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1、知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册编写说明编写说明本报告集由国家知识产权局公共服务司组织编写。相关知识产权信息公共服务成果报告由各省知识产权局收集和推荐。经项目组初步筛选、专家评审后确定本次共享发布报告。报告集分为信息技术、新能源、新材料、生物医药、化学、创新研究 6 个分册，共 14 项成果报告。报告集充分考虑了信息的安全性与适宜性，主要内容为缩编后的精简成果，并对部分章节内容进行了必要的删减调整及脱敏处理，最大化展现各成果的核心价值与亮点。本次成果汇集和发布，旨在推广知识产权信息利用成果，促进发挥知识产权信息战略价值，进一步强化知识产权信息服务对科技创新和产业优化升级

2、的支撑作用。衷心感谢慷慨共享成果的知识产权公共服务机构。相信通过不断开展信息利用成果共享，加强知识产权公共服务机构之间专业交流与互鉴，能够有力推动信息服务环境的开放化、协同化，促进知识产权信息利用和服务规范化发展，为激励创新、优化资源配置和促进高质量发展提供更加有力支撑。编辑组2024 年 9 月知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册目 录多晶硅产业专利导航报告.3硼氮掺杂材料专利导航报告.37吉林省碳纤维产业专利导航报告.64知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册3多晶硅产业专利导航报告多晶硅产业专利导航报告委托单位：乌鲁木齐市场监督管理局委托单位：乌鲁木

3、齐市场监督管理局承担单位：新特能源股份有限公司承担单位：新特能源股份有限公司原报告定稿时间：原报告定稿时间：20222022 年年 1 1 月月知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册4编写人员名单编写人员名单课题负责人：课题负责人：李西良 新特能源股份有限公司 副总经理 正高级工程师/正高级知识产权师课题组成员：课题组成员：刘兴平 新特能源股份有限公司 副总工程师 正高级工程师朱秀萍 新特能源股份有限公司 知识产权主管 专利代理师张勇 华智数创（北京）科技发展有限责任公司 总经理正高级知识产权师刘慧捷 新特能源股份有限公司 科技管理部部长 高级工程师白艳华智数创（北京）科技发

4、展有限责任公司 总监成鑫 华智数创（北京）科技发展有限责任公司 专利代理师知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册5成果亮点成果亮点多晶硅产业专利导航分析报告结合多晶硅产业发展的整体趋势、产业链以及市场情况，以专利数据信息为基础，首先从技术发展、产品供需、企业地位和产业转移等不同角度论证多晶硅产业链与专利布局的关联度；以产业链与专利布局的关联度为基础，对头部企业的专利按照时间进行统计，分析专利申请趋势，得出时间维度上头部企业专利的产出规律，进而判断头部企业在重点产品或核心技术上所处的发展阶段，为开展针对性的专利布局奠定基础；依照产业链和工艺链结构对头部企业的专利布局方向进行分析

5、，综合判断重点产品的技术热点方向。本导航报告通过对专利信息的深度挖掘，全景揭示了多晶硅产业发展现状、最新技术发展趋势以及头部企业企业在产业链中的定位，为多晶硅产业发展规划和企业研发方向提供了科学具体的决策依据。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册1引言专利导航是产业决策的新方法，是运用专利制度的信息功能和专利分析技术系统导引产业发展的有效工具。开展专利导航可以发挥专利信息分析对产业运行决策的引导作用，发挥专利制度对产业创新资源的配置作用，提高产业创新效率和创新水平，防范和规避产业知识产权风险，强化产业竞争力的专利支撑，提升产业创新驱动发展能力。本项目是以专利信息为基础，结合

6、产业信息、学术信息以及政策信息，揭示产业环境，分析产业创新方向和头部企业的发展重点，明晰企业产业发展定位，研判产业创新发展水平和质量，规划未来产业健康升级路径。本报告采用的专利文献数据主要来自中国专利文摘数据库和德温特世界专利数据库，还综合利用了部分其他专利数据库，通过初步检索、扩展检索和补充检索等，以保证数据检索的全面性。经过检索和清理，得到中国及全球申请文献数量，详见下表。其中，检索的检索截止日期为 2022 年 1 月 8 日。鉴于专利文献存在延迟公开的属性，部分申请日在检索终止日之前 18 个月内的发明专利申请因未公开而未被检索到。下述原因导致了 20202021 年提出的专利申请统计

7、不完全：1）PCT 专利申请可能自申请日起 30 个月甚至更长时间之后进入国家阶段，导致与之相对应的国家公布时间晚；2）发明专利申请的延迟公布，即自申请日（有优先权的自优先权日）起 18个月（要求提前公布的申请除外）被公布；3）实用新型专利在授权后才能被公布。因此，在本报告的数据分析中，20202021 年可能出现专利申请量明显下降的现象，这与该时间阶段内的专利数据无法完整检索有很大的关系，不能反映真实的申请量变化情况。对于该情况，在此加以统一说明，后文的分析中不再加以赘述。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册2第 1 章 多晶硅产业发展现状多晶硅是熔融的单质硅在过冷条件下

8、凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶面取向不同的晶粒的结合，因其具有的半导体性质，成为当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等广泛应用的半导体产品的基础材料。多晶硅作为全球能源体系的重要组成部分，除降低温室气体排放外，为各国社会、政治、经济的发展提供重要驱动力，对保障世界各国能源安全、改善环境保护、增加各国就业发挥了重要作用。截至 2013 年初，全球已有 127 个国家制定或出台多晶硅政策，其中发展中国家和新兴经济体的比重就超过 2/3。中国自 2005 年起，先后出台了中华人民共和国可再生能源法关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定多晶硅行业准入条件关于促进光伏产业健康发展的若干

9、意见中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要，强调推进能源革命，建设清洁低碳、安全高效的能源体系，提高能源供给保障能力。国内光伏政策的陆续出台给予国内先进企业带来新的发展机遇与挑战，未来的市场需求将会由政策驱动向市场驱动转变。我国早期的多晶硅工艺研究源于 20 世纪 50 年代，北京有色金属研究总院自行摸索硅工艺，随后 739 厂、740 厂和 741 厂成为我国三大生产基地，但具有生产规模较小、工业技术落后、消耗大、成本高等特点。自 1996 年开始，在国家经贸委的支持下，峨嵋半导体厂开始 100 吨/年多晶硅产业化关键技术研究，2002 年四川新光开工建

10、设国内首条千吨级多晶硅生产示范线，2005 年洛阳中硅投产 300 吨多晶硅产业化项目，意味着国内产业开始打破国外的技术封锁，形成多晶硅规模化生产技术体系。2005 年后，受太阳能级多晶硅市场需求影响和多晶硅生产线示范项目的带动下，国内资本开始大举进入多晶硅领域，多晶硅产业规模迅速扩大，年产量从两三百吨发展至两万吨，使得我国光伏产业原材料的自给率由几乎为零提高至 50%左右，摆脱了多晶硅依赖进口的局面，为产业健康发展奠定了基础。同时，国内多晶硅生产技术实现快速突破，采用改良西门子法的企业基本掌握千吨级规模化生产关键技术，关键设备的国产化进程加速，生产工艺不断优化，大规模生产的稳定性逐步提高，多

11、晶硅产业也将引来新的机遇与挑战。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册3第 2 章 多晶硅产业专利态势2.1 全球专利申请趋势截至检索日，全球多晶硅产业总共申请专利 26047 项，下图示出了全球多晶硅产业专利申请量的变化趋势。从图中可以看出，多晶硅产业的年申请量呈现稳步提升态势，总体可分为以下四个阶段（图 2-1-1）。图图 2-1-1 多晶硅产业发展的四个阶段多晶硅产业发展的四个阶段此外，图 2-1-2 示出了全球多晶硅产业专利申请趋势，图 2-1-3 显示了全球发电结构图，可以看出，多晶硅的全球专利趋势与全球发电结构图中可再生能源占比的趋势除去个别调整期（2012-20

12、14 年）外非常吻合，这就说明了专利产出与产业产出的具有非常高的关联度。图图 2-1-2 全球多晶硅专利申请趋势全球多晶硅专利申请趋势知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册4图图 2-1-3 全球发电结构图全球发电结构图图 2-1-4 为全球多晶硅产业专利技术来源国/地区分布情况。总体来看，主要参与的国家/地区为中国、日本、美国、德国和韩国。其中，中国申请人的申请量比重最大，占比达 50.3%。其次为日本、美国、德国和韩国，这些国家所掌握的该领域内的专利量占全球总量的 44.6%，是全球多晶硅产业发展主要的推动力。图图 2-1-4 全球多晶硅专利技术主要来源国全球多晶硅专利技

13、术主要来源国/地区分布地区分布从全球多晶硅产业全球专利申请布局情况来看，由于中国多晶硅产能不断增长，企业产能已经达世界领先水平，所以中国的申请量在各国家/地区中排在第一位，其次是美国、韩国和欧盟等国家（图 2-1-5）。可以看出，中国作为多晶硅产出大国，专利技术保护意识较高，市场也被各国普遍重视。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册5图图 2-1-5 全球多晶硅专利技术主要公开国全球多晶硅专利技术主要公开国/地区地区分布分布通过对全球多晶硅产业各国发展和专利布局情况的梳理可以发现，我国产品产量和专利申请总量虽然存在明显优势，但技术水平和企业规模仍与发达国家存在一定差距，产业

14、内的核心技术主要掌握在美国、日本等发达国家手中。申请人是专利申请的和主体，也是技术发展的主要推动力量，通过对申请人，尤其是主要申请人的研究，可以发现本领域申请主体的特点以及主要申请人的专利战略特点。图 2-1-6 为全球多晶硅产业专利申请量排名前 20 申请人的排名情况，从中可以看出日本申请人数量居多，席位占到了 40%，且排名前 3 位申请人中，第 1、2 名申请人均来自日本。除日本外，其他国家入榜的申请人分别来自中国、德国、美国和韩国。日本的株式会社 SUMCO 在多晶硅产业拥有相关专利申请 998 项，排在全球首位。日本SUMCO 公司成立于 1999 年，是全球第二大硅晶圆供应商，同时

15、生产多种半导体材料。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册6图图 2-1-6 全球多晶硅专利技术主要申请人全球多晶硅专利技术主要申请人排在第二位的信越半导体申请专利 708 项，作为 IC 电路板硅片的主导企业，最早研制成功了最尖端的 300mm 硅片，并实现了 SOI 硅片的量产，可以说，这两家日本企业是全球多晶硅材料供应商中巨无霸级别的存在，虽然其生产主要是以电子级多晶硅为主，但是电子级多晶硅与光伏多晶硅在技术上是相通的，所以，若要产业升级，其专利技术是值得关注的。排在第三位的瓦克化学申请了 678 项多晶硅专利，从 2000 年开始，受光伏市场兴起的影响，瓦克化学开始进

16、军光伏市场，作为德国老牌半导体材料生产商，瓦克仍然拥有着世界一流的制造工艺和技术水平。此外，中国申请人在全球排名前 20 申请人中有 7 家入榜，仅比日本申请人少 1 家，协鑫集团以 611 项专利申请排在第四名，通威、新特能源、亚洲硅业分列第 8-10 名，中国恩菲工程技术有限公司排在第 12 名，新疆大全和内蒙古中国则分别排在第 14 和第 16 名。图 2-1-7 为全球多晶硅产业二级分支全球范围相关专利申请情况。首先，从申请量来看，申请活跃度最高的技术分支为硅芯制备，其次为副产物回收再利用和辅助工装。图图 2-1-7 全球多晶硅专利技术分布全球多晶硅专利技术分布从专利类型来看（图 2-

17、1-8），多晶硅产业的 8 个技术分支的发明类型专利占比均达到了 50%以上，所申请的专利技术含量较高，其中副产物回收再利用的发明占比最高，为 80.9%。还原技术的发明专利占比在 8 个分支中较低，为 63.1%。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册7图图 2-1-8 全球多晶硅专利技术发明专利占比全球多晶硅专利技术发明专利占比2.2 全球 PCT 专利申请趋势如图 2-2-1 所示，为全球多晶硅 PCT 专利来源国/地区分布，可以看出，来自美国的 PCT 专利量最多，有 1172 项专利；其次是来自日本的，有 980 项专利；来自中国的 PCT 专利仅有 165 项，仅

18、占全部 PCT 专利的 5.0%，对比而言，进入中国的 PCT专利有 1731 件专利，是进入量的 10 倍多，表明全球市场非常重视在中国的专利布局，以影响中国国内的产业发展。图图 2-2-1 全球多晶硅全球多晶硅 PCT 专利来源国家专利来源国家/地区分布地区分布如图 2-2-2 所示，为全球多晶硅 PCT 专利进入国家分布，可以看出，进入美国的PCT 专利量最多，有 2350 件专利；其次是进入日本的，有 2090 件专利；再就是欧洲专利局和中国，进入欧洲专利局的有 61800 件专利，进入中国的有 1731 件专利。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册8图图 2-2-

19、2 全球多晶硅全球多晶硅 PCT 专利进入国家分布专利进入国家分布再看全球 PCT 专利的主要申请人，以确认全球产业占据主导地位的创新主体。如图 2-2-3 是全球多晶硅 PCT 专利主要申请人，可以看出，多晶硅领域 PCT 专利主要申请人均是国外企业，国内企业在多晶硅领域 PCT 专利申请较少。其中瓦克化学申请的PCT 专利最多，有 119 件 PCT 专利；其次是德山曹达株式会社，有 77 件 PCT 专利申请，信越化学和株式会社 SUMCO 分别有 60 件和 53 件 PCT 专利申请。图图 2-2-3 全球多晶硅全球多晶硅 PCT 专利主要申请人专利主要申请人2.3 中国专利申请趋势

20、分析由上述产业发展现状可知，中国多晶硅产业发展早期技术水平低下且制造成本较高，所以在 1985 年至 2000 年间，我国多晶硅技术发展缓慢，年均申请量不足 5 项。进入21 世纪后，受到国家一系列政策的大力支持，国内资本开始快速进入多晶硅领域，多晶硅产业规模迅速扩大，自 2000 年后专利申请量快速上升，到 2011 年时，年专利申请量已经达到 831 项。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册9图图 2-3-1 中国多晶硅专利申请趋势中国多晶硅专利申请趋势然而，随着多晶硅产值产能的爆发式增长，我国多晶硅产能虚增，“国发 38 号文”将多晶硅行业定义成产能过剩行业，加之国外

21、实施严格的贸易压制，导致多晶硅产业陷入危机，众多中小企业破产倒闭，所以在 2011 年至 2015 年期间，我国多晶硅产业专利技术申请量出现明显下降。在经历一段时期的产业重组调整和国家进一步出台产业扶持政策后，多晶硅产业迎来了新的发展期，市场需求也随之扩大，自 2016 年开始，多晶硅专利技术申请进一步增长，至 2019 年达到历史峰值 1217 项，截至检索日，我国多晶硅产业共申请专利 9734 项专利。（图 2-3-1）。图 2-3-2 中国多晶硅专利技术主要申请人图 2-3-2 为多晶硅产业在华主要申请人前 10 排名情况，其中我国本土申请人占 9席，唯一一位国外申请人为来自德国的瓦克化

22、学。从申请人国别来看，我国多晶硅市场的产业技术主要集中在了本土企业手中，国外企业虽然对我国市场的重视程度较高，但在专利布局数量上有限，我国申请人仍占据主导地位。以协鑫、通威和新特能源为首的知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册10国内申请人占据着国内多晶专利申请的第一梯队。其中，协鑫申请专利 326 项，综合实力在国内领先其他企业；通威和新特能源以 299 项和 289 项专利紧随其后。除此之外，中国恩菲工程技术有限公司申请专利 258 项，实力不俗。中国有色工程有限公司暨中国恩菲工程技术有限公司（原中国有色工程设计研究总院，简称“中国恩菲”）成立于 1953 年，是中华人民

