中国科学院半导体研究所  李晋闽  
 在引发了微电子革命之后，半导体技术正在孕育一场新的产业
革命———照明革命。在5年至10年内，用发光二极管(LED)作为新光
源的固态照明灯，将逐渐出现在传统照明市场的每一个角落。世界照
明业的许多大公司都看好这个市场，一场技术、人才和市场的争夺战
已经开始。面对这一场没有硝烟的战争，我国必须采取措施，抢占制
高点。

　　专利现状与问题

　　国外半导体照明产业启动早，专利制度运用熟练，我国在专利制
度的利用和保护方面，存在较大差距。
　　1.国内外专利现状
　　国际上LED照明技术的发展空间虽然很大，但核心专利基本都被
外国几大公司控制，这些公司利用各自的核心专利，采取横向(同时
进入多个国家)和纵向(不断完善设计，进行后续申请)扩展方式，在
全世界范围内布置专利网。目前主要国家和地区专利状况请见附表。
　　国际上有关GaN基材料和器件的专利有以下特点：
　　* 有关GaN基材料的专利数量大，总数在数千项以上，但大部分都
在20世纪90年代以后申请。
　　* 关键专利都掌握在日本、美国、德国等少数国家的少数大公司
手中，如日本的日亚、丰田合成、东芝、索尼、NTT，美国的Lumis、
Cree，德国的Osram公司等。
　　* 国外大公司都很重视技术专利的申请，有关GaN基半导体LED的
关键技术都已经在本国或国际上申请了专利，基本覆盖了从衬底制备、
外延材料、器件设计、管芯工艺到封装和应用设计的各个方面。其中
主要包括衬底材料、大失配外延低温缓冲层、P型GaN的掺杂及退火激
活技术、高质量InGaN材料的生长及控制技术、P型GaN/Al
GaN超晶格提高空穴浓度技术、GaN基LED透明电极技术等等。以上
专利是高亮度GaN基LED发展史上的突破性技术，目前有些专利是材料
生长和器件制作无法绕开的。
　　国内有关GaN基材料和器件的专利状况：
　　* 我国申请人未掌握上游核心技术，发明专利申请量较少，大都
属于外围技术，数量不多的外围专利和下游水平低、效力未定的新型
专利无法形成专利网。另外，一些申请人未向境外申请专利。这种国
内无法形成专利网布局、境外没有专利保护的现状，使得我国半导体
照明领域的知识产权成为产业发展的软肋。
　　* 申请时间上，我国半导体照明领域的最早申请日差距最大的相
差24年，最小也有5年，普遍在10年左右。上游产业中的传统技术手
段如芯片电极、划片、封装材料、外延缓冲层、碳化硅衬底的时间差
距最大，一般在15年到20年。主流技术如外延接触层、外延覆盖层、
外延量子阱技术、超晶格技术、氮化镓衬底技术、芯片微结构技术、
钝化技术等相差10年左右。在下游产业中，普遍相差10年左右。另外，
与外国相比，我国缺少原创技术，基本上所有的专利申请技术都在外
国技术路线的范畴内。
　　* 我国在芯片、封装和LED应用领域与外国热点申请方向发生偏离。
如芯片领域，我国专利申请未涉及外国公司极为看重的芯片外形技术、
表面粗糙化技术、衬底剥离技术。封装领域，我国专利申请虽然有自
身的优势分支，但在近年来较为热门的基座和荧光粉材料方面与国外
差距巨大。应用领域，我国专利申请的优势在于技术相对成熟的指示
应用、景观照明方面，部分申请涉及显示屏和交通信号灯，但对国际
流行的技术分支，如LED灯具和背光照明的申请量却很少。
　　* 国内发明专利申请量主要集中在科研院所和院校，实用新型专
利权大部分掌握在个人手中。上游发明专利申请量集中于中科院系统
的研究所，包括半导体所、物理所和长春光机物理所。而企业占有发
明专利的比例不超过5%，实用新型专利不超过10%。这与国外以企业
为主的申请情况大相径庭。
　　2.我国利用专利制度方面存在的问题
　　一是专利制度运用不恰当。专利制度的核心在于利用技术成果向
社会公开，以换取一定区域和时间内的垄断权，那么专利技术是否容
易形成垄断，是否容易得到保护就决定了技术成果是否适合申请专利。
是否适合申请专利，何时申请专利，如何实施专利权保护是专利制度
运用的重要方面，我们在这些地方有所欠缺。
　　二是专利保护范围不恰当。国外申请的专利，产品权利要求非常
宽泛，一般会采用功能性限定，或者物理化学性质的方式来撰写。而
我国的权利，往往加入许多非必要技术特征，权利要求保护范围都比
较窄。虽然专利申请的保护主题相同，但我国申请人所能得到的专利
权范围要小得多。
　　三是国内申请人利用专利制度起步晚。自1985年我国建立专利制
度到1999年期间，是专利申请的空白期。就目前我国的半导体照明领
域来说，我们已获得的专利权数量要少很多。
　　四是仅在低层次运用了专利制度。专利权人的专利申请缺少统一
部署，专利申请后仅在个体单项保护的基础上实施，具体措施仅限于
单方许可和诉讼保护。

