一、背景介�
石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀�(jié)�(gòu)的新材料,具有高�(dǎo)電性、高�(qiáng)度和超輕薄等特性,在電子、光�(xué)、磁�(xué)、生物醫(yī)�(xué)、催化、儲能和傳感器等�(lǐng)域具有巨大的�(yīng)用潛力。世界各國紛紛將石墨烯及其應(yīng)用技�(shù)作為長期�(zhàn)略發(fā)展方向,以期在由石墨烯引�(fā)的新一輪產(chǎn)�(yè)革命中占�(jù)主動和先�(jī)�
在這場石墨烯革命中,三星集�(tuán)無疑走在了全球競爭者的前列,它是石墨烯�(lǐng)域全球最大的投資者和專利申請人。本文以三星集團(tuán)為研究對象,對其全球?qū)@M(jìn)行宏觀�(tǒng)計、分析,重點(diǎn)針對專利技�(shù)�(gòu)成、研�(fā)�(tuán)�(duì)、研�(fā)動向�(jìn)行多角度、多層次的解析,全面反映出三星集�(tuán)在石墨烯�(lǐng)域的專利布局狀況和趨勢。在此基�(chǔ)上,為我國石墨烯�(chǎn)�(yè)�(fā)展提出了幾點(diǎn)建議�
二、三星集�(tuán)石墨烯專利申請狀�
本文通過國家知識�(chǎn)�(quán)局S系統(tǒng)中的DWPI�(shù)�(jù),用samsung、graphene以及其他相關(guān)�(guān)鍵詞,對2007—2015�9年間三星集團(tuán)石墨烯領(lǐng)域的專利申請�(jìn)行檢索,檢索�(shù)�(jù)截止�2015�12�31日,其中2014年�2015年的專利申請由于公開滯后的原因,�(shù)�(jù)不完整�
1.專利申請的整體情況
三星集團(tuán)在石墨烯�(lǐng)域共計申�484�(xiàng),其申請量變化趨勢如�1所示�2007年和2008年,三星申請量較小,分別�18�(xiàng)�10�(xiàng),并且均來自于三星電子。從2009年開始,申請量�(jìn)入快速增長期�2011年達(dá)�120�(xiàng),隨后略有下降。由于部分申請尚未公開,2014年和2015年的申請量較少。但可以�(yù)見,在未來幾年中,三星的申請量仍將保持穩(wěn)步發(fā)展的�(tài)勀�
�2是三星集�(tuán)各子公司申請量分布狀況。三星電子是三星集團(tuán)最早申請石墨烯相關(guān)專利的子公司,累計申�264�(xiàng),占集團(tuán)總申請量�54�5%,成為�(dāng)之無愧的“龍頭”。此外,三星集團(tuán)參與石墨烯研�(fā)的子公司�(shù)量呈逐年遞增的趨勢,目前已經(jīng)�(dá)�11家,其中比較活躍的還有三星Techwin、三星電�(jī)、三星LED、三星顯示等,隨著具有不同背景和研發(fā)方向的子公司的加入,三星的石墨烯�(chǎn)品也必將越來越豐富,并帶給普通消�(fèi)者更多驚喜與期待�
2.專利申請的主要技�(shù)�(gòu)�
三星集團(tuán)是韓國第一大企�(yè),業(yè)�(wù)涉及眾多�(lǐng)域,因此,三星的專利�(gòu)成也極為豐富。圖3是三星集�(tuán)在石墨烯各技�(shù)分支專利申請總體狀況。三星十分重視石墨烯在各個領(lǐng)域的�(shí)際應(yīng)用,共計申請393�(xiàng),占總申請量�81�2%。具體應(yīng)用領(lǐng)域包括電子、能源、材料、光電、生物以及化�(xué)。其中,電子�(lǐng)域申請量最大,�240�(xiàng),占�49�6%。從主要�(yīng)用領(lǐng)域的申請人排名來看,由于三星各子公司在經(jīng)營范圍和研發(fā)方向上的不同,它們的申請�(lǐng)域也各有�(cè)重。例如,三星電子和三星LED�(cè)重電子領(lǐng)域,三星SDI和三星電�(jī)則側(cè)重能源領(lǐng)域�
