集成电路设计行业知识产权问题研究

2008-01-25 17:36:31   作者：   来源：信息产业部

关键字：授权 CPU EDA 音视频 数字 专利

　　近年来中国集成电路产业异军突起，这不仅表现在不少企业相继宣布拥有了自主知识产权的产品，更是由于中星微、大唐、华大、南山之桥以及珠海炬力等的不俗表现，为我国的集成电路产业增添了一缕亮色。我国集成电路发明专利截止到2006年6月份达到了2251件，布图设计拥有量也比过去有了大幅度的攀升。

　　但上述的这一切是否意味着我国集成电路设计业的自主创新能力达到了一个新的水平？这些自主知识产权的产品对中国集成电路产业的发展有着怎样的推动力？我国集成电路设计业作为一个整体，它的创造能力到底处于一种什么样的状态？这些问题是摆在我们面前迫切需要研究的问题。

　　一、我国集成电路设计业知识产权特点
　　（一）知识产权创造的门槛逐步降低
　　这主要表现在以下几个方面：
　　1、长江三角洲形成制造群，专业晶圆代工模式发挥巨大效应

　　过去集成电路一直是走IDM模式，即设计、制造一体化的模式，而制造设备昂贵，只有极少数的国际大企业，例如ITEL、IBM、HITACH等能从事集成电路设计，因此集成电路设计的门槛非常高。

　　从80年代开始，台湾集成电路双雄——TSMC和UMC开始探索晶圆代工之路，90年代开始盛行，现在已经成为一种主流的垂直分工模式，很多小型的无晶圆设计企业（Fabless）开始加入到集成电路设计领域。十年前我国开始布局的长江三角洲制造群开始发挥威力，使得芯片的流片、测试及生产对国内的企业不再是一件繁琐的事情。

　　专业晶圆代工模式的形成，为中小企业从事集成电路设计打开了方便之门。

　　2、新的设计方法（SOC/IP）正被越来越多的工程师掌握
　　过去的设计周期非常长，人员的成本也非常高。现在的SOC设计是采用搭积木的设计，使得新产品的创造不再是一件高不可攀的事情。

　　3、设计周期在缩短
　　以前的电路设计，需要将晶体管一个个地绘制，最后形成系统的电路图，一个几千门的电路就算是复杂的电路。而现在IP复用技术的使用，可以将已经验证过的，证明是正确的电路模块作为一个整体，可以在许多系统设计中复用，极大的降低了设计的工作量。

　　4、设计所需设备价格不断降低（workstation/PC）
　　设计工具已经不再成为IC设计的一道门槛。过去的IC设计主要在workstation上进行，十年前一台workstation的费用非常高，而现在一台workstation的价格只相当于过去的1/4～1/6，更主要的是现在有的设计已经可以用PC代替workstation。

　　5、设计的EDA软件费用在降低
　　EDA软件在IC设计中一直起着举足轻重的作用，一套EDA软件的费用非常高。现在采用了较为灵活的商业模式（License + royalty），同时我国的七个ICC的建立，亦为EDA工具的使用铺平了道路。

　　6、设计后的试流片费用在降低
　　由于工艺不断提高，使得同等工艺水平的IC设计的制造成本逐渐下降。更多的中小公司有可能将他们的设计转化为产品。

　　技术门槛的降低，使得知识产权的创造不再是一件高不可攀的事情.