23、共和国成立后，为恢复和发展我国有色金属工业而设立的第一家专业设计机构，现为世界五百强企业中国五矿、中冶集团子企业，拥有全行业工程设计综合甲级资质；内蒙古中环光伏材料有限公司申请专利 124 项，其为天津中环半导体股份有限公司(简称“中环股份”)子公司，公司主导产品电力电子器件用半导体区熔单晶-硅片综合实力全球第三，国外市场占有率超过 18%，国内市场占有率超过 80%。图图 2-3-3 中国多晶硅专利技术分布中国多晶硅专利技术分布图 2-3-3 示出了中国多晶硅产业专利技术分布情况。从各技术分支申请量活跃度来看，国内与全球申请排名情况相似，其中，硅芯制备技术以 3958 项专利申请排在首位，占

24、全部专利申请的 30.6%。其次为副产物回收再利用技术，专利申请量为 2184项，还原技术则以 2141 项专利申请排在第三位。2.4 多晶硅专利技术活跃度分析知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册11图图 2-4-1 中国多晶硅有效专利占比中国多晶硅有效专利占比图 2-4-1 给出了改良西门子法各技术分支在中国的有效专利占比情况，其占比可以显示各创新主体在各分支领域上对中国市场的重视程度。可以看出，全部分支领域占比均在 40%以上，其中，多晶硅成品和辅助工装在中国国内的有效专利占比最高，为49.5%，是各创新主体最为重视的技术分支；其次是硅芯制备，也是各创新主体颇为重视的技

25、术分支，其占比也达到了 49.4%。SiHCl3合成技术分支的占比为 40.7%，是在中国国内技术影响力相对较低的技术分支。图图 2-4-2 中国多晶硅近五年申请专利占比（中国多晶硅近五年申请专利占比（2017-2021）图 2-4-2 给出了改良西门子法各分支技术在中国的近五年新申请专利的占比情况。多晶硅副产物回收再利用是各创新主体最为重视的技术分支，新申请专利占比达到59.0%，是近年来各创新主体争夺较为激烈的研发热点方向；同时成品技术分支的占比达到了 58.3%，反映出多晶硅成品的研发热度较高；还原和氢化技术近年来研发热度中等，占比分别为 52.6%和 42.2%；其余 SiHCl3精制

26、、SiHCl3合成等技术分支新申请专利占比在 35%左右，研发热度相对较低。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册12图图 2-4-3 多晶硅多晶硅 PCT 专利申请占比专利申请占比图 2-4-3 示出了各二级分支的 PCT 申请专利占比，其中副产物回收再利用 PCT 申请占比 26.3%，是占比最高的技术分支，表明该领域是专利全球布局较为活跃的技术分支，是技术输出和技术海外应用最为活跃的技术分支，具有较强的全球影响力。辅助工装和 SiHCl3合成技术分支 PCT 申请占比分别为 20.7%和 20.0%，也是技术输出和技术海外应用较为活跃的技术分支。氢化、硅芯制备、SiHC

27、l3精制技术分支的 PCT 专利占比分别为 15.7%、12.4%、11.9%。多晶硅还原、成品技术分支 PCT 申请占比较低，为 7.0%和 6.9%。值得注意的是，虽然还原技术分支的 PCT 专利占比仅有 10.4%，但其全球 PCT 专利申请量达到 374 件，因此是多晶硅产业中不容忽视的竞争点。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册13第 3 章 多晶硅产业专利布局分析对多晶硅头部企业产业结构进行对比分析，可以辨析各企业优势技术、弱势技术、空白技术，以此来完善产业链整体专利布局，提升企业整体技术实力。3.1 多晶硅产业专利布局分析从各个企业二级技术分支的专利布局量对比

28、可知，六家企业的产业链布局模式各有异同（图 3-1-1）。从协鑫的产业链布局来看，协鑫在硅芯制备领域占据绝对优势，其中分别在切割和晶棒拉制技术上布局专利超百项；通威集团与新特能源在副产物回收再利用领域占据优势，其中废气回收分离和非气体废物处理是通威集团的优势技术，新特能源则是废气回收分离；亚洲硅业则侧重还原技术的研发，专利布局主要集中还原炉结构技术，布局专利达 70 余项；还原、副产物回收再利用以及辅助工装等领域是头部企业竞争比较激烈的分支，均有不少专利布局。图图 3-1-1 六家头部企业产业链各环节专利量六家头部企业产业链各环节专利量进一步以新特能源为基准，分析新特能源在整个产业链中的优劣势

29、，表 3-1-1 列出了另外五家头部企业相对于新特能源的优势（1）和劣势（1）环节；可以看出，协鑫相对于新特能源有 5 个分支处在优势地位，尤其硅芯制备技术专利持有量是新特能源的 46.6 倍；通威有 6 个分支处在优势地位，仅剩氢化以及成品是新特能源占有优势；亚洲硅业同样有 5 个分支相对新特能源占据优势地位，以上三家有一个共同点是，在硅芯制备领域，三家企业相对新特能源均有更大的优势。总体来看，新特能源处在“比上不足，比下有余”的状况中，应当积极弥补自己的不足，拓宽产业链，完善技术链，做到百尺竿头更进一步。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册14表表 3-1-1 六家头部

30、企业产业链优劣势环节对比（以新特能源为基准）六家头部企业产业链优劣势环节对比（以新特能源为基准）二级分支二级分支协鑫协鑫通威通威亚洲硅业亚洲硅业新特能源新特能源新疆大全新疆大全东方希望东方希望SiHCl3合成0.21.70.61.00.10.1SiHCl3精制1.31.71.11.00.80.4还原1.11.11.51.00.60.2副产物回收再利用0.41.10.21.00.30.2氢化0.90.70.71.00.40.1成品1.60.51.91.00.70.1硅芯制备46.64.64.01.02.70.7辅助工装1.31.41.91.01.00.43.2 产业链专利布局风险预警分析进一步对

31、多晶硅国内外头部企业有效专利进行对比分析，可以辨析各企业的当前技术布局结构，辨析产业链专利布局风险。从国内外各个企业三级技术分支的专利有效布局量分布表可以看出（表 3-2-1），整体上，国内企业有效专利量相对国外企业有效专利量较多。其中 OCI 目前有效专利量主要集中在还原炉结构上，有 12 项有效专利，其中在国内布局专利 8 件，国内企业应当注意；瓦克化学在还原工艺方面比较突出，有 10 项有效专利，还有成品的破碎和包装，分别有 12 项、13 项有效专利，有效专利布局相对较多，除此之外还在硅芯制备方面有效专利布局较多，不仅如此，硅芯制备也是瓦克化学近几年布局的重点，2016 年以来共申请了

32、 14 项专利，其中 13 项是硅芯制备领域，并且在硅芯制备中硅芯结构技术方面，国内几大家企业均未涉及专利技术布局。此外，值得注意的是，瓦克化学各三级分支有效专利总量共有 124 项专利，在国内布局的就有 101 项，其中最多的是硅芯制备中的切割，有 18 件国内布局专利，还有晶棒拉制、包装、还原工艺、还原炉结构、破碎、单晶炉等技术分支均有 8 件以上有效专利布局。表表 3-2-1 国内外龙头企业产业链专利有效专利布局情况国内外龙头企业产业链专利有效专利布局情况二级分支二级分支三级分支三级分支协鑫协鑫亚洲亚洲硅业硅业通威通威新特新特能源能源新新疆疆大大全全东方东方希望希望OCI瓦克瓦克化学化学

33、SiHCl3合成合成装置01631000合成工艺12230001知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册15二级分支二级分支三级分支三级分支协鑫协鑫亚洲亚洲硅业硅业通威通威新特新特能源能源新新疆疆大大全全东方东方希望希望OCI瓦克瓦克化学化学湿法除尘和洗涤设备12010000SiHCl3精制吸附23112000精馏流程01320001精馏设备31302102反应精馏40020000反歧化反应22121100催化剂01100000还原还原工艺8341370010还原炉结构235934202291210副产物回收再利用高沸物回收处理31721000氯化氢解析01020000非气体废

34、物处理16122109514废气回收分离813405316500氢化等离子氢化01000000氯氢化00000000热氢化00024001冷氢化141620174113成品破碎6334980012清洗111222309包装550660013硅芯制备单晶炉191300309晶棒拉制7687170014磨锥99614000切割9608032023硅芯结构00000003辅助工装物料输送159999405检测装置7309105204清洁设备497210200知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册16第 4 章 多晶硅产业重点创新主体本节重点分析各个头部企业技术研发方向分布情况。4.

35、1 多晶硅产业重点创新主体4.1.1 通威集团通威集团作为国内高纯晶硅的龙头企业，专利技术涉及了 SiHCl3合成、SiHCl3精制、成品、辅助工装、副产物回收再利用、硅芯制备、还原和氢化等八个二级分支，主要形成了以副产物回收再利用为主、还原和辅助工装为辅的态势。截至检索日期，通威集团在副产物回收再利用共有专利 106 项，占多晶硅产业专利的 34.9%；还原、辅助工装分别申请专利 58 项和 41 项，剩余分支申请量均不足 40 项。4.1.2 东方希望东方希望多晶硅产业二级分支专利分布情况如下图所示，东方希望专利技术主要分布在副产物回收再利用、还原和辅助工装方面，分别申请专利 15 项、1

36、2 项和 11 项，三种技术占比达 73.1%。其余二级技术分支申请量较少，申请量均不足 10 项。此外，从东方希望的申请主体来看，其中专利申请主要来自新疆东方希望新能源有限公司，共申请专利 50 项，剩余三项则来自新疆东方希望光伏科技有限公司。4.1.3 新特能源截至检索日，新特能源在多晶硅产业技术分支主要集中在副产物回收再利用、还原以及辅助工装技术，分别申请专利 99 项、53 项和 30 项。其次在氢化、成品、SiHCl3合成技术也分别申请了 29 项、24 项和 11 项专利。剩余的 SiHCl3精制以及硅芯制备则不足 10 项。4.1.4 协鑫截至检索日期，协鑫申请的专利以硅芯制备为

37、主，有 326 项专利申请，占总申请量的 60.26%，除此之外还原方面分别有 58 项，其余各分支专利申请均在 40 项以下。其中，硅芯制备中，专利申请量最多的是江苏协鑫硅材料科技发展有限公司，有 89 项专利申请，其次是苏州协鑫光伏科技有限公司，有 44 项专利申请。4.1.5 新疆大全截至检索日期，新疆大全申请的专利主要以副产物回收再利用、还原以及辅助工装三个技术分支为主，分别有 34 项、33 项以及 29 项申请，三个分支占总申请量的知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册1763.16%；除此之外是硅芯制备、成品以及还原方面分别有 19 项、17 项以及 12 项；

38、SiHCl3精制以及 SiHCl3合成则仅有 7 项和 1 项专利。4.1.6 亚洲硅业截至检索日期，亚洲硅业申请的专利主要以还原、辅助工装以及成品三个技术分支为主，分别有 78 项、56 项以及 46 项申请，三个分支占总申请量的 67.67%；除此之外是硅芯制备、副产物回收再利用以及氢化方面分别有 28 项、21 项以及 20 项；SiHCl3精制以及 SiHCl3合成则有 10 项和 7 项专利。4.2 主要头部企业协同创新方向分析专利协同创新是指两个或两个以上申请人共同合作，完成一项专利技术的研发创新，并申请专利。一般而言，一个技术上协同创新的数量和占比越大，该技术的技术壁垒可能越强，

39、受重视程度也越高，通常是产业发展的重要技术方向。图图 4-2-1 头部企业协同创新专利申请头部企业协同创新专利申请截至检索日期，六家头部企业协同创新申请实力如图 4-2-1 所示，亚洲硅业的协同申请专利量较高，在六家企业中排在首位，为 114 项，占亚洲硅业全部申请量的比重为 45.6%，但其基本为企业内部的共同申请，主要是亚洲硅业(青海)股份有限公司和青海省亚硅硅材料工程技术有限公司共同申请的专利。其次为协鑫，协同申请专利 18 项，占自身全部申请的 5.5%。此外，其余头部企业的协同创新力度较弱，不足 10 项。总的来看，头部企业的多晶硅产业协同创新处于不活跃阶段。知识产权公共服务机构信息

40、服务成果共享报告集新材料产业分册18图图 4-2-2 头部企业二级分支合作申请情况头部企业二级分支合作申请情况从头部企业二级技术分支来看（图 4-2-2），亚洲硅业的协同创新主要在还原、辅助工装等方向，分别协同申请专利 42 项、22 项，合作对象主要包括集团内部的青海省亚硅硅材料工程技术有限公司。协鑫与亚洲硅业相似，其技术分支主要集中在硅芯制备、还原和辅助工装技术，合作对象包括了厦门佰事兴新材料科技有限公司、上海涌真机械有限公司和中国矿业大学等。其余头部企业协同创新专利较少，需进一步加强。4.3 主要头部企业专利运营实力定位转让、许可和质押是专利运营中的重要形式，通过专利的转让和许可等专利运

41、营方式可以将专利作为无形资产的价值发挥出来。本小节将分析多晶硅各头部企业的专利运营现状。新特能源共有 22 项专利权发生过专利权转移和 5 项专利发生质押，其转移形式主要集中在公司内部，主要由新特能源股份有限公司转出。其主要的受让人新疆新特晶体硅高科技有限公司、新疆新特新能材料检测中心有限公司和新疆新特新能建材有限公司，分别受让专利 9 项、8 项和 5 项（图 4-3-1）。转让的技术手段主要集中在辅助工装、副产物回收再利用以及成品上，三种技术手段占比超过 70%。目前，新能源股份有限公司转让出的专利均为有效专利。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册19图图 4-3-1

42、新特能源专利转让情况新特能源专利转让情况表 4-3-1 为新特能源与其他对标企业在专利运营现状对比情况。可以看出，协鑫作为头部企业中多晶硅专利申请量最多的企业，其专利运营也相对活跃，转让专利的技术主要涉及硅芯制备及还原单元，专利权的转移主要集中在集团内部，转让量排名前三的分别为新疆协鑫新能源材料科技有限公司（7 项）、江苏鑫华半导体材料科技有限公司（7 项）和江苏中能硅业科技发展有限公司（5 项）。此外，协鑫集团还涉及了 12 项许可专利，被许可人包括江苏中能硅业科技发展有限公司以及南京协鑫光伏电力科技有限公司。东方希望共有 2 项专利发生转让，从原始专利权人类型来看，东方希望的专利权转让主要

43、由 1 名个人以及 1 家企业构成，其中，方小玲向东方希望新能源有限公司转让了1 项专利，涉及辅助工装技术；此外，新昌县澄聚农业科技有限公司向新疆东方希望新能源有限公司转让 1 项成品技术。从转让专利的有效性来看，转让的专利均为有效专利，体现了其具有较高的商业价值。通威集团共有 10 项专利登记过专利权转移，其中绝大部分专利为集团内部申请人相互转让而来，这些专利权并没有发生实质性权力转移。具体分析这 20 项专利可知，通威集团内部转让较为活跃的主体为四川永祥硅材料有限公司和四川永祥多晶硅有限公司，两家公司均隶属于四川永祥股份有限公司。其中，四川永祥硅材料有限公司转让专利 6 项，主要转让给四川

44、永祥光伏科技有限公司，转让的技术主要涉及硅芯制备、成品、副产物回收再利用以及辅助工装。其余 4 项专利由四川永祥多晶硅有限公司转让给了四川永祥新能源有限公司。新疆大全的专利运营情况主要涉及 18 项专利权转移和 3 项专利权许可，均由重庆大全新能源有限公司转让、许可给新疆大全新能源股份有限公司，主要集中在硅芯制备、还原单元等技术手段。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册20亚洲硅业在六家头部企业中专利运营活跃度相对较低，仅有 4 项专利由亚洲硅业（青海）有限公司向青海亚洲硅业半导体有限公司发生权利转移，主要涉及还原单元及成品单元技术手段。总的来看，六家头部企业的专利运营活动

45、相对于专利申请总量呈现出不活跃状态，并且绝大部分专利运营在企业内部进行，缺乏与外界的交流沟通，不利于突破技术研发瓶颈，六家企业专利运营程度表现一般，有待进一步加强。表表 4-3-1 新特能源与对标头部企业专利运营现状对比情况新特能源与对标头部企业专利运营现状对比情况运营情况运营情况转让转让许可许可质押质押申请量申请量新特能源新特能源2205258东方希望东方希望20047协鑫协鑫3962330新疆大全新疆大全1830141亚洲硅业亚洲硅业400250通威通威1000283知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册21第 5 章 多晶硅产业人才团队人才储备的增加一方面可以依靠现有人

