《下一代功率模块专利全景分析-2021版》
2021-01-26 21:32:28   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

Next-Generation Power Modules Patent Landscape 2021

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本报告关键信息：

• 专利趋势分析，包括专利申请的趋势演变、主要布局国家分析等。

• 细分领域的专利分析：
– 宽禁带（WBG）功率模块
– 混合模块、IPM
– 电动汽车/混合动力汽车（EV/HEV）应用
– 挑战：减少寄生、散热（双面冷却）、热机械问题、小型化等
– 芯片贴装：银烧结、铜烧结、TLP
– 封装

• 主要专利权人分析

• WBG功率模块领域的成熟厂商和新申请人分析

• 主要专利申请人的专利布局：
– 专利组合的统计分析，包括专利细分、法律状态、时间趋势等
– 值得关注的新产品、新技术专利
– 最近的知识产权活动

• Excel数据库，包含报告中分析的所有专利，并针对技术和应用细分

电动汽车/混合动力汽车应用的功率模块：新需求新技术推动2010年~2015年专利申请加速增长

据麦姆斯咨询介绍，过去十年来，电动汽车/混合动力汽车应用推动了功率电子领域的封装创新，并为功率模块制造商指明了新方向，特别是进一步小型化、提高功率密度、提高可靠性、降低成本以及提高可制造性等。最重要的是，汽车原始设备制造商（OEM）要求高度标准化的功率模块，而大多数功率模块制造商专注于专有的模块设计，以期通过这些专有设计，提供更具差异化的产品附加值。在这种情况下，汽车OEM和一级供应商（Tier 1）预计将在功率模块领域变得越来越有侵略性。

此外，电动汽车/混合动力汽车应用还推动了新的WBG半导体技术的采用，尤其是商业可用性不断提高的SiC MOSFET。不过，要充分利用功率SiC技术，至关重要的是解决SiC模块的高温（200~300℃）工作问题，例如通过采用新的封装材料，以及最小化寄生电感实现高速工作等。

因此，过去十年来，功率模块的设计和封装得到了广泛的创新，申请了大量的专利：大约提交了16000多件申请，7000多件专利已经公开。在此背景下，法国知名知识产权研究公司Knowmade深入分析了该领域的专利现状，以探究活跃在下一代功率模块专利领域的主要专利申请人及其专利动态。

主要专利权人及其专利动态

专利竞争全球化，来自电动汽车/混合动力汽车供应链的竞争对手强势入局

2010年以来，欧洲（英飞凌、赛米控）和日本（三菱电机、富士电机、日立）的顶级功率模块制造商一直积极地申请专利，以保持其在功率模块领域的专利领先地位。有趣的是，这些主要的模块制造商正通过提交越来越多的欧洲专利申请，在欧洲与同行展开日益激烈的竞争。现在，部分汽车OEM（丰田汽车、现代汽车）和Tier 1（电装、博世）已成为众所周知的主要专利权人。此外，来自电动汽车/混合动力汽车供应链的多家知名企业也加入了专利布局竞争，例如：半导体制造商（科锐Cree/Wolfspeed）、OEM（福特汽车、比亚迪）和Tier 1（法雷奥、大陆集团、采埃夫）等。

对于电动汽车/混合动力汽车应用，艰巨的挑战促使功率模块制造商/汽车Tier 1与汽车OEM（现代汽车/英飞凌、ABB/奥迪、丰田汽车/电装、法雷奥/西门子等）展开了密切的知识产权合作。截至2020年，中国主要功率模块制造商（中国中车、宏微科技、斯达半导体）一直在该领域保持稳定的专利申请，而新专利申请人（中国电科）正在积极加强布局。

顶级厂商的专利布局

WBG功率模块专利领域由领先的SiC MOSFET专利申请人主导

功率模块专利领域的众多专利申请人已经布局了大量与SiC MOSFET技术相关的重要专利组合，特别是针对汽车应用的沟槽式MOSFET技术（罗姆、英飞凌、富士电机、丰田汽车等）。他们正在为全SiC功率模块开发自己的技术。在功率模块技术方面，他们大部分都已经有一定的专利布局。Cree/Wolfspeed从对APEI的收购开始，专门针对SiC功率模块申请专利，在平面型SiC MOSFET专利竞争中处于领先地位，在沟槽式SiC MOSFET领域也拥有多项核心专利。

Knowmade预计，未来五年，由于很多模块制造商（芯片和模块级别）仍在持续开发，SiC功率模块领域的专利申请数量将继续增长。日立、三菱电机以及丰田汽车等主要专利申请人也在开发减少杂散电感、银和铜烧结、芯片连接的TLP等关键技术，以应对WBG相关的挑战。在本报告中，Knowmade通过专利分析挖掘出了WBG功率模块专利领域的一些新面孔，例如奥迪、安森美半导体、丹佛斯以及新电元工业株式会社等。

关注顶级专利申请人的专利组合

本报告对近40家领先厂商的专利组合进行了深入统计分析，以探究其专利优势（每个细分市场的授权专利数量）、强化潜力（每个细分市场正在审查中的专利）以及知识产权动态（WBG和非WBG/通用功率模块方面，每年的新专利申请数量）。然后根据与WBG、电动汽车/混合动力汽车相关的最新公告及挑战（新产品、新封装、新技术、新伙伴关系、新项目等），总览了顶级专利申请人2010~2020年期间的专利布局。最后，报告还重点分析了最新公开的专利申请。

Excel专利数据库

本报告还包括一份重要的Excel专利数据库，其中包括了本研究所分析的7000多个专利家族的所有专利。这份高价值专利数据库支持多字段检索，包括专利公开号、原始文件的超链接、优先权日期、标题、摘要、专利权人、当前法律状态以及技术和应用领域。

Excel专利数据库

本报告涉及的部分公司：

Mitsubishi Electric, Fuji Electric, Midea, Mitsubishi Materials, Infineon Technologies, Toyota Motor, Denso, Hitachi, Samsung Electro Mechanics, Semikron Elektronik, Rohm, Siemens, Delta Electronics, Toshiba, Sumitomo Electric Industries, Yangzhou Guoyang Electronic, Starpower Semiconductor, Robert Bosch, Hyundai Motor, Gree Electric Appliances, Nissan Motor, Danfoss Silicon Power, Abb, Shindengen Electric Manufacturing, CRRC Times Electric, Toyota Central Research & Development Labs, Macmic Science & Technology, BYD, General Electric, Sanken Electric, State Grid Corporation Of China (SGCC), Panasonic, Murata Manufacturing, Showa Denko, Kia Motors, Ford Global Technologies, Calsonic Kansei, Meidensha Electric Manufacturing, On Semiconductor, ZF Friedrichshafen, Zhejiang University, Industrial Technology Research Institute (ITRI), Hitachi Metals, Delta Electronic, Renesas Electronics, Samsung Electronics, Cree Wolfspeed, Valeo, Audi, Hyundai, Renault, Waseda University, University of Sheffield, University of Cambridge, Virginia Tech, Fraunhofer, Kyocera, Dowa, University of Maryland, Tohoku University BMW, Honda Motor…

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