓業務的公司都會面臨的第一個技術挑戰和障礙。

報告中出具了一幅全產業鏈圖片，并加以贅述。其中派恩杰作為國產碳化硅芯片的領先設計公司，被報告重點關注。報告介紹，派恩杰作為一家新設計公司，由北卡羅來納州立大學校友創立，在此處，文章用“remarkable”（非凡的，引人注目的）這個單詞來形容派恩杰2019年成功申請的第一個專利。不過有一處需要更正，文中指出派恩杰于2021年量產，實際情況是派恩杰已于2020年成功量產650v 碳化硅MOSFET，2021年拿到車廠千萬訂單，標志著國產碳化硅正式開始加入這個游戲。

報告提到，總體來說，中國的碳化硅MOSFETs申請數量是碳化硅二極管的兩倍，反映出由于柵極氧化物結構的問題，開發可靠的碳化硅MOSFET非常艱難。并且通過各大龍頭碳化硅公司的專利布局可以驗證這點——除了三安和NCE，他們主要的專利布局都在二極管上。有趣的是，在比較了碳化硅金錠和外延片方面的專利情況，在器件，模塊及電路領域，中國知識產權參與者之間的合作網絡更加密集，尤其是研究機構和行業參與者之間。

近年來，中國專利申請主要來自于模塊及電路領域，雖然此項活動從2015年才起步，卻已經擁有超過800份發明。這也得益于中國的碳化硅專利發明與學校的緊密合作。

最后，文章總結到，中國正在加速專利布局，以支持碳化硅技術的發展，更重要的是支持形成完整的國內供應鏈并確保產品線的安全。中國專利申請人覆蓋整個供應鏈，包括各個細分領域都有相對成熟的IP參與者，中國企業將更注重提高碳化硅國產滲透率。中國的碳化硅產商也得到了幾家受美國限制嚴重打擊的廠商支持，例如華為。他們充分布局了國內碳化硅供應鏈條的幾家廠商，來確保其未來的碳化硅供應。

在此背景下，中國碳化硅企業在征服海外新市場的路上任重而道遠。事實上，只有不到3%的中國專利是在海外申請的。然而，通過比國內同行申請更多的國外專利，某些襯底廠商已經展露了他們未來的國際野心。

全球碳化硅專利分析

KnowMade.com對全世界碳化硅MOSFET、二極管及其他專利布局進行了調研。調研報告顯示，繼傳統的幾大龍頭碳化硅芯片公司之外，中國和韓國正在碳化硅產業鏈上顯示出雄心壯志。但是想在短期或中長期內完善整條產業鏈是有一定挑戰的。眾所周知，碳化硅晶圓的量產門檻非常高，目前能量產碳化硅晶圓的廠商并不多，要想將芯片打造為車規級芯片襯底更是充滿挑戰。這份報告通過全方位視察碳化硅芯片的專利布局（包括碳化硅晶錠，裸晶圓，襯底，器件，模塊和開關電路）來向大家展示目前碳化硅產業鏈的面貌。

小結

“專利格局分析是一種強大的工具，可以在新興行業進入市場之前識別新的參與者，同時還可以更好地了解他們在特定技術方面的專業知識和專有技術。” 總的來說，申請專利活動反映了企業的創新水平。中國企業正加快專利申請，以支持形成自主可控的完整國內供應鏈，大陸地區專利申請已經覆蓋了整個產業鏈，并形成了較為活躍的知識產權合作網絡。但是，總體而言，中國碳化硅企業的發展任重道遠。通過這些技術專利的分析，我們也可以一窺國產碳化硅全貌，幫助客戶及投資者更好地了解當前市場主要參與者的狀態。

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