46、才的培育，另一方面可以通过开放的渠道寻求引进或合作。结合多晶硅产业人才储备的现状，未来的人才建设将利用与高校高端人才合作以及招纳优秀新生力量相结合的形式。下面列举了部分高校高端人才，并以专利为基础，挖掘了其发明团队中近年硕博毕业生情况（表 5-2 和表 5-2），可针对其进行点对点招引。表表 5-1 多晶硅高校主要人才（合作）情况多晶硅高校主要人才（合作）情况发明人发明人单位单位有效量有效量相关专利相关专利总量总量主要方向主要方向是否多次作为是否多次作为第一发明人第一发明人黄国强黄国强天津大学2138SiHCl3精制、副产物回收再利用是刘春江刘春江天津大学1636SiHCl3精制、还原是袁希钢

47、袁希钢天津大学1324SiHCl3精制、还原否（刘春江团队）张金利张金利天津大学-2冷氢化是马文会马文会昆明理工大学837硅芯制备、副产物回收再利用是谭毅谭毅大连理工大学227硅芯制备、还原是李伟华李伟华东南大学220辅助工装是张廷安张廷安东北大学28副产物回收再利用是知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册22表表 5-2 高校中近两年主要硕博毕业生情况汇总高校中近两年主要硕博毕业生情况汇总发明人发明人单位单位近两年主要硕博毕业生近两年主要硕博毕业生主要专利主要专利黄国强天津大学黄琪琪、王乃治、张明鑫、张宇、张妙磊CN113479892ACN113415784ACN11098

48、0742ACN110639221A张金利天津大学李豪杰、彭茂、刘玉东、张建树、郭俊恒、张海洋CN112374502ACN112138688A马文会昆明理工大学杨时聪、谭宁、韩士锋、雷敏鹏、邓小聪、谢克强、李展超、羡培帅、杨东方、邱鹏CN111268682BCN111792647BCN111348653ACN111348654A谭毅大连理工大学蔡敏、卢通、武晓玮CN110067028ACN109487337ACN109399637A知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册23第 6 章 多晶硅产业发展路径6.1 专利挖掘和专利布局路径6.1.1 产业布局重点突出，重点环节布局有短

49、板从前述分析可知，新特能源在改良西门子法生产多晶硅领域中共有专利申请 292件，在目前产业龙头企业即六大家中专利持有量居中，专利授权率为 75.7%，有效发明持有量为 96 项。在整体产业链环节中，新特能源在副产物回收再利用环节的专利布局数量最高，为99 件，占全部布局数量的 38%，其次是还原环节，布局专利数量为 53 件，占全部布局数量的 20.2%，氢化、辅助工装两个环节的布局比例接近，均在 11%左右，而剩余的 SiHCl3合成以及精制、成品、硅芯制备四个工艺环节都是相对布局数量较少的环节，整体比例不到 10%，其中最少的是硅芯制备环节，目前为止仅仅布局 7 件专利申请，比例仅为 2.

50、7%。进一步，将新特能源的产业链布局情况与其余 5 个龙头企业进行一个比较，从产业链布局方式来看，新特能源与通威、大全和东方希望的布局方式是相对接近的，均是在副产物回收再利用这一环节布局数量是最高的，与协鑫的区别较大，协鑫最关注的布局环节集中在硅芯制备领域，专利量占比达到 60.3%，远高于其余 5 个企业，此外，亚洲硅业的专利布局情况与新特能源也是略有不同，其在 SiHCl3合成环节的布局数量是六个企业中最多的。进一步将新特能源与国外龙头企业瓦克化学横向比较，瓦克化学在合成、精制等前序环节的专利布局相对较少，而与协鑫非常类似的上述企业在硅芯制备的投入度同样非常高，专利布局的比例达到了 43.

51、9%。结合近几年的行业产量分析，协鑫在六个企业中相对产能是相对较高的，而瓦克化学作为这一领域的传统龙头企业其技术地位是较高的，综合来看，提升硅芯制备环节的技术研发实力对于提升产业竞争力是具有较强时效性的。另外，值得注意的是，硅芯制备中的切割等步骤都是电子级多晶硅的重要生产工艺，其方法的技术通用性是相对较高的，因此，对于新特能源来说，在产业链环节上还存在这一领域的明显短板。6.1.2 保持且扩大优势技术方向的布局力度结合产业链环节不同技术方向，进一步分析新特能源现有技术的布局重点，参见下表，按照新特能源相对于其余 5 个企业在中国国内的有效专利数量比例来分析所持有的知识产权公共服务机构信息服务成

52、果共享报告集新材料产业分册24优势或弱势技术方向。其中，SiHCl3合成中的合成工艺、还原工艺、副产物回收再利用中的氯化氢解析、废气回收分离等几个方向是新特能源最有优势的技术方向，其主导的技术手段和典型专利参见下述表格，在这几个方向上，以废气回收分离的优势最为明显，在这一领域中，新特能源目前持有的有效专利数量达到 53 件，远远高于协鑫等其余 5 个企业，并且在这一领域中申请的范围相对较广，涉及了废气回收多个环节以及多类型设备，且专利质量相对较高，例如 CN203545710U，虽然是一件实用新型，但是其被引用次数达到 8次，引用的申请人不乏昆明理工大学这样的科研单位。其次，SiHCl3合成中

53、的合成装置以及 SiHCl3精制中的精馏流程，氢化中的冷氢化法以及成品的包装技术则是新特能源相对其余 5 家企业较为具有优势的技术方向，这几个方向的典型技术手段参见表 6-1-1。这几个方向上，新特能源有效专利持有量多数在个位数，与其余企业实际上不分伯仲，但是，在这几个方向中涉及的部件、装置的改进是新特能源较为有特点的技术创新，可以作为后续成立创新联盟或运营知识产权运营中心的第二梯度专利，但是相较于最有优势的方向，这部分专利的布局应该有所加强，多数专利未能形成专利组合，后续可以考虑在已有专利基础上扩展延续。表表 6-1-1 专利布局侧重分析（相对于国内专利布局侧重分析（相对于国内创新主体创新主

54、体）专利布局侧重分析专利布局侧重分析典型技术手段典型技术手段典型专利典型专利专利组合专利组合数量（有数量（有效专利）效专利）最有优最有优势的技势的技术方向术方向SiHCl3合成合成合成工艺合成工艺最高效率的在线排出合成炉最高效率的在线排出合成炉内的硅渣内的硅渣，避免了合成炉长期避免了合成炉长期运行后硅渣在合成炉本体内运行后硅渣在合成炉本体内的富集的富集，进一步提高了合成三进一步提高了合成三氯氢硅的产率氯氢硅的产率CN105776223B3还原还原还原工艺还原工艺对还原炉的有效改进：例如对还原炉的有效改进：例如，提升热能利用效率提升热能利用效率CN106495162B13副产物回副产物回收再利用

55、收再利用氯化氢解氯化氢解析析用尾气回收系统中的热量和用尾气回收系统中的热量和冷量进行相互转化冷量进行相互转化，充分利用充分利用能量，节省了能源。能量，节省了能源。CN102039082B2废气回收废气回收以各类废弃物回收装置为特以各类废弃物回收装置为特CN1029106353知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册25专利布局侧重分析专利布局侧重分析典型技术手段典型技术手段典型专利典型专利专利组合专利组合数量（有数量（有效专利）效专利）分离分离点点3B较有优较有优势技术势技术方向方向SiHCl3合成合成合成装置合成装置三氯氢硅的合成装置中的硅三氯氢硅的合成装置中的硅粉缓冲罐粉缓

56、冲罐，采用氯化氢作为硅采用氯化氢作为硅粉的推料介质推送硅粉粉的推料介质推送硅粉，可省可省去传统三氯氢硅合成工艺中去传统三氯氢硅合成工艺中配套的除氮装置配套的除氮装置，提高了三氯提高了三氯氢硅合成反应器中反应得到氢硅合成反应器中反应得到的合成气中的三氯氢硅的分的合成气中的三氯氢硅的分压压CN110028071B2SiHCl3精制精制精馏流程精馏流程采取树脂吸附与多级精馏联采取树脂吸附与多级精馏联合的新工艺合的新工艺CN103553058B2氢化氢化冷氢化冷氢化对催化剂的改进以及流化床对催化剂的改进以及流化床设备的改进设备的改进CN102909006B17成品成品包装包装自动计量自动计量、防止破碎

57、等技术效防止破碎等技术效果果CN110015453B66.1.3 提升弱势技术方向的布局能力和水平相对于之前分析内容，新特能源相对于其余企业而言，仍然具有不少相对弱势的技术方向，亟需提升专利布局能力。具体分析如下：相较而言，新特能源在硅芯制备整个环节中相对布局都是较为薄弱的，其中的单晶炉和切割两个技术方向上目前都没有有效专利存在，而晶棒拉制和磨锥两个技术方向上，则仅有 1 件有效专利。但是其竞争对手协鑫在这一环节的上述四个技术方向上都有大量的有效专利布局，对新特未来想要在此环节上提升实力造成了一定的影响，因此建议新特在充分借鉴协鑫创新和布局思路基础上迅速提升在这一领域的专利布局能力。以下表内容

58、为例，在晶棒拉制和切割两个方向上，协鑫已经通过多年的布局实现了较为全面的保护，例如晶棒拉制方向上，现存授权专利保护范围相对全面，技术创新点包括坩埚、检测设备等各个方面，而在切割方向上，协鑫主导金刚线切割工艺，从设备到工艺到检测均有不同程度的专利布局（详见表 6-1-2）。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册26此外，在 SiHCl3精制的精馏设备方面，目前新特同样没有有效专利进行保护，这一点上，最多的协鑫有效专利布局量仅为 3 件，相较于硅芯制备而言，这一方向上，新特通过后续的研发和布局实现弯道超车是非常有希望的。表表 6-1-2 专利布局侧重分析（相对于国内竞争对手）专利

59、布局侧重分析（相对于国内竞争对手）专利布局侧重分析专利布局侧重分析最强竞争对手的最强竞争对手的典型技术手段典型技术手段最强竞争对手的最强竞争对手的典型专利典型专利最强竞争对最强竞争对手的专利组手的专利组合数量（有合数量（有效专利）效专利）弱势弱势的技的技术方术方向向硅芯制备硅芯制备晶棒拉制（新晶棒拉制（新特能源持有有特能源持有有效专利数量效专利数量 1，下同）下同）技术创新点较为全技术创新点较为全面，包括坩埚、检面，包括坩埚、检测设备等到测设备等到CN202755096UCN202450194UCN203474952UCN204918843U协鑫协鑫76单晶炉（单晶炉（0）单晶炉加料机构为单晶

60、炉加料机构为主主CN209890758UCN212077192U协鑫协鑫19磨锥（磨锥（1）打磨装置，可以径打磨装置，可以径向以及轴向移动，向以及轴向移动，可以自适应复杂的可以自适应复杂的被打磨面，实现了被打磨面，实现了多晶硅锭边皮料的多晶硅锭边皮料的自动化打磨自动化打磨CN206445640U协鑫协鑫9切割（切割（0）优化金刚线切割工优化金刚线切割工艺参数、设备等多艺参数、设备等多个角度进行创新个角度进行创新CN110142886BCN109624112BCN108972924B协鑫协鑫96知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册27专利布局侧重分析专利布局侧重分析最强竞争对

61、手的最强竞争对手的典型技术手段典型技术手段最强竞争对手的最强竞争对手的典型专利典型专利最强竞争对最强竞争对手的专利组手的专利组合数量（有合数量（有效专利）效专利）CN207549169USiHCl3精精制制精馏设备（精馏设备（0一种多组分产品精一种多组分产品精馏分离装置，可以馏分离装置，可以在一个装置内实现在一个装置内实现多组分物料的洁净多组分物料的洁净分离，设备数量、分离，设备数量、占地面积和能耗都占地面积和能耗都可以减少可以减少CN210084964UCN206680190UCN206315495U协鑫协鑫36.1.4 针对全球热点技术方向的前瞻性布局根据上述分析可知，目前全球较为热点的技

62、术研发方向主要是集中在成品环节，特别是硅芯制备环节，然而这一环节正好也是新特能源相对薄弱的环节，除了借鉴或应对协鑫等竞争对手之外，还应该学习和分析瓦克化学在这一环节的布局，因为这一环节是未来能升级进入电子级多晶硅的重要环节。表表 6-1-3 瓦克化学可供参考的专利列表（硅芯制备瓦克化学可供参考的专利列表（硅芯制备-切割）切割）公开公开(公告公告)号号标题标题CN212218918U单晶硅半导体晶片CN110430958B线锯、导线辊与用于从料锭同时切割多个晶片的方法CN107052452B由工件同时切割出许多特别是均匀厚度的切片的方法CN105006422A用于弄干晶片基板的方法和用于实施该方

63、法的晶片保持器CN104972569A使用锯切线来从工件切分出晶片的方法CN104690840B借助线锯从工件切分出晶片的方法CN103847035B用于在意外中断之后恢复工件的线锯锯切过程的方法知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册28CN103240805B从工件同时切割多个切片的设备和方法CN103418574B超声清洁方法以及超声清洁装置CN102990791A从工件切割晶片的线锯的带固定结合磨粒锯线的单层卷绕CN102729347B利用线锯切削工件的方法CN101549531B用于钢丝锯的钢丝导辊CN101204836A锯切工件的方法和装置CN101200102B用

64、于从工件中切出多个晶片的方法CN101168270B同时将至少两个圆柱形工件切分成多个晶片的方法CN100506452C切割垫板以及使用切割垫板从圆柱形工件同时切割多个切片的方法此外，SiHCl3精制是另外一个相对热门的技术方向，在这一环节中，催化剂方向是6 家龙头企业都是相对弱势的技术环节，对于新特而言，正好是实现单项领先的好机会，目前对精炼中较为前沿的反应精馏技术这一领域还属于国内相对空白的，因此需要在把握技术发展热点方向的基础上，结合企业技术链结构和重点产品开发策略，分析下一代或中长期储备的预研技术及专利储备重点。6.2 创新联盟构建路径6.2.1 创新联盟构建的可行性和必要性根据专利导

65、航分析结论，国内多晶硅产量主要集中在通威集团、东方希望、新特能源、协鑫、新疆大全和亚洲硅业这 6 大家中，六家企业 2020 年总产量占中国多晶硅总产能 42 万吨的 89.8%，形成了以六大家为主的行业格局。新特能源以 8 万吨产能在国内多晶硅排在第 3 位（2020 年数据），并且专利拥有量也达到 292 项，在国内排名第 3 位，实力与地位不言而喻，作为创新联盟的牵头单位完全可行。在“双碳目标”的背景下，光伏成为可再生能源的主力，我国多晶硅前景是宽广的，未来多晶硅产业将继续向国内转移，国内多晶硅产业竞争进一步加大，国际市场将是国内多晶硅企业未来发展的主要方向之一。然而目前国内多晶硅企业虽

66、然在整体专利数量拥有量很多，但是部分 SiHCl3合成与 SiHCl3精制技术较国外企业相对缺乏；并且，国知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册29内以六大家为主的多晶硅产业市场中，各家单位均有各自的优势技术与不足，技术发展难免相互掣肘，这与快速发展的多晶硅产业需求不适应，在此背景下，产业技术创新战略联盟（以下简称产业联盟）作为新型产学研协同创新组织形态，由企业、高校、科研机构或其他组织机构共同形成，能够打破传统的研发模式，是解决当前国内多晶硅产业问题的迫切需要。促进产业关键共性技术突破。随着科学技术的日益交叉和融合，技术创新的复杂性、艰巨性、长期性在增大，企业所需的投入成本

67、在增大，面临的技术创新风险也越来越大，企业很难完全依靠自身力量有效地把握技术创新的不确定性，这导致企业积极寻求建立多种协作创新的模式，通过合作提高技术创新的效率与有效性。产业技术创新战略联盟作为技术进步的中间组织，联合企业、高校和科研院所的力量，可以成为共性技术研发体系的重要组成部分。产业联盟是产业内相关技术创新主体具有共同利益的联合体，具有承担共性技术研发的内在动力，在组成机制上有利于解决制约产业共同发展的共性技术研发问题；产业联盟本身贴近市场需求，是产业内开发、生产与应用的综合体，有利于提高共性技术的产出和扩散效率；产业联盟有利于集中产业内研发资源，增加行业技术储备，提高产业共性技术研发能