其次,在制備方法方面,涉及化�(xué)氣相沉積法(CVD�19�(xiàng),光束照射法5�(xiàng),氧化還原法和SiC外延生長法各2�(xiàng)。由此可見,采用化學(xué)氣相沉積制備石墨烯是三星的重�(diǎn)研究方向。在最近三年里,三星陸�(xù)在柔性顯示屏和晶體管�(lǐng)域取得重大突破,而化�(xué)氣相沉積法制備出的高�(zhì)量、大面積石墨烯薄膜恰恰滿足了上述兩個領(lǐng)�?qū)κ┎牧系囊蟆S纱丝梢姡沁x擇化�(xué)氣相沉積法是出于重點(diǎn)�(yīng)用領(lǐng)域的需要。最后,制備方法和設(shè)備是密切�(lián)系的。在�(shè)備方面,三星共計申請30�(xiàng)�18�(xiàng)涉及化學(xué)氣相沉積裝置�
三、主要研�(fā)�(tuán)�(duì)及其研發(fā)動向
在一個研�(fā)�(jī)�(gòu)相對成熟的大型企�(yè)中,真正影響重點(diǎn)技�(shù)研究的往往是一個或多個核心團(tuán)�(duì)。因此,從研�(fā)�(tuán)�(duì)入手,通過聚類分析,掌握并追蹤企業(yè)核心技�(shù)�(fā)�?fàn)顩r是一個不錯的選擇。三星集�(tuán)石墨烯領(lǐng)域的研發(fā)�(tuán)�(duì)�(guī)模較大,以共同申請為研究對象,圖4展示了三星集�(tuán)�20位發(fā)明人之間的合作關(guān)系。發(fā)明人之間合作�(shù)量越多,則表明他們的研發(fā)方向可能相同或相近,屬于同一研發(fā)�(tuán)�(duì)。相反,合作�(shù)量越少,則表明他們的研發(fā)方向存在差異,不屬于同一研發(fā)�(tuán)�(duì)。此外,研發(fā)�(tuán)�(duì)中個人申請量最大的�(fā)明人則是該研�(fā)�(tuán)�(duì)的核心發(fā)明人�
�(jīng)過聚類分析,20位發(fā)明人中有18人來自三星,他們被歸入5個不同的研發(fā)�(tuán)�(duì)。每個團(tuán)�(duì)的重要成員,隸屬子公司以及重�(diǎn)研究方向如表1所示。其他兩人HongByungHee和AhnJongHyun來自與三星有密切合作�(guān)系的成均館大�(xué)�
下面以CVD技�(shù)為例,介紹各研發(fā)�(tuán)�(duì)間是如何�(jìn)行技�(shù)銜接和相互協(xié)作的。三星集�(tuán)中與CVD技�(shù)相關(guān)的研究團(tuán)�(duì)主要是以ChoiJaeYoung和Song
YoungIl為首的兩大研究團(tuán)�(duì)。其中,以ChoiJaeYoung為首的研究團(tuán)�(duì)�(cè)重于CVD方法,以SongYoungIl為首的研究團(tuán)�(duì)則側(cè)重于CVD�(shè)備�
�1)ChoiJaeYoung(崔在榮�
ChoiJaeYoung研究員不僅是三星集團(tuán)最活躍的石墨烯�(fā)明人,其�(lǐng)�(dǎo)的研�(fā)�(tuán)�(duì)也是申請最早、涉足領(lǐng)域最多的�(tuán)�(duì)。他的研究生涯大致可分為兩個階段。第一階段�2007�2008年)是他在三星先�(jìn)技�(shù)研究院任�(xiàng)目經(jīng)理期間,研究方向更側(cè)重于石墨烯的制備,尤其是化學(xué)氣相沉積以及后續(xù)的石墨烯�(zhuǎn)移工藝。