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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:2696


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。

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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