68、力。解决产业技术发展战略缺失问题。从总体上看，多晶硅产业发展缺乏明确而稳定的技术战略和技术路线指导。在这种情况下，迫切需要探索市场经济体制下产业技术发展战略的引导模式。产业联盟首先是以市场经济体制为基础的组织机制，有利于充分发挥主体积极性、紧密结合市场需求；另外，产业联盟可以有效地组织产业技术力量，共同研究关系企业发展的技术战略和技术路线，并作为实施组织，有针对性地研发关系产业发展的前沿技术，从而成为引导产业技术发展的重要组织形式。提高企业竞争优势。国内多晶硅产业企业集中度高，形成了以六大家为主的行业格局。面对未来强大的国际国内竞争，依靠单个企业能力很难。产业联盟能够有效突破企业现有模式、技术

69、能力等，相互弥补资源不足，增强研发能力，缩短技术创新周期，将研发成果迅速转化为市场优势。尤其是近年来，中国国内进入多晶硅产业的企业越来越多，据不完全统计，仅 2021 年，发力多晶硅的企业就多达 14 家，扩产产能205 万吨，投资额高达 2096.99知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册30亿元，由此可见，组建创新联盟，进而把握市场方向，是企业占据竞争优势的有效手段。6.2.2 创新联盟构建拟定成员建议6.2.2.1 创新联盟成员产业技术创新战略联盟主要有政府、企业、高校及科研院所、中介机构等主体参与，内部存在包括科研、设计、工程、生产和市场紧密衔接的完整技术创新链。各主

70、体利益的交集和优势的互补是形成联盟的前提和基础。产业技术创新联盟的主要参与方式及职责如下图 6-2-1 所示。图图 6-2-1 产业技术创新联盟的参与者及其分工产业技术创新联盟的参与者及其分工1政府。政府在产业联盟筹建阶段发挥着引导作用，监督产业联盟运行，调节摩擦与冲突，同时通过制定必要的经济政策、产业政策，起到支持、宏观调控和组织领导作用，为产业联盟的发展创造有利条件；企业。企业是创新体系的主体，同时是产业联盟的主力军，其拥有各种创新资源并成为创新利益的主要享有者。企业的主要任务：（a）提供创新资源，如资金、技术人员、科研设施等；（b）参与研究开发。行业龙头企业与高等院校、科研机构一起成立攻

71、关组织，进行重大原创性技术开发、制定技术标准；（c）进行技术推广，实施创新技术产业化战略。高校和科研机构。高校和科研院所是是知识创新和技术创新的主要生产地，是产业联盟不可缺少的参与方。所以高校和科研机构应当以自己异质性的科技资源、智力资1引自周海燕.产业技术创新战略联盟的构建研究.湖南大学硕士学位论文。长沙：湖南大学，2011知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册31源参与产业技术创新战略联盟的运行。科技中介。科技中介是市场中介和社会中介组织的交叉和延伸，是为科技创新主体提供社会化、专业化服务以支撑和促进高技术产业健康快速发展的重要支撑组织。它的活动主要包括与科技创新活动相关

72、的资源配置、信息交流、决策咨询、技术服务等，衔接联盟合作的各个环节，是政府、企业、创新主体与市场之间信息流动和技术转移的重要平台。6.2.2.2 评价指标体系基本框架产业技术联盟的成员选择应该遵循兼容互补、互助互信等原则，充分结合各方的资源优势，从联盟的发展目标与任务出发，科学选择组织成员。根据产业技术创新战略联盟的特征，建立企业伙伴评价指标体系如下表 6-2-1。联盟伙伴主要从五个方面进行评估，即：创新能力、市场行为能力、诚信度、融洽程度和资源互补。表表 6-2-1 产业联盟成员评价指标体系基本框架产业联盟成员评价指标体系基本框架子目标子目标属性层指标属性层指标指标标准指标标准创新能力创新能

73、力专利和联盟项目有关的专利技术，专利越多越好科研创新申请研发项目和开发实验室是否具备，研发效率，以及联盟所需要的相关技术市场行为能力市场行为能力产品销售能力产品销售速度及产品市场占有率市场开拓能力产品市场销售渠道，占领的主要领域，即与联盟有关产品的市场相关抵御市场风险的能力如果联盟利益损失，企业可以承担的风险能力诚信度诚信度企业信誉商务信誉、公众形象等合作意愿合作愿望强度衡量融洽度融洽度目标一致加入联盟的目标是否一致，从而确定组织行为一致文化融洽性文化背景是否相似，越相似越好管理配合度在管理岗位的设置上的相似程度，以及内部人员合作配合的积极性资源互补资源互补资源利用度可用资源在联盟中的作用，作

74、用越大利用度越高。资源相似程度资源特性不同，相似度越小，组成联盟越好知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册326.2.2.3 联盟企业和高校成员建议根据多晶硅产业现状以及上述选择联盟成员的评价指标体系，我们对多晶硅头部企业以及与多晶硅相关高校/科研机构进行了分析：（1）企业成员表表 6-2-2 主要企业成员推荐主要企业成员推荐核心成员核心成员新特能源、通威集团、协鑫新特能源、通威集团、协鑫理由：理由：占据绝大部分市场，专利拥有量靠前。占据绝大部分市场，专利拥有量靠前。骨干成员骨干成员新疆大全新疆大全、亚洲硅业亚洲硅业、东方希望东方希望、中国恩菲中国恩菲、内蒙古中环光伏材料有内

75、蒙古中环光伏材料有限公司限公司理由理由：相对核心成员产量以及专利量位于第二梯队相对核心成员产量以及专利量位于第二梯队，其中内蒙古中环其中内蒙古中环光伏材料生产以单晶硅为主，资源互补。光伏材料生产以单晶硅为主，资源互补。（2）高校成员高校一向拥有较多技术未能产业化，同时高校又是人才产出地，高校成员的加入可进一步促进产学合作，打通联合创新以及优秀人才引进路径，图 6-2-2 是中国多晶硅产业高校专利申请情况，可以看出，天津大学专利有效发明专利最多，有 37 项有效发明专利，天津大学中天大化工曾将高效填料塔和热耦合精馏技术应用于光伏产业多晶硅提纯系统中，实现系统节能 50%以上，直接降低生产成本 2

76、6.5%，其在反应精馏等领域拥有较多的技术储备。第二位是昆明理工大学有 14 项有效发明专利，其拥有硅冶金与硅材料创新团队，在戴永年院士以及冶金与能源工程学院院长马文会的带领下，在深入研究工业硅生产过程中杂质特性及分布规律的基础上，结合传统的工业硅生产技术持续攻关，团队共有多项研究成果已在云南、新疆、宁夏、浙江等企业成功实现产业化应用，昆明理工大学更多的是注重工业硅的技术，但其在光伏级多晶硅领域技术也逐渐发展。其他例如东北大学、厦门大学等可进行点对点合作，暂不推荐加入创新联盟。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册33图图 6-2-2 中国多晶硅产业高校有效发明专利情况中国多

77、晶硅产业高校有效发明专利情况综上所述，我们针对创新联盟拟定成员做出初步的建议：首先是企业成员，包含新特能源、通威集团、协鑫、新疆大全、亚洲硅业、东方希望、中国恩菲工程技术有限公司、内蒙古中环光伏材料有限公司等多晶硅企业，在高校成员方面，重点推荐天津大学和昆明理工大学。6.3 专利池构建路径专利池（即 Patent Pool，也可译为专利联盟、专利联营、专利集管、专利联合授权等）是专利的集合，最初是两个或两个以上的专利所有者达成的协议，通过该协议，将一个或多个专利许可给对方或者第三方，后来发展成为把作为交叉许可的多个专利权入一揽子许可中所形成的专利集合体。6.3.1 专利池的可行性和必要性在多晶

78、硅产业中，企业之间的竞争日益激烈，但同时也存在着合作的需求。构建专利池可以为企业提供一个合作的平台，通过共享专利技术，降低企业的研发成本和风险，提高企业的竞争力。此外，随着全球经济一体化的发展，多晶硅企业也面临着来自国际市场的竞争压力。通过构建专利池，可以加强国内企业之间的合作，提高国内多晶硅产业的整体竞争力，共同应对国际市场的挑战。中国政府出台了专利法反垄断法等法律法规，对专利的保护和专利池的运营进行了规范。同时，政府还鼓励企业加强知识产权合作，推动产业技术创新。在多晶硅产业中，政府可以通过政策引导和资金支持等方式，促进多晶硅专利池的构建。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业

79、分册34多晶硅产业是一个技术密集型产业，技术创新是企业发展的核心竞争力。构建专利池可以整合多晶硅产业的技术资源，并且通过共享专利技术，企业可以避免重复研发，降低研发成本，提高研发效率。同时，专利池还可以促进不同企业之间的技术交流与合作，激发创新灵感，推动多晶硅产业的技术进步。在多晶硅产业中，专利纠纷时有发生，严重影响了企业的正常生产经营和产业的健康发展。构建专利池可以通过统一的专利许可政策和纠纷解决机制，减少专利纠纷的发生，降低企业的法律风险。通过整合先进的节能降耗技术和环保技术专利，企业可以提高多晶硅的生产效率，降低能源消耗和污染物排放，实现绿色发展。同时，专利池还可以引导企业加大对可再生能

80、源领域的研发投入，拓展多晶硅的应用领域，推动多晶硅产业的可持续发展。综上所述，多晶硅产业专利池构建具有可行性和必要性。通过构建专利池，可以整合多晶硅产业的技术资源，促进技术创新，提高产业竞争力，解决专利纠纷，推动产业可持续发展。政府、企业和科研机构应共同努力，加强合作，推动多晶硅产业专利池的构建和发展。6.3.2 构建多晶硅产业专利池建议一、多晶硅行业专利池的“囚徒困境”凸显问题及应对策略多晶硅行业专利池的“囚徒困境”凸显了行业内企业之间在专利合作方面存在的问题。通过建立信任机制、完善合作机制、政府引导与支持以及发挥行业协会的作用等策略，可以有效破解“囚徒困境”，推动多晶硅行业专利池的健康发展

81、。（1）建立信任机制：通过建立透明、公正的专利池管理机制，加强企业之间的沟通和交流，提高企业之间的信任度。例如，可以设立独立的第三方监督机构，对专利池的管理和运营进行监督，确保企业的权益得到保障。（2）完善合作机制：制定明确的专利池规则，包括专利评估、许可方式、收益分配等方面的内容。确保规则公平、合理、透明，让企业在加入专利池后能够明确自己的权益和义务。同时，建立有效的纠纷解决机制，及时处理企业之间的专利纠纷。（3）政府引导与支持：政府可以出台相关政策，鼓励企业加入专利池，推动多晶硅行业的技术创新和发展。例如，给予加入专利池的企业税收优惠、资金支持等政策激励。同时，政府还可以加强知识产权保护力

82、度，营造良好的知识产权保护环境，为专利池的发展提供保障。（4）行业协会的加入：行业协会可以发挥桥梁和纽带作用，组织企业开展技术交知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册35流和合作活动，促进企业之间的信任与合作，同时，行业协会还可以制定行业标准和规范，引导企业加强知识产权管理，提高行业的整体竞争力。重点推荐中国有色金属工业协会硅业分会、中国光伏行业协会二、优化专利入池策略（一）建立严格的筛选标准设定明确的技术指标，只有在多晶硅的纯度提升幅度、生产能耗降低比例、产量增长速度这些关键技术指标上有显著优势的专利才考虑入池；法律合规性标准，要求入池专利必须经过专业的法律审查，确保其不存

83、在侵权风险；市场潜力标准，分析专利技术所对应的市场需求规模和增长趋势，只有具有较高市场潜力的专利才符合入池标准。而在多晶硅专利池中，以强调专利质量为核心，着重获取六家头部企业有效发明专利。（六家头部企业有效发明专利详见附表 1）（二）加强专利评估流程（1）多维度评估体系技术评估重点关注专利的创新性、可行性和成熟度，法律评估主要审查专利的有效性和侵权风险，市场评估则侧重于专利的市场需求、竞争态势和经济效益，为每个评估维度设定具体的指标和权重，通过量化打分的方式对专利进行综合评估。例如，技术创新性可以占 40%的权重，法律合规性占 30%，市场潜力占 30%。（2）专家评审机制组建由多晶硅行业专家

84、、知识产权专家、法律专家等组成的专利评审委员会。评审委员会采用独立评审和集体讨论相结合的方式，确保评估结果的客观性和准确性。对于重大专利的入池决策，可以进行多轮评审和论证。（3）动态评估与更新对入池专利进行定期的动态评估，及时了解专利技术的发展变化和市场应用情况。如果发现专利技术不再具有先进性、法律风险增加或市场潜力下降等情况，应及时调整专利池的组成。随着多晶硅行业的不断发展和技术创新，持续关注新的专利技术，及时将符合入池标准的专利纳入专利池，以保持专利池的活力和竞争力。（三）促进成员合作与共享（1）建立激励机制制定合理的激励政策，可以根据专利的价值和贡献，给予成员企业相应的专利许可知识产权公

85、共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册36费用优惠、技术合作优先权。设立专利贡献奖励制度，对在专利入池过程中表现突出的成员企业进行表彰和奖励，激发成员企业的积极性和创造力。（2）加强技术交流与合作搭建成员企业之间的技术交流平台，组织技术研讨会、经验分享会等活动，让成员企业能够充分了解彼此的专利技术，寻找合作机会。鼓励成员企业在专利池的基础上开展联合研发项目，共同攻克多晶硅产业的技术难题，提高整个行业的技术水平，通过合作研发，不仅可以提升专利的质量和价值，还可以增强成员企业之间的信任和合作关系。（3）完善知识产权管理体系帮助成员企业建立健全的知识产权管理体系，提高企业的知识产权保护意识和

86、管理水平，包括制定知识产权管理制度、加强专利申请和维护、开展知识产权培训等。建立专利池的知识产权保护机制，对侵权行为进行及时的监测和打击，维护专利池成员的合法权益。通过以上优化策略，可以提高多晶硅产业专利入池的质量和效率，促进专利池的健康发展，为行业的技术创新和竞争力提升提供有力支持。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册37硼氮掺杂材料专利导航报告硼氮掺杂材料专利导航报告吉林奥来德光电材料股份有限公司吉林奥来德光电材料股份有限公司长春市知识产权保护中心长春市知识产权保护中心原报告定稿时间：原报告定稿时间：2023 年年 3 月月知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材

87、料产业分册38编写人员名单编写人员名单课题负责人：课题负责人：谷杰长春市知识产权保护中心 主任 正高级课题组成员：课题组成员：任卫华吉林奥来德光电材料股份有限公司 专利中心主任 中级张鹤吉林奥来德光电材料股份有限公司 专利工程师中级张雪吉林奥来德光电材料股份有限公司 专利工程师中级刘洋长春市知识产权保护中心科员助理工程师陈立夫长春市知识产权保护中心科员助理工程师知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册39成果亮点成果亮点本导航围绕硼氮掺杂材料的全球、中国专利布局情况，以硼氮掺杂材料结构特点为突破口，以技术演进路线和风险专利预警为主要分析方法，为相关企业深入了解硼氮掺杂材料的专利

88、技术布局提供有力支撑。结合重点创新主体的布局信息，进一步对技术进行下沉分析，最终为企业开发硼氮掺杂材料设计路径提供思路。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册40中文摘要中文摘要以硼氮掺杂材料为代表的 OLED 终端材料具有很高的利润，但专利大多数被国外企业占据，如何打破国外厂商的垄断，开发国产硼氮掺杂材料对我国 OLED 上游产业具有重大的意义。针对硼氮掺杂材料细化技术的专利布局进行深入分析，从专利的角度，以专利导航的方式，研究硼氮掺杂材料的主要结构技术路线、重点申请人的布局、以及侵权风险的预警，为国产 OLED 终端硼氮掺杂材料提供创新技术思路。关键词：关键词：硼氮掺杂材