早�2007年,他就開始了與成均館大�(xué)HongByungHee教授的合作,兩人的主要研究成果在申請專利后,陸續(xù)�(fā)表在Nature和AdvancedMaterials上,引起了石墨烯界不小的轟動。第二階段(2009�2011年)是ChoiJaeYoung研究員晉升部門�(jīng)理后,研究對象趨于多元化,并主要以石墨烯�(yīng)用為主。從技�(shù)路線上看,ChoiJaeYoung�(tuán)�(duì)使用了單片基底沉積石墨烯,這種技�(shù)可以制備出具有一定強(qiáng)度、層�(shù)可控的高�(zhì)量石墨烯薄膜,但其尺寸仍然不能滿足顯示器制造領(lǐng)域的要求,離真正商用還有一段距雀�
�2)SongYoungIl(宋榮日�
SongYoungIl�(lǐng)�(dǎo)的研�(fā)�(tuán)�(duì)主要致力于大尺寸石墨烯的化學(xué)氣相沉積制備以及相關(guān)�(shè)備的研究。圖5展示了SongYoungIl研發(fā)�(tuán)�(duì)制備的大尺寸柔性石墨烯薄膜以及采用�“Roll-to-Roll”�(zhuǎn)移裝置。這一技�(shù)可以連續(xù)大規(guī)模生�(chǎn)高質(zhì)量、大面積的石墨烯薄膜,滿足了石墨烯工�(yè)化應(yīng)用的基本要求�
根據(jù)上面的分析可以看出,兩個團(tuán)�(duì)在化�(xué)氣相沉積技�(shù)上一脈相承,而在時間分布和研�(fā)重點(diǎn)上存在差異�
眾所周知,石墨烯薄膜的面積、層�(shù)、完整性等指標(biāo)與其沉積時的工藝參數(shù)、設(shè)備密切相�(guān),影響因素復(fù)雜。若想在�(shí)際生�(chǎn)中達(dá)到控制目的,不僅要增加前期工藝研�(fā)投入,還要具備相�(dāng)?shù)臋C(jī)械設(shè)計、加工和�(diào)試能力。一�(xiàng)技�(shù)從實(shí)�(yàn)室走向工廠,必然要經(jīng)歷從小型試驗(yàn)裝置到大型工�(yè)�(shè)備的�(zhuǎn)變,這一過程涉及的系�(tǒng)性因素更多,不確定性增加,投資巨大,風(fēng)險高。因此,許多企業(yè)不愿承擔(dān)上述�(fēng)險,從而在新技�(shù)�(chǎn)�(yè)化道路上畏縮不前�#p#分頁�(biāo)�#e#
但是,三星Techwin在這方面具有得天獨(dú)厚的�(yōu)勀首先,三星集團(tuán)�(shí)力雄厚,研發(fā)投入巨大,能�?yàn)槭┊a(chǎn)�(yè)化提供資金支持;其次,三星Techwin的前身是三星精密�(jī)械株式會社,后又涉足航空�(fā)動機(jī)以及火炮等精密制造業(yè),具有深厚的�(jī)械加工背景和技�(shù)儲備,由它負(fù)�(zé)石墨烯薄膜設(shè)備以及密切相�(guān)的工藝過程研究,則是充分�(fā)揮了三星Techwin在加工制造領(lǐng)域的�(dú)特優(yōu)勀�
就這樣,三星電子完成前期工藝探索,三星Techwin接著�(jìn)行產(chǎn)�(yè)化,三星沒有�?yàn)槿耸伦儎印㈩I(lǐng)域切換等原因延遲石墨烯的�(chǎn)�(yè)化�(jìn)程,反而利用技�(shù)研發(fā)的不同階段和子公司各自優(yōu)勢完成了一�“漂亮�(zhuǎn)�”�
四、對我國石墨烯產(chǎn)�(yè)�(fā)展的啟示
1.以市場為導(dǎo)向、以企業(yè)為創(chuàng)新主�
作為�(zhàn)略新興產(chǎn)�(yè),石墨烯�(chǎn)�(yè)需要長時間的政策和資金的扶持才能達(dá)到市場自我循�(huán)的能力。目前,我國與美國、韓國、日本在重點(diǎn)�(yīng)用領(lǐng)域分布和申請主體上存在明顯差異。在�(yīng)用方面,我國更加�(cè)重材料、新能源�(lǐng)域,這些�(lǐng)域產(chǎn)�(yè)成熟期更長,受政策因素影響更大,而在�(chuàng)新主體上以研究機(jī)�(gòu)為主�
