韩国知识产权局发布半导体芯片制程技术专利趋势分析

来源：中科院IP信息 中科院知识产权信息

2021年7月20日，韩国知识产权局网站发布半导体芯片制程技术专利趋势分析结果，研究发现，引领半导体芯片制程技术的鳍式场效应晶体管技术（Fin Field-Effect Transistor，FinFET）正在失势，全环栅晶体管技术（Gate all around Field Effect Transistor，GAAFET）正在兴起。

随着智能手机市场竞争激烈，目前采用5nm制程工艺制造的半导体芯片的性能相比现有的7nm制程工艺有很大的提升。未来人工智能等技术领域需要处理的数据量将剧增，为了处理大量的数据，需要比目前的5nm制程工艺更精密的3nm制程工艺。因此，相对于FinFET更先进的下一代半导体微型化技术竞争也将更加激烈。主要分析结论如下。

研究对五大知识产权局（IP5）半导体芯片制程技术的专利年度趋势显示，此前一直作为半导体芯片制程技术支柱的FinFET技术专利申请数量从2017年开始转为下降，而新出现的GAA技术专利申请数量增长显著。

如图1所示，FinFET技术在2017年达到1936件的峰值，2018年和2019年分别下降至1636件和1560件，2020预计[1]将达到1508件。GAA技术相关专利申请数量年增长近30%，2020年预计将达到391件。图2是半导体芯片制程技术IP5按技术领域分布情况。

图1  半导体芯片制程技术IP5专利申请年度趋势（2011-2020）[2]

图2  半导体芯片制作技术IP5按技术领域分布图

[1] 考虑到专利公开时间，2020年的专利申请数量及增长率采用线性回归法预测。

[2] 检索时间：2021年5月31日；专利数据库：Derwent Innovation。

如表1所示，FinFET技术主要专利申请人排名依次为台积电（30.7%）、中芯国际（11%）、三星电子（8.6%）、IBM（8.1%）、格罗方德（GlobalFoundry）（5.4%）等。FinFET技术已呈现出中国、韩国、美国企业竞争的态势。

GAAFET技术专利主要专利申请人排名依次为台积电（31.4%）、三星电子（20.6%）、IBM（10.2%）、格罗方德（GlobalFoundry）（5.5%）、英特尔（4.7%）等。GAA技术呈现以台韩企业引领、美国企业在追赶的态势。

[3] 中芯国际的GAAFET专利申请数量排第14位，占比0.6%。

全球企业GAAFET专利动向研究发现（表2至表4），台积电和三星电子将在GAAFET技术展开更加激烈的竞争。

据悉，三星电子计划在2022年的3nm制程工艺开始应用GAA技术，或成为全球首个对该技术的产业应用。台积电已宣布在2023年的2nm制程工艺开始引进GAA技术。

FinFET技术领域位居第二的中芯国际目前并未进入GAAFET技术排名。分析认为，尖端半导体领域的竞争主要是在美国、韩国、中国台湾之间。

韩国知识产权局表示，目前世界上能用5nm以下制程工艺技术制造半导体芯片的企业只有台积电和三星电子，但近期美国英特尔公司进军芯片制造行业，拜登政府也集中投资半导体技术，预计尖端半导体技术竞争将变得更加激烈。因此，率先革新技术是防止后来者进入该行业的最佳捷径。