89、料，专利导航，布局硼氮掺杂材料，专利导航，布局知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册41第 1 章 研究背景1.1 OLED 材料现状OLED（Organic Light-Emitting Diode），又称为有机电致发光器件、有机发光半导体（Organic Electroluminescence Display，OLED）等。OLED 属于一种电流型的有机发光器件，其在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层注入，迁移到发光层。当二者在发光层相遇时，产生能量激子，从而激发发光分子最终产生可见光。OLED 作为新一代显示技术，其显

90、示性能相比 LCD 更优异，具有显示效果佳、耗电低、柔性高和超轻薄等优点，被广泛运用于显示屏幕技术。随着显示技术的不断发展，人们对 OLED 器件的光电性质提出了更高的要求，但是目前的有机电致发光材料在发光性能、稳定性、光色、加工性等方面还存在诸多不足之处难以满足高性能 OLED 器件的实际要求。因此，开发更多种类、更高性能的有机电致发光材料，是本领域亟待解决的问题。为了提高有机电致发光器件的发光效率，各种基于荧光和磷光的发光材料体系已被开发出来，目前使用的蓝光荧光材料的有机发光二级管的可靠性更高。不过三种颜色的发光材料中，蓝光掺杂材料的发射波长最短，因此能垒最高；并且与之匹配的金属材料种类较

91、少。此外，由于蓝光材料的能隙较宽，对载流子注入吸光层的效率有影响，进而影响器件的整体性能，导致蓝光材料效率和寿命都不如红绿光材料2。具有优异的光学与电学性能的蓝光荧光材料的开发面临一个巨大的挑战，传统技术中大多数蓝光荧光材料的发射光谱过宽，色纯度较差，不利于高端显示，且采用这类蓝色荧光材料制得的OLED 器件的发光效率和稳定性较差，有待进一步提高。因此，开发具有窄带发射光谱、稳定性好的荧光材料具有重大意义。蓝色发光材料在分子设计上要求材料的化学结构具有一定程度的共扼结构，但分子2资料来源：OLED 产业的材料机遇，方正证券知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册42的偶极不能太

92、大，否则发光光谱容易红移至绿光区。目前蓝色发光材料主要有只含碳和氢两种元素的芳香型蓝光材料、芳胺类蓝光材料、含硼氮杂环类蓝光材料、有机硅类蓝光材料等。硼元素，作为元素周期表中碳元素的邻位元素，通常局限性的用于化学试剂和催化剂。含硼有机发光材料总体可以分为两大类，即三价键的硼和四价键的硼。硼元素和氮元素是碳元素临近的两个元素，碳原子和硼原子可以形成稳定的共价键：硼原子最外层电子数为 3，而氮原子的最外层电子数为 5，因此，硼氮键可以取代芳环中的碳碳键，形成稳定的硼氮杂有机芳香体系，硼氮键在杂芳环中的位置可以调节体系的能带宽度，体系的极性等因此可能会具有丰富的光电性质。该类材料不仅可用于 OLED

93、 器件发光层的主体材料而且还可以用作 OLED 器件的空穴传输层材料及电子传输层材料。且制备出的 OLED 器件发光特性好，可用于蓝色等发光器件的制备。由于用于有机电致发光的硼氮衍生物材料，具有良好的溶解性和热稳定性，当其用作蓝光主体材料，可以同时解决小分子客体材料易于结晶以及宽能带主体材料低 Tg 的缺点。因而，硼氮材料的研究对于 OLED 器件开发具有窄发射光谱、稳定性好的荧光材料具有重要的意义。1.2 硼氮掺杂材料知识产权概况根据专利统计，美国在硼氮掺杂材料的海外专利布局最多，其最主要外海市场是韩国，同时在德国和日本也有较多布局；美国是目前拥有硼氮掺杂材料有效专利最多的国家，尤其在五五元

94、环和六六元环方向上最突出；日本在全球硼氮掺杂材料专利申请人前十名中占有 3 个席位，是占有席位最多的国家；中国在硼氮掺杂材料的专利申请量上居于世界首位，但是有效专利数低于美国，海外专利布局数量低于美国，占有的全球申请人前十的席位（仅占 1 席）也较美日韩均少。特别是在 OLED 蓝光硼氮掺杂材料的发展中，中国较美国、韩国、日本的劣势还是明显存在的，需要不断的提升进步。1.3 硼氮掺杂材料技术分解为了全面、准确地梳理硼氮掺杂材料领域专利技术，基于前期调研结果，对该产业涉及的技术进行技术分解，以进行后续分析。本报告的分析内容基于行业资料调研及企知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分

95、册43业交流的技术界定，采用如下的技术分解进行专利分析。图 1-1 硼氮掺杂材料技术分解图五五元环、五六元硼氮掺杂材料整体布局主要分为：典型结构和非典型结构两种类型。其中典型结构包括环和六六元环经典结构；非典型结构主要由同环 NBN 结构，同环 BN 结合和 BNB 结构构成。(a)六六元结构(b)五六元结构(c)五五元结构(a)同环 NBN 结构(b)同环 BN 结构(c)BNB 结构第 2 章 我国专利态势2.1 发展趋势分析知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册44自 1996 年起，开始有零星的有关 OLED 硼氮掺杂材料的专利申请出现在中国，之后整体呈增长趋势，如图

96、 2-1 所示显示了最近三十年的相关专利申请趋势（最近两年的相关专利申请可能多数尚未公布）。在 2000 年之后，相关专利申请数量出现了第一个增长高峰，从 2015 年前的年均不足 5 件增长至 2016 年的 10 件。虽然后一年专利申请量出现下跌，但是 2018 年该领域的专利申请量直接跃升到 23 件，出现了第二高峰，源于奥来德和显华科技等国内优秀企业的技术研发突破，积累了大量的自主硼氮掺杂材料专利技术。不过这种专利增长的态势并未得到有效维持，受疫情影响，2019 年到 2021 年该领域的专利申请量逐年下降。这种颓势直至 2022 年中止，专利申请量有所回头往增长向好的方向发展中。图

97、2-1 硼氮掺杂材料专利申请数量变化趋势图2.2 地域分析知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册45图 2-2 硼氮掺杂材料专利原始申请人所在国分布图关于中国的硼氮掺杂材料专利申请，原始申请人主要来自中国，来自其他国家的申请人占比较少。图 2-2 所示为硼氮掺杂材料专利原始申请人所在国分布图。由上图可知，中国申请人提交了较多相关专利申请，总量超过其他国家的申请量之和。原始申请人所在国排名前五的分别是中国、德国、美国、日本和韩国。2.3 申请人分布如图 2-3 所示为中国在硼氮掺杂材料专利布局排名前 10 位的申请人和申请量情况。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料

98、产业分册46图 2-3 硼氮掺杂材料排名前 10 位申请人布局从图中可以看到显华科技（烟台显华化工科技有限公司和烟台显华光电材料研究院有限公司）在硼氮掺杂材料的专利布局量最多，排名榜首。显华科技在硼氮掺杂材料细分领域布局了 7 件相关专利，其中有 5 件是授权有效专利。排名第二的是京东方公司。众所周知京东方在国产面板的供货量上全国居首，京东方集团在 OLED 显示面板方面的研发投入持续加强，其细分领域的专利布局量也比较可观。并列排名第三的创新主体有三家，分别是南开大学、江苏三月光电科技有限公司和诚志永华公司（石家庄诚志永华显示材料有限公司和诚志永华科技股份有限公司）。其中，南开大学是材料领域非

99、常出色的国内知名高校，南开继承了中国化工领域的优秀创新传统，在硼氮掺杂材料的研发专利布局上名列前茅在预料之中。江苏三月光电科技有限公司主营 OLED 显示材料和柔性器件设计两大块业务，其中对于 OLED 显示材料，该公司从自主知识产权分子设计，到终端升华材料产出实现了全流程覆盖，其硼氮掺杂材料的专利布局在众多显示材料中比较突出。诚志永华公司是国内重要的显示材料和液晶材料研发公司，其业务覆盖 OLED 蓝光荧光材料、OLED 热致延迟荧光材料和 OLED磷光材料的研发。诚志永华同样布局了 4 件硼氮掺杂材料的专利技术，国内领先。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册472.4

100、技术构成2.4.1 关键技术布局趋势分布从技术构成来看，在中国硼氮掺杂材料专利申请中，排名前三位的分类号是 C07F5（对应于含硼元素的化合物）、H0L51（对应于半导体器件材料和零部件）和 C09K11（对应于电致发光材料）。如图 2-4 所示，为各主要技术分支构成相关专利申请量的变化趋势。从分类号的角度上来看呢，C07F5 小组对应的硼的化合物专利申请布局量最多，而且从 2012 年开始布局，自 2016 年开始，专利申请呈现增加的一个趋势。对于分类号为 H01L51 的半导体器件来讲，专利布局量偏少，但是专利布局稳定，从 2009年开始一直到 2022 年专利布局维持在 2 件以内。对于

101、分类号大类为 C09K11 的电致发光材料而言，专利布局也偏稳定，布局最早从 2004 年开始，不过近年布局量减少。综上可见，关于硼化合物的研究专利布局量是最多的，也是硼氮掺杂材料专利研究的热点。图 2-4 各技术构成分支相关专利申请量变化趋势图2.4.2 申请人技术功效分布接下来我们从中国申请人的技术功效分布图，看专利申请布局情况。如图 3-5 所示，知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册48为申请量前 8 位的中国申请人技术构成分支相关专利技术功效分布。从图中我们可以看到，对于纵向分布的技术工效而言呢，发光效率提高、寿命提高、程度离域化降低以及稳定性提高都是技术功效的研究

102、热点。其他技术功效研究比较多的领域包括保持稳定性提高、电流效率提高，辐射效率提高，复杂性降低，激子利用率提高和热稳定性提高。对于横向分布的主要创新主体而言，我们可以看到，江苏三月光和显华科技为本领域技术功效研究覆盖面最多的两个申请人，除此之外，吉林奥来德也覆盖了很多的技术功效分布研究。图 2-5 申请量前八位的申请人的各技术构成分支技术功效分布2.4.3 专利有效性分布在硼氮掺杂材料相关中国专利中，38%的专利目前维持有效，37%的专利目前已失效，还有 25%的专利目前处于审查中的状态。整体来看，硼氮掺杂材料专利有效率较高。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册49图 2-6

103、 申请量排名靠前的申请人专利法律状态分布图如图 2-6 所示为申请量排名靠前的申请人专利法律状态分布。在中国专利申请量排名靠前的申请人中，显华科技在这里专利布局最多，且专利有效量占据 71%的比例。诚志永华和吉林奥来德专利再审，布局量最多，均占据 65%以上。而京东方公司 4 件专利全部为有效专利。南开大学的失效专利占比 75%，有效专利仅占 20%高校的有效专利占比较低，可能是与高校专利产业化运行相对滞后，专利维持有效的成本偏高有关。第 3 章 硼氮掺杂材料专利布局分析1919 年，Langmuir 通过分析 N2O 和 CO2这两种材料的等电子关系，首次提出了等电子的理论。1926 年，S

104、tock 首次报道了一例含有 BN/CC 等电子结构的 BN 杂环化合物-硼嗪（c-B3N3H6），这一开创性的工作加快了 B-N 键取代 C=C 键的掺杂型芳香烃体系的发展。具有三配位体结构的 B 原子与位于第五主族的 N 原子配位，可形成类似“供体-受体(Donor-Acceptor，D-A)”特性的单键结构。基于等电子体理论，利用B-N键取代苯环特定位置的C=C键可以形成一系列不同性质的新型硼氮掺杂多环芳烃化合物。B 的空轨道以及 N 的孤对电子可以参与整个共轭骨架的电子离域，同时知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册50BN 偶极会对分子的电子分布以及分子排列产生影响

105、，可以促进分子更有序地堆积以提高其载流子传输性能。目前应用于 OLED 的硼氮化合物可以具有窄半峰宽、高荧光量子产率，具有高的玻璃化转变温度和分子热稳定性，以及具有合适的 HOMO 和 LUMO 能级，作为 OLED光发光器件的蓝色荧光发光层的掺杂材料使用时，器件的电流效率和外量子效率得到显著提升，同时发光色纯度和器件寿命也得到了较大的改善。3.1 技术演进分析3.1.1 硼氮化合物主要技术路线从硼氮化合物主要技术路线的演进过程如图 3-1 所示。从图中各结构出现的时间看，非典型结构相关技术出现最早，基本在 2002 年就有同环 NBN 结构出现，2016 年出现六六元结构，2019 年同时出

106、现五六元结构和五五元结构。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册51图 3-1 硼氮掺杂材料主要技术演进图知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册52从非典型结构硼氮化合物的技术演进过程看，最早出现的是同环 NBN 结构，之后出现同环 BN 结构，最晚出现的是 NBN 结构。目前同环 NBN 结构的专利申请量最多，但是近几年基本没有申请；同环 BN 结构的申请量虽然较同环 NBN 结构少，但是近几年一直有相关专利的申请；NBN 结构的专利申请集中在 2017 年，申请人主要为関西法人。从六六元结构硼氮化合物的技术演进过程看，单环芳烃、多环芳烃、稠环芳烃及杂环芳

107、烃作为侧链最开始出现的时间是比较相近的，随着技术方向的不断发展，各种苯系芳烃不断出现新的侧链结构。从五六元结构硼氮化合物的技术演进过程看，其中的六元侧链结构种类基本与六六元中的一致，五元侧链结构以杂环芳烃为主。从五五元结构硼氮化合物的技术演进过程看，最早出现的五五元结构是对称结构，较典型的是对称硫茚结构；之后有出现了非对称结构，较典型的是“2,3-苯并呋喃+呋喃”结构和“硫茚+呋喃”结构。3.1.2 六六元结构六六元结构硼氮化合物是指典型结构 B 环和 C 环的位置都是六元环的结构，是最早出现的专利申请的典型结构，也是专利申请量最多的典型结构。单环芳烃、多环芳烃、稠环芳烃及杂环芳烃都曾出现在六

108、六元结构中，六六元结构硼氮化合物是研发活跃度最高的技术方向。六六元结构硼氮化合物中出现了 48 种侧链结构，不同侧链出现的频率最高的前 3种侧链结构分别是苯、联苯和三苯胺。六六元结构硼氮化合物出现频率最高的前 20 种侧链的具体结构如图 3-2 所示。苯联苯三苯胺9-苯基咔唑萘叔丁基苯知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册53二苯并呋喃二苯并噻吩甲苯9,9-二甲基芴1-苯基萘苯基环己烷苯基醚异丙基苯（枯稀）对三联苯硫茚吡啶9-苯基蒽N-甲基咔唑间三联苯图 3-2 六六元结构硼氮化合物中出现频率最高的前 20 种侧链结构3.1.3 五六元结构五六元结构硼氮化合物是指典型结构中

109、B 环和 C 环的位置一个是五元环，另外一个是六元环的结构。五六元结构硼氮化合物的专利申请最早出现在 2019 年，比六六元晚，且申请量也少。五六元结构硼氮化合物中出现 16 种五元侧链结构和 35 种六元侧链结构。不同五元侧链结构出现的频率排名前三的分别是硫茚、2,3-苯并呋喃和吡咯。排名前三位的与六六元结构中的六元侧链不完全相同，分别是苯、三苯胺和 9-苯基咔唑。16 种五元侧链结构的具体结构如图 3-3 所示。硫茚2,3-苯并呋喃吡咯噻吩呋喃知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册54吲哚噻唑噁唑苊烯咪唑硒吩咪唑并1,2-a吡啶1H-1,2,3-三氮唑茚1-甲基吲哚N-甲

110、基吡咯图 3-3 五六元结构硼氮化合物中五元侧链结构3.1.4 五五元结构五五元结构硼氮化合物是指典型结构中 B 环和 C 环的位置都是五元环。五五元结构基本都是与六六元或者五六元结构同时出现在专利申请中的，且对称结构和非对称结构涉及到的侧链结构也比较集中，说明五五元结构还没有成为硼氮化合物的重点技术方向，未来发展空间比较大。五五元结构硼氮化合物中出现 17 组侧链结构组合，不同侧链结构组合出现的频率如图 3-4 所示。从图中数据可以看出，对称结构侧链组合一共有 8 种，非对称结构侧链组合一共有 9 种；对称结构侧链组合和非对称结构侧链组合的专利申请量都是 18 个。对称结构比非对称结构的专利