作為該領(lǐng)域全球最大投資人,三星集�(tuán)本身是一家跨國企�(yè)集團(tuán),研�(fā)方向更加�(cè)重于市場自由競爭度更高、市場需求傳�(dǎo)性更�(qiáng)的電子領(lǐng)域。眾所周知,市場需求是影響技�(shù)�(fā)展趨勢的主要因素,市場內(nèi)生因素會引發(fā)對新技�(shù)、新功能和新�(yīng)用的需求。像三星集團(tuán)這樣的跨國公司技�(shù)�(shí)力較�(qiáng)且具有長�(yuǎn)判斷力,通過對現(xiàn)有技�(shù)的變革性創(chuàng)新,會努力開�(fā)出能�?yàn)槠鋷眍I(lǐng)先于同業(yè)競爭者并且可以獲得超額利潤的技�(shù),這使其在�(chuàng)立了全新市場并成為全新市場領(lǐng)�(dǎo)者的同時,也獲得了市場的先機(jī)。這些公司在選擇技�(shù)研發(fā)方向時也會優(yōu)先考慮市場需求、容量以及技�(shù)�(fù)雜度等因素,技�(shù)�(fù)雜度越高,市場需求和容量越大的技�(shù)往往是他們的首選目標(biāo)�
從這個意義上講,一方面,三星集�(tuán)這樣的跨國集�(tuán)在石墨烯技�(shù)�(lǐng)域的�(fā)展動向值得重點(diǎn)�(guān)注;另一方面,培育企�(yè)、或企業(yè)與科研機(jī)�(gòu)�(lián)合成為創(chuàng)新主體,對于提高資金使用效率、推動石墨烯�(chǎn)�(yè)�(fā)展具有重大的�(xiàn)�(shí)意義�
2.�(jìn)行全�(chǎn)�(yè)鏈布局,實(shí)�(xiàn)上、下游積極互�
三星集團(tuán)對整個石墨烯�(chǎn)�(yè)鏈�(jìn)行了全面的布局和保�(hù),包括上游的制備方法、設(shè)備以及下游應(yīng)用。上游的制備方法以化�(xué)氣相沉積為主,涵蓋了氣相沉積、轉(zhuǎn)移、后處理等多個重要環(huán)節(jié)。而設(shè)備則與制備方法相對應(yīng),�(jìn)行了同步保護(hù)。此外,涉及�(yīng)用的申請比例最高,囊括了電子、材料、能源等諸多熱門�(lǐng)域�
相比之下,我國石墨烯�(yōu)勢企�(yè)的布局重點(diǎn)仍然是上游制備,下游�(yīng)用布局少且�(lǐng)域單一,并未形成完整的“一體化”�(chǎn)�(yè)鏈,這種�(fā)展現(xiàn)狀一定程度上會阻礙上、下游環(huán)節(jié)的聯(lián)系和互動。具體而言,上游環(huán)節(jié)向下游環(huán)節(jié)輸送產(chǎn)品和服務(wù),在缺少下游�(yīng)用企�(yè)的情況下,上游生�(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品銷售就可能出現(xiàn)問題,尤其是石墨烯產(chǎn)品在大多�(shù)�(yīng)用領(lǐng)�?qū)儆谔娲牧希⑶以诔杀竞托阅苌喜徽�?yōu)勢,上述銷售困難的問題就更加突出;同時,下游�(huán)節(jié)向上游環(huán)節(jié)反饋信息,在缺少下游�(yīng)用企�(yè)的情況下,石墨烯�(chǎn)品在�(yīng)用當(dāng)中出�(xiàn)的技�(shù)問題就無法得到有效反饋,上游企業(yè)也沒有改�(jìn)�(chǎn)品和后處理技�(shù)的動�(jī)和方向,長期缺乏市場的反饋循�(huán),上、下游技�(shù)銜接就會被阻斷�
