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半导体芯片专利技术的创造性

2020-07-24 18:48 · 作者：   阅读：2275


技术理性与法律制度理性二者完美结合，才能使法律制度更加理性。

作者 | 龚泉洲 北京中知律师事务所 



弁言一觞


半导体芯片是近期的热议话题，频频登上“热搜”。这个领域技术创新如“逆水行舟，不进则退”，其中的争议纠纷也引起知产人的关注。借用“逆水行舟”以自勉，笔者用逆向的方式，从半导体芯片的技术效果出发，分析评价专利的创造性。



实证分析


半导体产业常见有三种业界样态：


一、集设计、制造、封装于一体的集成器件制造；


二、为其他芯片制造电路芯片；


三、设计和晶圆（wafer）加工[1]，也就是用光刻机（如：近期热议的荷兰ASML光刻机）在已经形成二氧化硅（覆化）的光导纤维晶圆表面，利用紫外（或极紫外）光刻上“电路图”。本文列举的实例归属于第一种类型——集成器件，更具体地是变换器自供电控制电路。


分析评价半导体芯片领域的专利创造性，通常遵从《专利审查指南》指明的“三步法”，即，先确定最接近的现有技术，再确定发明的区别特征和发明实际解决的技术问题，最后，判断要求保护的发明对本领域的技术人员来说是否显而易见。考虑到“三步法”是判断创造性的一种方法，笔者尝试在确定最接近现有技术后，从技术效果出发，以不同的技术效果作为起点，“逆向”确定区别技术特征和发明实际要解决的技术问题。基于这个目的，试举如下实例：


专利技术：专利权人通过发明专利权要求保护如下技术方案：一种变换器自供电控制电路，包括输入电路、变换器、输出电路、K1开关、K2开关、K3开关、电容和控制电路，控制电路控制K1开关、K2开关和K3开关的接通和断开，输入电路通过变换器与输出电路连接，变换器连接K1开关，K1开关连接K2开关，K2开关接地，K1开关连接K3开关，K3开关连接电容，电容接地，控制电路连接电容。本变换器自供电控制电路，省去了变换器的反馈供电电路，而是利用电容给控制电路供电(由控制电路控制K1开关、K2开关和K3开关的通断时间而直接从输入电路提取能量)。对应的电路拓扑图如下：



现有技术:


公开了如下电路设计方式，包括由变压器初级侧绕组、电容和二极管构成的输入电路，变压器，由变压器次级绕组、电感器、电阻、电容C1及二极管构成的输出电路，JFET管M0（相当于K1开关），开关管M2（相当于K2开关），开关管M3（相当于K3开关），电容C1及高压功率开关管M1。外接电容C1为功率芯片提供工作电压。变换器连接JFET管M0，JFET管M0连接开关管M2，开关管M2接地，JFET管M0连接开关管M3，开关管M3连接电容C1，电容C1接地。电流采样电路有两种工作状态，功率开关管M1导通时，开关管M2和M4的支路导通，开关管M3的支路关断，JFET管M0工作在线性区；功率开关管M1关断时，开关管M2和M4支路关断，开关管M3支路导通，高压JFET管M0夹断，此时JFET管M0以饱和电流ISAT对电容进行充电，以提供功率集成电路工作所需的电压。其对应的电路拓扑图绘制如下：



启示一：电路结构设计带来的技术效果


现有技术的晶体管121、123、125与专利技术相比连接关系不同，导致开关的耐压能力不同，使得电路器件的成本上升，经济价值差异巨大。现有技术中，晶体管123（K1）、晶体管121（K2）都要连接高压变换器，所以晶体管123（K1）、晶体管121（K2）都需采用高压开关器件，成本高，产品经济价值低。相比之下，专利技术仅K1开关连接高压变换器，所以仅K1需要采用高压开关器件，K2、K3采用低压开关器件；实际应用只需要一个高压开关器件，成本低，产品经济价值高。



启示二：电路器件选型带来的技术效果


现有技术使用JFET管作为开关。但是，JFET作为常规的电子元器件，其工作在三个工作区：可变电阻区、恒流区和夹断区[2]。工作在夹断区时，电路开路；工作在可变电阻区，JFET管相当于可变电阻，不具有开关功能，其能耗是变化不定的；工作在恒流区，JFET管相当于恒流源，也不具有开关功能，产生极高的能耗，导致“自供电”效率低下。


由此可见，相比现有技术，专利技术在电路结构设计和器件选型两个方面，都存在技术进步，是具有创造性的。故，在半导体芯片领域，先比较现有技术与专利技术在技术效果上的差异；再“逆向”评价专利技术的发明高度；最后，得出专利技术相对于现有技术是否具有技术进步。这样，从技术效果出发，寻根溯源找到技术手段的差异，暗合专利法立法宗旨——提高创新能力，促进科学技术进步和经济社会发展。



抛砖引玉


半导体芯片领域技术发展迅猛，才有了著名的“摩尔定律”[3]，加上本身还存在细分领域，如本文所讨论的集成器件，所以，需要技术理性与法律制度理性二者完美结合，才能相得益彰，使得法律制度在重构中，实现激励创新、规制风险的制度理性。


注释

▼

1.《芯片制造——半导体工艺制程实用教程》（美）Peter Van Zant著，韩郑生、赵树武译，电子工业出版社2010年8月出版，第9页  

2.《模拟电子技术基础（第三版）》童诗白、华成英主编，高等教育出版社2003年2月出版，第37、38页 
3.英特尔公司的创始人之一Gordon Moore在1965年预言在芯片的晶体管数量会以每18月翻一番，这个预言立即被称为摩尔定律。业界观察家们已经使用这个定律预测未来芯片上的密度。 

（本文仅代表作者观点，不代表知产力立场）


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