111、申请出现略早，但是整体出现都比较晚，目前相关专利申请量和侧链种类都比较少，只是零星专利申请，还没有开始专利布局。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册55图 3-4 五五元结构中出现不同侧链结构组合的频率3.1.5 非典型结构非典型结构硼氮化合物包括同环 NBN 结构、同环 BN 结构和 BNB 结构，非典型结构是最早出现专利申请的技术方向，但是专利申请量一致不太稳定，尤其是近几年，专利申请量比较少。非典型结构硼氮化合物三种结构专利申请量的占比情况如图 3-5 所示。由图中数据可知，同环 NBN 结构的专利申请量占比最高，约 76%；其次是同环 BN 结构，占比约 18%；最

112、少的是 BNB 结构，占比约 7%。同环 NBN 结构不仅申请量最多，相关专利申请出现时间也最早，2002 年就出现同环 NBN 结构相关专利申请；2004年出现同环 BN 结构相关专利申请；2017 年出现 BNB 结构相关专利申请。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册56图 3-5 非典型结构硼氮化合物的不同结构专利申请量占比情况3.2 侵权风险和预警3.2.1 硼氮掺杂材料侵权专利预警3.2.1.1 六六元结构六六元结构鹏氮化合物选取的典型专利是 KR1020170130434A，该专利是 2016年由関西法人和 JNC 共同向韩国特许厅(KIPO)申请的专利，被引用

113、 88 次，且有 14 个同族专利，是六六元结构硼氮化合物被引用次数和同族专利数量最多的专利。该专利公开了一种利用硼原子与氮原子将多个芳香族环连结而成的新型的多环芳香族化合物，并成功制造出所述多环芳香族化合物。该专利中六元侧链结构出现频率最高是苯、联苯和三苯胺，与六六元结构中各六元侧链出现频率最高的三种相一致，专利中涉及的主要通式和典型的苯、联苯和三苯胺的分子结构如 3-6 所示。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册57（a）结构通式（b）苯和联苯（c）三苯胺图 3-6 KR1020170130434A 专利涉及的结构通式及典型的分子结构该专利是六六元结构硼氮化合物技术发展

114、的基础专利，被后续申请的专利多次引用，并在中国、美国和日本都申请了同族专利，为该专利所保护的技术在中国、美国和日本市场的应用做好了准备。3.2.1.2 五六元和五五元结构五六元结构和五五元结构作为硼氮化合物的两个技术方向，经常一起出现在同一个硼 氮 化 合 物 专 利 申 请 中，选 取 同 时 涉 及 五 六 元 结 构 和 五 五 元 结 构 的 专 利KR102148296B1作为典型专利。该专利是申请人SFC在2019年向韩国特许厅(KIPO)提出的申请，被引用 6 次，且有 7 个同族专利。该专利涉及一种有机发光器件，其发光层中包含硼氮化合物作为掺杂剂材料，通过该硼氮化合物材料的应用

115、实现了有机发光器件发光效率的提高和寿命的延长。该专利涉及硼氮化合物的结构通式如图 3-7 所示。其中，X 为硼，Y2 和 Y3 为氮或其他杂原子；Y1 所在的芳烃环为五元环，Q2 为五元环或者六环。Q3 为任选取代的芳环或任选取代的杂芳基环。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册58（a）2,3-苯并呋喃+苯（b）硫茚+三苯胺（c）苊烯+叔丁基苯图 3-7 KR102148296B1 硼氮化合物专利涉及的五六元结构该专利的五六元结构中，五元侧链主要有硫茚、2,3-苯并呋喃、苊烯等，六元侧链主要有苯、三苯胺、9-苯基咔唑、叔丁基苯等，与五六元结构中出现频率最高的侧链结构基本一致

116、，该专利涉及的典型的五六元结构如图 3-8 所示。（a）双 2,3-苯并呋喃（b）双硫茚图 3-8 KR102148296B1 硼氮化合物专利涉及的五五元结构知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册59该专利出现的侧链结构是目前五六元结构和五五元结构出现频率最高的，且已经被后续专利申请所引用，并在中国、美国和日本都申请了同族专利。未来随着五六元结构和五五元结构的发展，该专利很可能会被更多的引用，专利所保护的技术方案可能会成为五六元结构和五五元结构的基础专利技术。3.2.1.3 非典型结构非典型结构包括同环 NBN 结构、同环 BN 结构和 BNB 结构等三种，其中，同环NBN

117、结构的专利申请出现最早，且专利申请量也最多，选取涉及同环 NBN 结构的US7023013B2 为非典型结构的典型专利。该专利是申请人 LG 在 2004 年向美国专利商标局(USPTO)提出的申请，被引用 142 次，且有 5 个同族专利，是硼氮化合物专利被引用次数最多的。该专利中出现的典型同环 NBN 结构如图 3-9 所示。近几年非典型结构硼氮化合物的专利申请量比较少，包括同环 NBN 结构，但是同环 NBN 结构的相关专利有一定的积累量，且本专利也在日本和欧洲申请了同族专利，对于硼氮化合物申请人的专利布局会有一定的影响。图 3-9 US7023013B2 硼氮化合物专利涉及的同环 NB

118、N 结构3.2.2 硼氮掺杂材料侵权应对五六元结构硼氮化合物的六元侧链结构种类基本与六六元中的一致，五元侧链结构以杂环芳烃为主，其中，硫茚、2,3-苯并呋喃和吡咯的最为常见；杂环芳烃中以单杂环芳烃最多，含 S 杂环芳烃的申请量较含 O 杂环芳烃和含 N 杂环芳烃略高，是五六元结构中最受关注的五元侧链结构方向。五五元结构硼氮化合物对称结构中较典型的是对称硫茚结构；非对称结构较典型的知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册60是“2,3-苯并呋喃+呋喃”结构和“硫茚+呋喃”；目前两种结构侧链组合数量基本相近，发展同步如前分析，企业在进行硼氮掺杂材料研发设计时，可以依据六元侧、五元侧

119、和非典型结构进行针对性创新设计。其中，六元侧链结构苯、联苯和三苯胺三种常用结构可以规避；五元侧的 2,3-苯并呋喃和双硫茚尽量不要雷同；非典型结构同环 NBN 结构需要格外小心。第 4 章 结论与建议4.1 主要结论4.1.1 我国硼氮掺杂材料目前发展迅速，企业表现出研发优势我国硼氮硼氮掺杂材料的研究在 1996 年之后出现两个申请高峰，近十年专利申请量稳定快速增长。在专利申请人方面，国内申请人在硼氮掺杂材料的专利申请量明显高于国外申请人的申请量。申请人的类型分布上企业具有绝对优势，国内外头部企业包括显华科技、陶氏化学、三星、LG、SFC、関西法人、JNC 等。广东、江苏和山东省硼氮掺杂材料中

120、专利布局最突出。发光效率提高，寿命提高，以及稳定性提高都是该领域技术功效的研究热点。在技术构成上研究最多的仍然是含硼元素的化合物。基于研发难度和产业化经济效益的综合考虑，我国企业对于硼氮掺杂材料优先聚焦于六元环细分方向的生产研发。4.1.2 硼氮掺杂材料中的典型结构为热点，整体布局较分散，但具备开发潜力硼氮掺杂材料专利申请量相对较少，多数处于审中状态，说明该材料正处于集中开发时期，为硼氮掺杂材料产业发展的热点技术方向。在专利类型上，硼氮化合物发明专利较多，海外市场的布局热情高涨，竞争激烈。在技术方向上分为非典型结构和典型结构两大类。其中硼氮化合物非典型结构出现知识产权公共服务机构信息服务成果共

121、享报告集新材料产业分册61较早，专利布局方向依次为同环 NBN 结构、同环 BN 结构和 NBN 结构；非典型结构申请量远低于典型结构，不是研究热点。硼氮化合物典型结构可以分类为六六元、五六元和五五元结构。其中，六六元结构的专利申请量最多，占比总量的 53%，N 杂芳环烃为主要类型；五六元结构中五元侧链结构以杂环芳烃为主；五五元结构硼氮化合物包含对称结构和非对称结构，后者专利布局空缺更加明显。整体技术布局方向集中度没有很高，在细分环节上存在不少专利布局空间。4.2 发展建议4.2.1 构建产业链中上游的硼氮掺杂材料、中游的器件和下游应用的方向组合为了加强自主创新，实现硼氮掺杂材料的国产化替换，

122、还需要在整个产业链的上下游进行联合开发。对于上游的硼氮掺杂材料，要共同关注主体材料和掺杂材料的联合开发，例如硼氮掺杂材料以及与该材料适配的客体材料的二元系统构建。对于中游的硼氮掺杂材料制备的器件，要关注蓝光材料与器件结构的组合开发，例如针对蓝光材料的镀膜封装检测加工设备、电路元件的优化布设等特定装置和零部件的设计。对于下游的硼氮掺杂材料应用方面，要关注针对不同场景的显示屏以及 VR、照明设备应用的差异化布局，例如，以京东方为代表的 OLED 硼氮掺杂材料在柔性显示屏和可穿戴显示屏上的布局会构建不同的专利布局体系。通过产业链宏观层面的硼氮掺杂材料综合技术开发，推动硼氮掺杂产业国产化替代的进程。4

123、.2.2 开发硼氮掺杂材料重点材料设计路径产业中对硼氮化合物蓝光材料的需求在于窄光谱、高的色纯度、高的发光效率和分子稳定性。满足这些性能的要求材料核心在于新型官能团的设计和开发。导航发现六六元结构共有 48 种苯系芳烃作为侧链结构出现，其中苯、联苯和三苯胺是布局最多的侧链结构；含 N 杂环芳烃在杂环芳烃专利表现突出。五六元环中的六元侧链表现出了上述相同的规律，而五元侧链结构以杂环芳烃为主，硫茚、2,3-苯并呋喃和吡咯为典型代表；知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册62此外单杂环芳烃为主要的形式，含 S 杂环芳烃相较含 N 或含 O 布局更多。在五五元结构中典型的是对称硫茚结

124、构，以及“2,3-苯并呋喃+呋喃”和“硫茚+呋喃”的非对称结构。基于以上分析，对于硼氮化合物的研发提出如下建议：1）六六元结构硼氮化合物的技术积累比较多，五六元和五五元相对较少，主要建议在六元结构的研发上加强深化开发研究，提高在该细分领域的专利拓展更新能力；五元环结构在产线上应用较少，不作为重点开发方向。2）研发方向具体而言，对于六六元结构硼氮化合物的研发，以 JNC 的专利布局为参考对象，可以优先在 N 杂环芳烃的不同侧链上的基团组合投入资源，重点对苯环引入新官能团进行设计；3）对于五六元结构硼氮化合物的研发，以 SFC 的专利布局为参考对象，倾向在五元侧链的引入官能团，可以注意在单杂环芳烃

125、的不同侧链官能团的改进投入资源；4）对于五五元结构硼氮化合物的研发，比较简单的思路是可以采用在五五元结构中还未出现但是已经在五六元结构中出现的五元单杂环芳烃侧链上进行尝试，比如 1-甲基吲哚和 N-甲基吡咯，不过该方向不作为硼氮化合物改进的重点。5）短期内不建议在非典型结构的硼氮化合物方向投入过多的研发资源，目前发现LG 作为非典型结构硼氮化合物的领头羊，已经在逐步减少在该领域的相关研究，预示着市场前景的瓶颈。但不排除非典型结构硼氮化合物发现新的独特分子设计进行专利布局。分子设计属于硼氮掺杂材料开发的第一个重要环节，对于设计好的分子结构还需要在实际制备工艺中进一步佐证其产线上的应用能力，综合考

126、虑工艺复杂度、产率、发光效率、功耗、寿命、稳定性和成本等多方位因素，才能真正开发出国产化硼氮掺杂核心材料，从而解决自主研发问题。因而，从本硼氮掺杂材料专利导航的角度出发，意在为企业研发提供最基础的专利情报信息，助力解决自主研发的道路上方向锚定问题，从而让企业产线研发设计能够迈出坚定的第一步。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册63成果应用情况成果应用情况在该导航的基础上，吉林奥来德公司开发了具有自主知识产权的硼氮类材料，实现了成果转化。产品经下游面板企业验证，性能达到了国际先进水平，已实现了国产化应用。并应用于华为、小米手机及穿戴等终端产品，2023 年实现销售收入 600

127、 万元。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册64吉林省碳纤维产业吉林省碳纤维产业专利导航专利导航报告报告吉林省知识产权保护中心吉林省知识产权保护中心原报告定稿时间：原报告定稿时间：2023 年年 6 月月知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册65编写人员名单编写人员名单课题负责人：课题负责人：郭金发吉林省知识产权保护中心主任苏晔吉林省知识产权保护中心副研究员课题组成员：课题组成员：乔海鑫吉林省知识产权保护中心 经济师魏姁妲吉林省知识产权保护中心 工程师成果亮点成果亮点本报告立足于碳纤维产业现状，运用专利导航分析方法，紧扣产业分析和专利分析两条主线，将专利信

128、息与政策环境、市场环境等信息深度融合，并准确定位碳纤维产业现状。目的在于以专利数据为核心，深度融合各类资源，服务创新资源有效配置，提高决策精准度和科学性，洞察企业、人才、资本等产业要素，分析产业发展情况，为吉林省内碳纤维相关企业在研发方向上提供数据保障，为吉林省在碳纤维应用方面发展提供方向，为吉林省在碳纤维产业发展决策上提供支撑。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册66摘要摘要碳纤维是指含碳量高于 90的无机高分子纤维，一般作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成具有强度高、模量高、重量轻、抗疲劳、耐腐蚀等一系列优异性能的新型复合材料。本报告首先从产业发展概

129、述、产业发展历程、产业环境、产业链构成等方面对碳纤维产业的发展现状进行阐述；其次，依次对全球碳纤维产业、中国碳纤维产业以及吉林省碳纤维产业总体趋势进行分析；对碳纤维产业中碳纤维复合材料进行重点技术分析；接下来对碳纤维重点应用领域进行分析；最后，结合产业现状为吉林省内碳纤维相关企业在研发方向上提供数据支撑，为吉林省在碳纤维应用方面发展提供方向，为吉林省在碳纤维产业发展上提供路径指引。关键词：碳纤维，复合材料，专利分析，关键词：碳纤维，复合材料，专利分析，专利专利导航导航知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册67第 1 章 碳纤维产业发展现状1.1 全球碳纤维产业发展概述高端新材

130、料的研究是高端制造业发展的基础，有助于带动高端制造业全产业链的发展，新材料作为引导性新兴产业正成为未来经济社会发展的重要力量。根据国家的政策要求及定位，我国制造业应集中发力于高端制造业，着重突破关键共性技术，打造全产业链的发展模式。而碳纤维正是这样一种广泛应用于高端制造业的基础共性产品。目前，世界碳纤维生产企业主要有日本的东丽、东邦和三菱公司，美国的 HEXCEL，德国的西格里集团，韩国泰光产业，以及台塑集团等，以生产 T700（拉伸强度大于4500MPa）以上的高性能碳纤维为主。东丽公司是世界上最大的生产商，已经开发出高强型 T1000（拉伸强度大于 7000MPa）系列碳纤维，其抗拉模量为

131、 295GPa，拉伸强度达 7.05GPa。随着碳纤维应用领域的不断扩大，碳纤维的市场需求日趋增加，碳纤维及其复合材料产业呈现良好发展态势。据相关部门预测，世界碳纤维需求将以每年大约13%的速度飞速增长，PAN 基碳纤维的全球需求量2010 年将达到 5 万 t，2012年将达到 6 万 t，2018 年将达到 10 万 t。1.2 中国碳纤维产业发展概述我国从 20 世纪 60 年代后期开始研制碳纤维及原丝，但发展较为缓慢。目前，我国碳纤维及其复合材料生产仍处于起步阶段，尚未完整掌握的碳纤维核心关键技术，与国外相比，我国碳纤维在质量、技术和生产规模等方面均与国外存在很大差距。绝大部分高性能增