　　半导体照明专利形势

　　目前半导体照明技术发展非常迅速，产业远没有达到成熟，产业
化的芯片发光效率仅为30lm/W，与普通照明要求的100lm/W
以上的指标有很大差距。未来的技术路线在不断发展，白光技术路线
在探索，衬底、外延、芯片、封装技术都在不断更新。因此我们还是
有很多突破机会的。
　　我国在每个技术领域都有申请量超过或接近外国申请量的技术分
支，尤其是在上游产业上拥有一些外围发明专利，这为日后我国应对
可能发生的专利诉讼战提供了谈判筹码。
　　1.LED白光普通照明发展仍有空间，我国有机会与外国同行一
较高低。
　　2.我国在复合衬底专利方面有一定优势。
　　3.由于专利易于被缩小保护范围和被规避，对我国外延方面的专
利诉讼比较困难。
　　4.在芯片方面我国有很大发展潜力，白光普通照明的芯片技术与
现有的技术可能会有较大差异。
　　5.中低档产品领域和应用产品领域大有可为。
　　6.2年至3年内不会有针对我国企业的大规模诉讼案发生。

半导体照明专利战略应务实

　　1.在技术上提倡多种技术路线并存，对有可能形成中国特色的
技术路线有所侧重，在产业层次上做到有所为、有所不为。
　　在数量庞大的专利面前，中国要打破垄断，建立自主创新的知识
产权，就要提倡多种技术路线并存，并对有可能形成中国特色的技术
路线有所侧重。
　　从技术路线角度考虑，国内可以分几个梯队进行研究。第一梯队
还要围绕国际主流的技术路线去探索，在主要技术路线上创造新的知
识产权。而第二或第三梯队就要研究国外也没有实现批量生产的新方
法，走出国际三种技术路线的包围，例如开发直接发白光的芯片，开
发受激发后直接发白光的白光荧光粉。
　　从产业链角度考虑，我国应当重点发展封装和应用技术，但上游
技术领域也不能放弃。我国在上游的每个环节都有一定的技术积累，
例如在衬底技术中的复合衬底、外延技术中的量子阱和隧道结技术、
芯片技术中的电极和划片技术等领域，我国已经拥有了一定数量的外
围专利，在此基础上应当进一步发挥优势，深入开展横向、纵向研究，
可以争取更大的发展空间。
　　2.在市场开发策略上，要利用专利的地域性特点区分国内国际发
展路线。
　　专利权具有地域性。由于外国进入中国的专利技术与其实际掌握
的技术存在差异，我国可以充分利用这些空间，直接拿外国未在中国
申请的技术在中国制造、销售和使用。建议国内产品主要走欧美基本
专利的外围路线，或者在基本专利基础上进行改进，或者寻找欧美未
在中国申请的外围专利。若进入海外市场，可以考虑开拓这些技术强
国未申请专利的地区，如中东地区、非洲国家等。
　　如进入欧美和日本市场，就要仔细研究这些国家的专利的权利要
求保护范围以及专利侵权判断原则。美国是判例法系，只能严格地按
照权利要求书的字面含义来进行，任何扩大解释都是不允许的。而欧
洲采用中心限定论，权利要求的保护范围以权利要求所陈述的基本内
核为中心，向外做适当的扩大解释。由此可见，在进入美国和欧洲市
场时，需要采取不同措施。前者可以采用多种方法来规避或替代，例
如整体变劣、等同替换等。针对欧洲市场，建议不要贸然进入。
　　如果确实无法规避或替代，建议采用引进战术。目前，我国台湾
地区厂商为了进入高端领域，频频与日本几大公司接触，部分厂商已
获得日本公司在上游产品的专利授权。我国要想在上游产业立足，也
可以采取这一策略。
　　总之，要真正实现半导体照明，就必须进一步提高GaN基LED的发
光效率，并大幅度降低生产成本。
　　目前，国内从事GaN基LED研究和生产的机构，力量都还不是很强，
应当加强交流与合作，充分发挥各自的优势，集中力量选择具有前瞻
性的课题进行研究，争取获得具有自主知识产权的重大成果和专利。
同时借鉴国际上大公司的合作模式，与这些公司进行专利交互授权，
突破知识产权方面的壁垒，这样就可以使民族半导体照明产业获得生
存与发展机会，在激烈的国际竞争中立于不败之地。