在半導體這個資本密集型、技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)中，隨著半導體企業(yè)的增多，專利的分量也在與日俱增，對專利的保護意識也明顯加強?，F(xiàn)在，一顆芯片往往由數(shù)十億甚至上百億個晶體管組成，每個晶體管或者組件都可以申請專利。而半導體領(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收來源，華為就是一個很好的例子。
半導體專利的發(fā)展演變
在過去的60年歷史長河中，半導體行業(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)計是一項艱巨的任務(wù)，彼時EDA工具尚沒有，工程師必須手動創(chuàng)建電路和布局，所以這期間半導體行業(yè)以IDM模式為主，這些制造商的專利涉及各個方面。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)計到制造，甚至還有邏輯和存儲產(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，導致了集成電路的設(shè)計標準化，這些標準化也逐漸使芯片設(shè)計和制造分離，更多的玩家進入，F(xiàn)abless和Foundry開始出現(xiàn)。
Fabless廠商主要專注于設(shè)計自己的產(chǎn)品，像高通和華為，他們在通信領(lǐng)域申請了大量的專利。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，華為在全球累計申請的專利數(shù)量超過了20萬件，累計授權(quán)量超過11萬件，PCT超過6萬件。據(jù)證券時報的報道，并且華為在中國的專利申請量還在持續(xù)上升，2020年華為專利申請突破了1萬件，2021年為12000件。而且近兩年來，華為持續(xù)向芯片先進工藝技術(shù)研究，譬如3D芯片堆疊專利和EUV光刻機的專利等等，雖然面臨著出口許可的難題，但繼續(xù)進行專利研究也是華為保持競爭力的一種方式。
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：國家知識產(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達六年的專利許可協(xié)議，蘋果依然需要向高通繼續(xù)支付高昂的專利費。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)點的演進過程中，也面對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。臺積電是晶圓代工領(lǐng)域的龍頭，據(jù)臺灣“中央社”報道，截至2022年5月，臺積電全球?qū)＠暾埧倲?shù)超過7.5萬件，獲準超過5.2萬件，在全球前20大半導體制造廠中，臺積電在專利強度位居第一，專利數(shù)量則居第二，僅次于三星。
外包半導體（產(chǎn)品）封裝和測試（OSAT）模式誕生于20世紀90年代末，OSAT廠商主要集中在亞洲，他們在測試、封裝等領(lǐng)域也積累了大量的專利。值得一提的是，封測是我國半導體產(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，長電科技以超過3000件有效專利的數(shù)量居于我國封測領(lǐng)域的榜首。
圖4：中國大陸半導體OSAT廠商的專利統(tǒng)計（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”，包括半導體制造軟件、EDA工具軟件等等，軟件也可以獲得專利保護。
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更加豐富，專利與專利的碰撞結(jié)合也會產(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)新能力和核心競爭力，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)是激勵創(chuàng)新，但專利授權(quán)收費可以說是一個互利互惠的事情，對于中小企業(yè)而言，通過專利授權(quán)可使得半導體公司能夠?qū)Ｗ⒂谒麄兊暮诵膬?yōu)勢，省去重復造輪子的過程。
接下來，我們將以英特爾和華為兩家在專利上的授權(quán)為例進行分析。
作為全球半導體行業(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，英特爾在全球共有21萬多項專利，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年的專利申請情況，過去兩年英特爾專利申請量的下降并不意味著專利申請量減少，因為一項專利申請最多可能需要 18 個月才能公布[3]。
圖5：英特爾每年申請專利數(shù)量一覽（圖源：insights.greyb）
全球頂級的半導體企業(yè)包括IBM、三星、高通、英飛凌、臺積電、美光、蘋果、AMD等都在使用英特爾專利來推進他們的研究。
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)獲取營收的一個途徑。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)域的團隊、相關(guān)技術(shù)專利和研發(fā)設(shè)備打包以10億美元的價格賣給了蘋果。這一趨勢在2020年也延續(xù)了下來，蘋果在2020年獲得了約4600項專利，其中3650項來自英特爾。2022年8月，英特爾又將近5000項專利轉(zhuǎn)讓給IPValue Management Group集團內(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、計算系統(tǒng)、內(nèi)存以及存儲、連接和通信、封裝、半導體架構(gòu)和設(shè)計以及半導體制造?！?/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4億美元的營收相較于年收入高達6000多億元人民幣的華為來說，僅占全年營收的1%。華為表示，專利收費不是為了收費而收費，當然專利費也不能要的太低，要的低了就遏制了整個社會的創(chuàng)新，沒人愿意再投入研發(fā)，會形成事實壟斷。他還警告公司要做好“持久戰(zhàn)”的準備，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，按照適用于5G手機售價的合理百分比費率，單臺手機許可費不超過2.5美元。作為最早研發(fā)5G的公司之一，華為可以說是收費最晚，也收費最低的廠商了。
來到2022年，華為表示，已與智能手機、汽車和電信等行業(yè)的公司簽署了20多項新的專利許可協(xié)議或擴展協(xié)議。
其中在智能手機領(lǐng)域，過去5年，已有超過20億部智能手機獲得了華為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，涵蓋蜂窩通信標準基礎(chǔ)專利，包括5G標準。華為和三星集團就各自的標準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者。今年以來，華為與大約15家汽車制造商達成協(xié)議，包括梅賽德斯-奔馳、奧迪、保時捷和寶馬在內(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)在半導體行業(yè)是一個司空見慣的現(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)，其實專利戰(zhàn)的背后歸根結(jié)底無外乎兩種目的，一是專利費收取的問題，二是限制競爭對手的發(fā)展。
結(jié)語
專利費的收取只是專利所帶來的最微小的益處，專利更深遠的意義是，為企業(yè)本身構(gòu)筑一道高高的專利墻，減少競爭對手在市場中的份額，并限制新競爭對手的進入。如今，專利已經(jīng)不僅是廠商自身爭奪市場的利器，更是全球科技產(chǎn)業(yè)的競爭關(guān)鍵。誰能率先申請專利，誰就擁有更多的話語權(quán)和主動權(quán)。在當下全球各國自主可控的發(fā)展態(tài)勢下，專利將是國與國、企業(yè)與企業(yè)之間無形的較量。