132、强材料都长期依赖进口，价格非常昂贵，极大地制约了我国碳纤维复合材料工业的发展。2007 年，中国石化基于国家的战略需求和上海石化产业结构调整的要求，确定上海石化作为中国石化碳纤维生产研发基地，大力开展碳纤维产业化技术研发。上海石化与多家科研院校开展合作，高起点构建协同创新的碳纤维产学研联盟。2010 年上半年开始，上海石化还与多家国内高校和科研单位合作研究开发高性能碳纤维(T800)。除利用中国石化系统内的研发力量外，与复旦大学合作，进行聚合物链结构和聚合机理研究；与北京化工大学合作进行氧化、炭化工艺的研究。此外，从产业链的中长期发展知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册68

133、着眼，还开展碳纤维关键新技术、产品质量升级及应用等方面的研究；与东华大学合作开发碳纤维干喷湿纺技术和中试装置；与中国纺织科学研究院合作开发 T-800 级碳纤维必须的高倍蒸汽拉伸设备；与中国科学院上海有机所合作开发碳纤维上浆剂；与哈尔滨工业大学合作开发土木工程用碳纤维增强复合材料技术等。上海石化依托具有自主知识产权的 NaSCN 法腈纶生产经验，开发 NaSCN 法碳纤维原丝生产技术，形成具有自主知识产权和特色的碳纤维技术。2008 年，上海石化投资 4000 多万元建设了 2kt/aPAN 基碳纤维原丝中试装置，同年试车产出 12K 碳纤维原丝，产品经氧化炭化后，达到 T-300 水平。从

134、2009 年开始，上海石化紧紧依托原丝中试装置，不断完善和深化碳纤维原丝生产技术。2010 年 3 月，上海石化开发形成了 T-300 千吨级原丝工艺软件包和千吨级碳纤维工业化装置成套技术，通过了中国石化组织的鉴定。1.3 吉林省碳纤维产业发展概述吉林市是吉林省第二大城市，在化工、冶金、装备制造领域具备产业优势。当地提出打造“中国碳谷”，形成“丙烯丙烯腈碳纤维原丝碳丝制品”国内最完整的产业链，碳纤维产业呈规模化、集群化发展态势。碳纤维作为新材料，具有强度高、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在航空航天、新能源、交通运载轻量化、体育休闲等领域应用非常广泛。自 2020 年以来，吉林市相继启动了一批原丝、

135、碳丝和复材制品的碳纤维产业链项目。到去年年底，原丝产能达到 16 万吨，碳化产能达到 4.9 万吨，复材产能近 2 万吨。当地推动碳纤维应用领域不断拓展。编织布应用于建筑补强；缠绕体，用于生产压力容器，储存氢、氧、氮气等；C/C 预制体应用于光伏领域。老国企吉林化纤带动做大碳纤维新材料产业，加速打造“中国碳谷”，一条以碳纤维产业为引领的高端化工产业带，正在吉林省中部徐徐隆起。从 2023 年往前数 8 年，19 条碳化生产线相继建成，从无到有，从老到新，“中国碳谷”雏形初具。近年来，吉林化纤累计投入数十亿元进行技术革新，研发团队先后攻克了多道难关，突破了一系列技术屏障，真正实现了碳纤维原丝市场

136、化，国内市场占有率达到 90%以上，也让进口碳纤维原丝价格随之下跌 40%。吉林化纤坚持产学研用和产业链一体化开发，用小丝线带动大产业链。近几年，企业相继成立国兴碳纤维公司、国兴复合材料有限公司，将产业链延伸至碳纤维复合材料领域。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册69第 2 章 碳纤维产业技术分解碳纤维的生产工艺复杂，从碳纤维纺丝、预氧化、碳化到复合材料成型再到终端的应用需要经历复合且很长的过程。碳纤维专家结合产业结构，将碳纤维产业分为三个二级分支，即上游原料、中游制品和下游应用。上游原料即加工加工碳纤维所需的各种原丝；中游制品即获得的碳纤维材料本身、中间材料以及碳纤维复

137、合材料，下游应用从碳纤维中间制品具体应用领域出发进行分解。具体分解表如表 2-1-1 所示。表 2-1-1碳纤维分解表一级二级三级四级碳纤维产业上游原丝聚丙烯腈原丝沥青基原丝粘胶基原丝中游制品碳纤维材料聚丙烯腈原丝碳纤维沥青基碳纤维粘胶基碳纤维其他中间体预浸体织物短纤维其他碳纤维复合材料树脂基碳纤维金属基碳纤维陶瓷基碳纤维碳碳复合材料其他下游应用航空航天（国防）风电叶片知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册70表 2-1-1碳纤维分解表（续）碳纤维产业下游应用汽车高铁体育休闲建筑交通传输电缆、气瓶电子产品第 3 章 全球碳纤维产业分析3.1 全球碳纤维产业发展概述3.1.1

138、专利申请发展态势分析图 3-1-1 给出了碳纤维产业技术全球专利数量的年度变化趋势，其中，将碳纤维产业按照产业链构成分为上游原丝、中游制品和下游应用，图中，横坐标代表申请的年份，纵坐标代表申请量，蓝色代表申请总量，绿色表示当前时间段申请专利的被授权量。从图中可以看出，从申请趋势来看，上游原丝产业、中游制品产业和下游应用产业整体的申请趋势基本一致，其中，上游原丝产业在 2013 年之前申请量较少，2013 年之后开始逐年提高；中游制品产业在在 2014 年之前申请量较少，2014 年之后开始逐年提高；下游应用产业在 2015 年以前，专利数量比较稳定，2015 年以后，专利申请量逐渐提高，说明近

139、几年关于下游应用技术越来越受到重视；从专利授权率上来看，上游原丝产业的授权率在 2013 年以前一直处于较高的水平，授权率在 50%以上，2013 年以后授权率逐渐下降，说明该领域的创新程度下降，中游制品产业和下游应用产业的授权率一直比较稳定，处于 40-60%之间，2021 年开始有所下降，由于 2022 年和 2023 年的专利申请处于未公开阶段，所以 2022 年和 2023 年的专利申请量不代表整体发展趋势。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册71上游原丝中游制品下游应用图 3-1-1碳纤维产业技术专利全球申请趋势3.1.2 技术来源国区域分析图 3-1-2 给出了

140、全球碳纤维产业技术相关专利技术来源国区域排名，可以看出，全球碳纤维产业中的上游原丝技术相关的专利技术来源多集中在中国，专利申请量占总体申请量的 35.01%，其次为美国，占比 13.82%，日本占比 13.45%，德国占比 11.62%，其他国家占比少于 10%；而中游制品技术相关的专利技术来源多集中在中国，专利申请量占总体申请量的 40.30%，其次为日本，占比 31.51%，美国占比 10.05%，其他国家占比少于 10%；下游应用技术相关的专利技术来源多集中在中国，专利申请量占总体申请量的 30.00%，其次为日本，占比 18.61%，美国占比 16.84%，其他国家占比少于 10%。上

141、游原丝中游制品知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册72下游应用图 3-1-2碳纤维产业技术相关专利技术来源国地区排名3.1.3 全球申请申请人排名图 3-1-3 给出了碳纤维产业技术申请前十名的申请人排名，其中，横坐标为专利申请人，纵坐标为专利申请数量，从图中可以看出，上游原丝产业技术相关专利，申请量最多的为考陶耳斯薄膜及包装用品（集团）有限公司，申请量为 449 件，其次为东丽株式会社，申请量为 333 件，然后为法本公司申请量为 227 件。中游制品产业技术相关专利，申请量最多的东丽株式会社，申请量为 449 件，其次为三菱化学株式会社，申请量为 1283 件，然后为三

142、菱丽阳株式会社，申请量为 1043 件，帝人株式会社的申请量为 977 件，昭和电工株式会社的申请量为 635 件。下游应用产业技术相关专利，申请量最多的株式会社 LG 公司，申请量为 3852 件，其次为马克专利公司，申请量为3732 件，然后为东丽株式会社，申请量为 3069 件。从申请前十名的专利申请人类型可以看出，该技术的研发主要集中在企业单位，说明该领域的技术比较成熟，另外，申请人多数为日本的企业，说明日本对碳纤维技术占有垄断地位，尤其是在碳纤维中游制品领域。上游原丝中游制品知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册73下游应用图 3-1-3碳纤维产业技术全球申请申请人

143、排名3.1.4 重点专利分析表 3-1-1 给出了碳纤维各技术领域重点专利列表，该重点专利主要依据专利的被引用次数和专利家族规模等参数给出。表 3-1-1碳纤维产业技术领域重点专利列表技术分支专利名称公开号专利家族规模被引用次数上游原丝原丝高强聚丙烯腈纤维及其制造方法US4535027A5223粘胶短纤维的制造过程US5458835A16218lyocell 纤维,以及用于制造它的组合物WO1999047733A1180211包含单壁碳纳米管和丙烯腈基聚合物的宏观纤维及其制备方法US6852410B23192具有抗静电性能和增强的抗黄变性能的合成聚碳酰胺长丝及其制造工艺CH459456A383

144、0中游制品碳纤维材料碳纤维及其生产方法US5424054A1491由单壁碳纳米管形成的碳纤维US6683783B141453气相反应制备细碳纤维的方法US4572813A7385用于电子屏蔽应用的含有金属离子的碳纤维的生产US3997638A1383气相生长制备碳纤维的方法US4876078A4237知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册74中间材料用于纤维增强复合夹层结构的抗芯挤压织物和预浸料US6663737B214200纤维增强塑料的织物结构US4320160A1161加工性优异的碳纤维JP2685221B22146无纺布活性炭布US4565727B112135碳纤维束

145、和预浸料JP2812147B21133复合材料用重氮盐和所得碳产物制备碳材料的方法US5554739A222921隔热材料的改进或与之相关的改进以及制造这种材料的方法GB1205572A167416制备具有连到碳材料上的有机基团的碳产品的方法CN100360619C2221复合增强材料及成型材料AU2015242993A11660含有碳纤维的模塑复合材料的方法US6464908B111519下游应用航空航天用于制造两侧具有覆盖层的芯复合材料的方法和芯复合材料JP2011516317A11293钛聚合物混合层压板US6114050A9264风电叶片导电复合加热器及其制造方法US5925275A8

146、214风力涡轮机叶片的防雷US6457943B110165汽车高铁用于制造包括无机填充片材的层压结构的制品和方法US5830548A297582真空树脂浸渍工艺US4942013A1557体育休闲高尔夫球铁杆头US4928972A4519具有内部子组件和外壳的高尔夫球杆头和制造方法US5570886A4415建筑交通钢筋砼填充用纤维增强型薄壁构件CN2417222Y12218由工程多成分纤维制成的强力无纺布US5108827A5631传输电缆、气瓶碳原纤维及其制备方法US5165909A115686知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册75电活性高储存容量聚乙炔-共聚多硫材料

147、和含有该材料的电解槽US5529860A8384电子产品利用多齿配体系统的 oledUS7332232B241607液晶介质US6861107B298843.2 全球碳纤维产业与专利布局的关联3.2.1 从市场供需角度看碳纤维产业与专利布局的关联度图 3-2-1 给出了碳纤维产业链中上游原丝、中游制品和下游应用的技术生命周期，横坐标代表申请量，纵坐标代表申请人数量，从图中可以看出，在上游原丝产业中，2018年以前随着申请量和申请人数量的增多，上游原丝产业处于快速发展期，2018 年以后，申请量有所下降，但是申请人数量有所增加，产业处于成熟期；在中游制品产业中，2016年以前随着申请量和申请人数

148、量的增多，中游制品产业处于快速发展期，2016 年以后，申请量有所下降，但是申请人数量有所增加，产业处于成熟期；在下游应用产业中，2020年以前随着申请量和申请人数量的增多，下游应用产业处于快速发展期，2012 年申请量有所下降，由于2022和2023年的专利申请处于未公开阶段，所以2022年和20023年的专利申请量不代表整体发展趋势。上游原丝中游制品知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册76下游应用图 3-2-1碳纤维专利产业链技术生命周期3.2.2 从市场竞争角度看碳纤维产业与专利布局的关联度图 3-2-2 给出了碳纤维产业技术领域前十名的申请人排名，其中，横坐标为专利

149、申请人，纵坐标为专利申请数量，从图中可以看出，碳纤维产业技术领域，申请量最多的为东丽株式会社，申请量为 5334 件，其次为株式会社 LG，申请量为 3958 件，然后为马克专利公司申请量为 3784 件、三菱化学株式会社申请量为 1986 件、纳幕尔杜邦公司申请量为 1956 件、三星SDI 株式会社申请量为 1789 件、空中客车申请量为 1649件、DIC CORP 申请量为 1525 件，波音公司申请量为 1504 件，帝人株式会社申请量为 1496 件。从全球范围内的专利申请数量排名来看，专利实力较强的企业往往就是全球产业链中的跨国巨头企业，也是全球产业竞争中的优势企业。从图 3-2

150、-3 来看，排名前 10 的企业中基本都来自日美，这些跨国巨头企业充分利用专利布局抢占技术制高点，控制着高端制品及应用方面的核心技术和高端产品市场，专利实力与企业的市场竞争地位一致。图 3-2-2碳纤维产业技术领域前十名的申请人排名知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册773.3 全球碳纤维产业竞争中的专利控制力图 3-3-1 给出了碳纤维产业中上中下游各技术在五个国家/地区的专利分布情况，从图中可以看出，各个技术分支中，中国、美国、德国、日本和韩国在各个国家均有进行专利布局，虽然从专利数量上看，中国的申请量最多，但是在其他国家的布局相对较少，而以美国和日本为首的发达国家/地

151、区占据绝对优势，例如，在中游制品产业上，日本的技术创新数量占比很高，并且将大量的技术在其他国家进行了专利布局，以中国市场为例，日本企业在我国布局了大量的专利，在专利数量上占据了领先地位，确保了其对于高端技术的强大控制力。上游原丝中游制品下游应用图 3-3-1碳纤维产业分支专利在五个国家/地区的分布结构3.4 碳纤维产业专利申请趋势热点方向图 3-4-1 给出了碳纤维产业各个技术分支在全球的专利分布情况，从图中可以看出，在碳纤维产业各个技术分支中，从 2013 年至今，各个分支基本都处于增长趋势，尤其是在 2016 年以后，呈现快速增长的趋势，其中 H01M 用于直接转变化学能为电能的方法或装置

152、，例如电池组（下游应用）、B32B 层状产品，即由扁平的或非扁平的薄层，例如泡沫状的、蜂窝状的薄层构成的产品（中游制品和下游应用）、B29C 塑料的成型连接；塑性状态材或料的成型，不包含在其他类目中的；已成型产品的后处理（中游制知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册78品和下游应用），增式较为明显，申请量较大，是热点研究的领域分支，C08L 高分子化合物的组合物（基于可聚合单体的组成成分入 C08F、C08G；人造丝或纤维入 D01F（中游制品）在 2016 年至 2017 年申请量较多，从 2017 年以后发展相对缓慢。图 3-4-1碳纤维产业全球各技术分支专利分布第 4

153、章 中国碳纤维产业分析4.1 中国专利申请发展态势分析图 4-1-1 给出了碳纤维产业技术中国专利数量的年度变化趋势，其中，将碳纤维产业按照产业链构成分为上游原丝、中游制品和下游应用，图中，横坐标代表申请的年份，纵坐标代表申请量，蓝色代表申请总量，绿色表示当前时间段申请专利的被授权量。从申请趋势来看，上游原丝产业、中游制品产业和下游应用产业整体的申请趋势基本一致，其中，上游原丝在 2012 年之前申请量较少，2012 年之后开始逐年提高；中游制品在2011 年之前申请量较少，2011 年之后开始逐年提高；下游应用在 2010 年以前，专利数量比较稳定，2010 年以后，专利申请量逐渐提高，受碳

154、纤维产业的发展，以及应用在各个领域的普及，申请量也越来越大。从专利授权率上来看，上游原丝的授权率在2014 年以前一直处于较高的水平，授权率在 60%以上，2015 年以后授权率逐渐下降，持续在 40%左右，说明该领域的创新程度相对处于瓶颈期，中游制品在 2011 年以前，授权率较高，在 2012-2018 年授权率相对下降，在 2019 年开始，授权率出现上升趋知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册79势；下游应用的授权率一直比较稳定，处于 50-70%之间，由于 2022 年和 2023 年的专利申请部分处于未公开阶段，所以 2022 年和 2023 年的专利申请量不代表