隨著石墨烯制備技�(shù)的逐漸成熟和產(chǎn)�(yè)推�(jìn),上游制備可能淪為人力或資金密集型產(chǎn)�(yè),價值鏈向下游應(yīng)用傾斜,上游生產(chǎn)企業(yè)會逐漸陷入低附加值、低成本的惡性循�(huán),對整個石墨烯�(chǎn)�(yè)的健康發(fā)展不利。因此,從產(chǎn)�(yè)�(fā)展的角度考慮,應(yīng)�(dāng)鼓勵�(yōu)勢企�(yè)�(xué)�(xí)借鑒三星�(jīng)�(yàn),根�(jù)自身�(yōu)勢適�(dāng)延伸�(chǎn)�(yè)鏈,向下游開�(fā)邁�(jìn)�
3.鼓勵建立區(qū)域產(chǎn)�(yè)�(lián)盟,積極合作,形成技�(shù)和競爭優(yōu)�
三星集團(tuán)�484�(xiàng)申請來自于多�(dá)11家子公司,也就是說,這些子公司組成了�(lián)合體,共同參與到石墨烯專利技�(shù)的競爭中。這樣的發(fā)展模式不僅有于制定統(tǒng)一的商�(yè)開發(fā)計劃,合理分配資金和研發(fā)資源,避免重�(fù)、低效投入,在技�(shù)上還可以相互促�(jìn),取長補(bǔ)短�
從我國的�(chǎn)�(yè)�(fā)展現(xiàn)狀來看,石墨烯�(yōu)勢企�(yè)主要是小型企�(yè),研�(fā)水平不高,盈利能力弱,還沒有出現(xiàn)能夠單獨(dú)與三星、IBM等國際巨頭競爭的企業(yè)。但是,我國已經(jīng)初步形成了一些石墨烯特色�(fā)展區(qū)域,在這些區(qū)域中的企�(yè)和研究機(jī)�(gòu)可以建立區(qū)域產(chǎn)�(yè)�(lián)盟,�(shí)�(xiàn)�(chǎn)�(yè)、研�(fā)和專利資源優(yōu)勢互�(bǔ),逐漸形成技�(shù)和競爭優(yōu)勢,建立起共同抵御外部挑�(zhàn)的能力。以江蘇為例,石墨烯研發(fā)和生�(chǎn)主要集中在常州、無錫、蘇州等�(huán)太湖地區(qū),這一地區(qū)是有全球影響力的先�(jìn)制造業(yè)基地,是全國科技�(chuàng)新與技�(shù)研發(fā)基地。這些為石墨烯技�(shù)開發(fā)無錫石墨烯產(chǎn)�(yè)�(fā)�(dá),而蘇州、南京等地的科研�(jī)�(gòu)密集,基�(chǔ)研究能力�(qiáng),具有很好的互補(bǔ)性,這為建立區(qū)域合作和�(chǎn)�(yè)�(lián)盟創(chuàng)造了得天�(dú)厚的條件。因此,可以考慮建立�(huán)太湖地區(qū)石墨烯產(chǎn)�(yè)�(lián)盟和全球�(lǐng)先的石墨烯產(chǎn)�(yè)基地�
三星集團(tuán)在新興技�(shù)研發(fā)�(lǐng)域表�(xiàn)出的高效率令人欽佩,也使其在市場競爭中占得先�(jī)。從研發(fā)成果和�(jìn)度上看,三星集團(tuán)在石墨烯�(lǐng)域整個產(chǎn)�(yè)布局上也是煞�(fèi)苦心,不僅具有清晰、統(tǒng)一的遠(yuǎn)景規(guī)劃,在具體實(shí)施上也做到了循序漸�(jìn),重�(diǎn)突破,尤其是在自己所擅長的電子器件、光電顯示和新能源等�(lǐng)域。我國企�(yè)也應(yīng)�(dāng)積極借鑒三星集團(tuán)在戰(zhàn)略新興產(chǎn)�(yè)技�(shù)�(fā)展中的經(jīng)�(yàn),走出一條符合我國國情的特色�(fā)展之路�
來源:審查實(shí)踐與研究
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