155、整体发展趋势。上游原丝中游制品下游应用图 4-1-1碳纤维产业技术专利中国申请趋势4.2 中国申请申请人排名图 4-2-1 给出了碳纤维产业技术中国申请前十名的申请人排名，其中，横坐标为专利申请人，纵坐标为专利申请数量，从图中可以看出，上游原丝技术相关专利，申请量最多的为宜宾丝丽雅，申请量为 224 件，其次是中国石化，申请量 213 件，然后为东华大学，申请量为 166 件。中游制品技术相关专利，申请量最多的中国石化，申请量为 298 件，其次为东华大学，申请量为 214 件，然后为北京化工大学，申请量为 213件，哈尔滨工业大学的申请量为 212 件。下游应用技术相关专利，申请量最多的宁德

156、时代，申请量为 867 件，其次为 TCL 华星光电技术，申请量为 587 件，然后为比亚迪，申请量为 484 件。从申请前十名的专利申请人类型可以看出，该技术的研发上游原丝主要集中在企业，中游制品主要集中在大专院校，下游应用主要集中在企业。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册80上游原丝中游制品下游应用图 4-2-1碳纤维产业技术中国申请申请人排名第 5 章 吉林省碳纤维产业分析5.1 吉林省专利申请发展态势分析图 5-1-1 给出了碳纤维产业技术吉林省专利数量的年度变化趋势，其中，将碳纤维产业按照产业链构成分为上游原丝、中游制品和下游应用，图中，横坐标代表申请的年份，纵

157、坐标代表申请量，蓝色代表申请总量，绿色表示当前时间段申请专利的被授权量。上游原丝在 2013 年之前申请量较少，2013 年之后开始逐年提高；中游制品在 2012年之前申请量较少，2012 年之后开始逐年提高；下游应用在 2014 年以前，专利数量比较稳定，数量也较少，2014 年以后，专利申请量呈现稳步增长趋势，受碳纤维产业的发展，以及应用在各个领域的普及，申请量也越来越大。从专利授权率上来看，上游原丝的授权率在波动性较为明显；中游制品在 2011 年以前，授权率较高，基本都达到了 100%，在 2012 至今，授权率相对呈现下降趋势，也可以看出，无论是各种碳纤维、中间材料还是碳纤维符合材料

158、基本处于研发瓶颈期；下游应用的授权率在 2012 年，波知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册81动性较为明显，在 2012 年-2020 年，呈现相对稳定，由于 2022 年和 2023 年的专利申请部分处于未公开阶段，所以2022年和2023年的专利申请量不代表整体发展趋势。上游原丝中游制品下游应用图 5-1-1碳纤维产业技术专利吉林省申请趋势5.2 吉林省申请申请人排名图 5-2-1 给出了碳纤维产业技术吉林省申请前十名的申请人排名，其中，横坐标为专利申请人，纵坐标为专利申请数量，从图中可以看出，上游原丝技术相关专利，申请量最多的为吉林化纤，申请量为 27 件，其次是长

159、春工业大学，申请量 13 件，然后为吉林省宝旌炭材料、吉林大学、吉林碳谷碳纤维，申请量均为 8 件。中游制品技术相关专利，申请量最多的吉林大学，申请量为 102 件，其次为长春工业大学，申请量为 47件，然后为中国科学院长春应用化学研究所，申请量为 25 件，吉林化纤为 21 件，排名前十的其他申请人的数量均在 20 件以下。下游应用技术相关专利，申请量最多的吉林大学，申请量为 193 件，其次为中国第一汽车股份有限公司，申请量为 84 件，然后为中车长春轨道客车，申请量为 54 件。从申请前十名的专利申请人类型可以看出，该技术的研发上游原丝、中游制品和下游应用主要集中在企业。知识产权公共服务

160、机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册82上游原丝中游制品下游应用图 5-2-1碳纤维产业技术吉林省申请申请人排名第 6 章 碳纤维复合材料技术领域专利分析6.1 专利申请发展态势分析图 6-1-1 给出了碳纤维复合材料领域技术全球专利数量的年度变化趋势，图中，横坐标代表申请的年份，纵坐标代表申请量，蓝色代表申请总量，绿色表示当前时间段申请专利的被授权量。从图中可以看出，从申请趋势来看，在 2008 年之前，申请量比较稳定，每年在 1000 件左右，2008 年之后开始逐年提高，说明近几年关于碳纤维复合材料越来越受到重视；从专利授权率上来看，碳纤维复合材料的授权率一直比较稳定，处于 40-6

161、0%之间，由于 2022 年和 2023 年的专利申请处于未公开阶段，所以 2022年和 2023 年的专利申请量不代表整体发展趋势。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册83图 6-1-1碳纤维复合材料技术专利全球申请趋势6.2 技术领域构成分析图 6-2-1 给出了全球碳纤维复合材料技术相关专利总分布图，可以看出，碳纤维复合材料技术相关的专利技术多集中在 D01F9 其他原料的人造长丝或类似物；其制造；专用于生产碳纤维的设备，专利数量为 11958 件；其次为 C08K7 使用的配料以形状为特征，专利数量为 11515 件。图 6-2-1碳纤维复合材料技术相关专利构成分析

162、知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册846.3 五局流向图分析图 6-3-1 给出了全球碳纤维复合材料技术相关专利在中、美、欧、日、韩五大局的专利流向，展现出该技术在五大局的技术来源情况和市场布局情况。从图中可以看出，在碳纤维复合材料技术领域，技术来源为中国的专利申请目标市场主要集中在本国，专利数量为 29.8K 件，美国、欧专局、日本和韩国的专利数量非常少；技术来源为美国的专利申请目标市场主要集中在本国，专利数量为 2401 件，其次为欧专局 728 件，日本 692 件，中国 395 件，韩国 263 件；技术来源为欧洲专利局的专利申请目标市场主要集中在本国，专利数量为

163、 230 件，其次为美国 139 件，日本 94 件，中国 89 件，韩国 63 件；技术来源为日本的专利申请目标市场主要集中在本国，专利数量为 15.1K件，其次为美国 1886 件，欧洲专利局 1274 件，中国 932 件，韩国 714 件；韩国的专利申请目标市场主要集中在本国，专利数量为 2484 件，其他国家相对较少。图 6-3-1碳纤维复合材料技术五局流向图6.4 专利集中度分析图 6-4-1 给出了碳纤维复合材料技术专利集中度分析，其中集中度是指申请总量排名前 10 位的申请人的专利申请量占该领域专利申请总量的比例，从图中可以看出，关于碳纤维复合材料技术的专利集中度，总体集中度不

164、高，在 2007 年以前，专利集中度知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册85为 20%左右，2007 年以后，专利集中度开始逐年下降，尤其是到 2020 年，专利集中度为 6.76%。图 6-4-1碳纤维复合材料技术专利集中度趋势6.5 专利许可交易分析图 6-5-1 为碳纤维复合材料相关专利技术许可趋势，其中，横坐标为许可年份，纵坐标为专利交易数量，可以看出，在碳纤维复合材料产业，在 2005 年以前，几乎没有关于专利许可交易的事件，从 2006 年以后，产生专利许可交易的较多，在 2022 年达到 49 件，说明碳纤维复合材料的专利近几年存在一定的技术参考价值或者商业价

165、值。图 6-5-1碳纤维复合材料专利技术专利许可趋势知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册86第 7 章 碳纤维产业重点应用领域分析7.1 碳纤维产业在航空航天领域的应用7.1.1 碳纤维在航空航天领域应用全球专利申请趋势图 7-1-1 给出了碳纤维在航空航天领域应用的全球相关专利申请趋势，图中，横坐标代表申请的年份，纵坐标代表申请量，蓝色代表申请总量，绿色表示当前时间段申请专利的被授权量。从申请量看，在 2004 年-2012 年之间，申请量相对较少，但基本趋势也呈现的是上升趋势，这与碳纤维在航空航天轻量化材料上全面应用相对应；在 2013先出现第一次突破式增长，2016

166、年出现第二次突破式增长，每一次突破式增长后申请量相对稳定；从授权率看，在 2014 年之前，授权率相对稳定，均在 70%左右，从 2015年开始，授权率呈现下降趋势，专利申请量越来越大，授权率却越来越低，可以看出，碳纤维在该领域的应用越来越多；由于 2022 年和 2023 年的专利申请部分处于未公开阶段，所以 2022 年和 2023 年的专利申请量不代表整体发展趋势。图 7-1-1碳纤维在航空航天领域应用的全球相关专利申请趋势7.1.2 技术领域构成分析图 7-1-2 给出了碳纤维在航空航天领域应用的全球相关专利的技术构成情况，可以看出，该应用方向中，相关的专利技术多集中在 B64C1，机

167、身；机身，机翼，稳定面知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册87或类似部件共同的结构特征，专利数量为 3590 件；其次为 B64C27，旋翼机；其特有的旋翼，专利数量为 2025 件；然后为 B64C3，机翼，专利数量为 1440 件，B64G1，宇宙航行的飞行器，专利数量为 1438 件；B64C39，其他飞行器，专利数量为 1276件；在其他技术方向的应用，如成型复合材料、起落架、螺旋桨以及其他配件的应用专利数量均低于 1000 件。从整体分布来看，碳纤维在整个航空航天上的应用范围也比较广。图 7-1-2碳纤维在航空航天领域应用的全球相关专利技术构成7.1.3 申请申请

168、人排名图 7-1-3 给出了碳纤维在航空航天领域应用的全球专利申请前十名的申请人排名，其中，横坐标为专利申请人，纵坐标为专利申请数量，从图中可以看出，申请量最多的为空中客车，申请量为 999 件，其次是波音公司，申请量 653 件，然后为三菱重工业株式会社，申请量为 116 件，国家航空工业公司，申请量为 105 件，北京航空航天大学，申请量为 100 件，排名前十的其他申请人申请数量在 100 以下，从申请前十名的专利申请人类型可以看出，该技术的研发主要集中在企业，部分在大专院校和科研院所。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册88图 7-1-3碳纤维在航空航天领域应用的全

169、球申请申请人排名7.2 碳纤维产业在汽车高铁领域的应用7.2.1 碳纤维在汽车高铁领域应用全球专利申请趋势图 7-2-1 给出了碳纤维在汽车高铁领域应用的全球相关专利申请趋势，图中，横坐标代表申请的年份，纵坐标代表申请量，蓝色代表申请总量，绿色表示当前时间段申请专利的被授权量。从申请量看，在 2004 年-2009 年之间，申请趋势较为稳定，申请量基本在 1200 左右；在 2010 年开始，出现第一次突破式增长，2016 年出现第二次突破式增长，每一次突破式增长后申请量相对稳定；从授权率看，在 2014 年之前，授权率相对稳定，均在 60%左右，从 2015 年开始，授权率呈现下降趋势，专利

170、申请量越来越大，授权率却越来越低，可以看出，碳纤维在该领域的应用越来越多；由于 2022年和 2023 年的专利申请部分处于未公开阶段，所以 2022 年和 2023 年的专利申请量不代表整体发展趋势。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册89图 7-2-1碳纤维在汽车高铁领域应用的全球相关专利申请趋势7.2.2 技术领域构成分析图 7-2-2 给出了碳纤维在汽车高铁领域应用的全球相关专利的技术构成情况，可以看出，该应用方向中，相关的专利技术多集中在 B29C70，成型复合材料，即含有增强材料、填料或预成型件，专利数量为 23644 件；其次为 B29K105，成型材料的条件

171、、形状和状态，专利数量为 5699 件；然后为 C08J5，含有高分子物质的制品或成型材料的制造，专利数量为 5607 件；B29C45，注射成型，即迫使所需成型材料容料通过注口进入闭合的模型；所用的设备，专利数量为 5446 件；应用专利数量均低于 5000 件。从整体分布来看，碳纤维在整个汽车高铁上的应用范围也比较广。图 7-2-2碳纤维在汽车高铁领域应用的全球相关专利技术构成知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册907.2.3 申请申请人排名图 7-2-3 给出了碳纤维在汽车高铁领域应用的全球专利申请前十名的申请人排名，其中，横坐标为专利申请人，纵坐标为专利申请数量，从

172、图中可以看出，申请量最多的为东丽株式会社，申请量为 1533 件，其次是波音公司，申请量 793 件，然后为空中客车，申请量为 644 件，宝马股份公司，申请量为 577 件，帝人株式会社，申请量为547 件，排名前十的其他申请人申请数量在 500 以下，从申请前十名的专利申请人类型可以看出，该技术的研发主要集中在企业。图 7-2-3碳纤维在汽车高铁领域应用的全球申请申请人排名第 8 章 碳纤维产业发展路径碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，密度是钢的 1/4，比强度比钢大 16 倍，是目前已大规模生产的高性能纤维中具有最高比强度和最高比模量的纤维，同时具有导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温

173、、膨胀系数小等一系列其他材料所不可替代的优良性能。目前已经应用于航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设、海洋等领域，是国防军工和国民经济发展不可或缺的重要战略物资。世界碳纤维产业已形成了粘胶基、沥青基和聚丙烯腈基三大原料体系，其中粘胶基和沥青基碳纤维用途较单一，产量也较为有限，而聚丙烯腈基碳纤维兼具良好的结构和功能特性，是碳纤维发展和应用的主要品种。知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册91全景模式以全球化视野分析碳纤维产业的总体发展方向，以发展方向与定位互动约束关系为基础，为产业优化升级寻找具体路径，围绕产业结构的优化升级，寻找企业、技术、人才及专

174、利等各种资源的优化配置。1、产业布局结构优化路径产业结构优化是产业升级发展的基础。以跨国公司为例，日本碳纤维材料产业布局从以日本大阪工业技术实验所的进藤昭男博士及东洋人造丝（东丽公司前身）发明的聚丙烯腈碳纤维为起点，通过企业间技术兼并重组，相关技术得以快速发展，再到新的产业技术参与者进入，应用技术快速发展。日本碳纤维产业布局结构优化路径给我们如下启示：产业结构优化是日本碳纤维产业链不断升级的基础；龙头企业横向和纵向双向整合在产业升级中发挥了重要作用；产业新进人者的参与是碳纤维产业实现不间断产业优化升级的重要激励因素。产业链结构优化决定升级发展质量。从国外发达国家的产业调整趋势来看，碳纤维产业结

175、构中上游原丝比重不断降低，制品环节比重在增长中趋于稳定，而高端应用技术的比重持续增加。从国外跨国巨头的技术研发结构来看，原丝、制品和应用专利的申请趋势基本一致，但这种趋势并不是静态的，随着产业技术的进步，高端应用比重会持续增长，这启示我们：从吉林省乃至中国宏观调控的角度，要引导产业布局结构根据技术、产品和市场的变化而调整。2、企业整合培育引进路径围绕产业结构优化升级的总体布局，中国企业的培育和引进可以遵循以下步骤：1）整合形成一批具有较长产品链的重点企业，培育其成长为全产品链型龙头企业。重点支持和培育在制品方面的技术研发和产品开发，并鼓励和引导其在下游应用环节尽快开展技术研发和专利布局。2）引

176、导和鼓励特定环节较强的企业强强联合，培育特定环节的骨干企业。3）培育或引进在不同环节具有较好成长潜力的企业。形成以市场应用为需求导向，制品和材料向品类化、专用化改进的技术发展模式，开发高端制品和应用技术及产品，提升高端制品的研发和制造水平，培育打造具有较强产业带动作用的成长型企业。4）鼓励企业通过产业或技术并购扩大规模，优化资源配置，发挥规模效益。同质化企业采取横向并购，处于竞争优势地位的企业采取纵向并购。鼓励企业横向或纵向合作，在凸显规模效益的同时做强具体产业链环节；对于一些已经在某些产业链环节处于知识产权公共服务机构信息服务成果共享报告集新材料产业分册92竞争优势地位的企业采取纵向并购产业链其他环节的方式培育高成长型企业。将产业链做长，打通产业链条，提高资源配置效率。3、技术创新引进提升路径从整体发展来看，未来应当引导企业或研究机构着力突破一批共性关键技术，推动技术瓶颈的突破，促进企业技术升级发展。根据专利数据分析，在碳纤维复合材料以及在高端应用方向作为技术突破重点方向。加大技术外部引进力度。除了立足自身积极进行技术创新之外，还可以通过技术引进加速技术积累过程。寻找国内目前发展阶段和发展目标具有较强互补性的核心技术作为引进目标。