　　（二）知识产权保护的难度增大
　　1. 设计复杂度增加，侵权判定的难度加大
　　现在的设计规模已经达到1000多万门，最复杂的INTEL的CPU设计达到17亿个晶体管。一旦设计出现侵权问题，判断起来会很复杂。

　　2. 新的知识产权形式的出现
　　现在的设计是IP的设计，而软IP经过设计综合、布局布线，已经看不出它的原始模样。其次，软IP的拷贝非常方便，不需要在特殊的环境和工具就能编辑。这些无疑加大了知识产权保护的难度。

　　3. 设计的主体多而小
　　国内目前的设计公司规模都不大，400多家企业员工数量普遍在30－50人，而且很多处于维持生存的边缘状态。这些公司一旦出现侵权，权益人对他们没有很好的办法。

　　（三）许多领域已经形成垄断，专利和技术授权费高
　　1. 某些领域很容易形成技术的马太效应。
　　CPU的设计就是一个例子，我国完全可以设计出自己的CPU，但是CPU的运行需要与操作系统、编译系统和应用软件的配合，缺一不可。CPU的早期开发者一旦确立自己的优势地位，上述资源将自然向其靠拢，为后入者筑起了一道无形的屏障。

　　2. 受到成本和产品上市时间的压力。
　　由于某些设计一旦失败，企业受到的损失将是难以估量的，因此企业更趋向于购买成熟的技术。同样，产品的上市时间亦会逼迫企业使用成熟的技术和方案。

　　至少是上述的两条原因，使得国外在一些领域形成了垄断，造成专利和技术授权费很高，例如无线通信领域、视像领域等。

　　（四）专利的时间效应显现，越来越多的企业将受到知识产权的困扰
　　由于先进的EDA工具和IP核的使用，使得我国的设计工程师不需要经过美国、日本的先进国家的积累和逐步发展阶段，直接迈上一个较高的平台上发展。他们很多好的东西我们可以使用，但专利费用很难避免。

　　例如：CPU的设计，我们可以借助于EDA工具和专业知识将它设计出来，但CPU的重要专利在十几二十年前就已经成型，现在处于完善阶段。

　　再如数字音视频的设计，最早的标准诞生于80年代末期，在九十年代中后期逐渐成熟，因此很多重要专利在十年前基本上就有了。

　　现在我们有市场，产品也能设计出来，但其中的专利问题却无法回避！

　　二、 集成电路设计业知识产权现状分析
　　（一）背景分析
　　1. 产业规模不断提高
　　90年代在国家”908”、”909”专项计划的支持下，中国集成电路设计业蓬勃兴起。至今，中国集成电路设计业已登记在案的企业超过400个，从业人员约1.65万人。2005年，随着珠海炬力、中星微电子、同方微电子等一批新兴设计公司的销售收入成倍增长，中国华大、杭州士兰、华虹集成电路等国内老牌设计公司的稳定增长，设计业销售收入约为150亿元，比2004年增长了85%，行业内有25家设计企业的年销售收入超过亿元人民币，比2004年相比增加了8家，其中有两家的收入突破1亿美元。　　

　　2. 设计水平大大提升
　　我国目前多数批量生产的数字产品其设计线宽已为0.25um-0.18um，部分已经达到0.13um，甚至90nm，产品集成度最大规模超过5000万门。

　　3. 产品和技术标准的研究重要性逐步显现
　　目前，我国正在形成和完善的产品或技术标准包括：ECC算法、TD-SCDMA、WAPI、RFID、AVS、EVD以及集成电路IP核标准等。

　　4. 低端芯片是现阶段中国IC设计业的主流产品，中高端芯片开始赢得市场
　　在2004年中国大陆前十名中，大唐微电子、杭州士兰、绍兴芯谷、杭州友旺、华润矽科、中电华大、希格玛晶华微电子等7家公司都以生产低端芯片为主。其中六家在2005年中国十大集成电路设计企业中继续榜上有名，这表明低端芯片是现阶段中国IC设计业的主流产品。 

　　中国IC公司开发的低端芯片包括4/8位MCU、智能卡芯片、电表计量芯片、时钟芯片、LED控制器/驱动器、电源管理芯片、存储器、音频放大器、玩具类IC、打印机芯片、接口芯片等。

　　5. SOC设计和IP核的设计正在起步
　　近年来我国高端产品的发展初现端倪——中星微以星光系列SoC在图像处理上稳获一席之地，炬力则在MP3市场的较量中独占鳌头，更为可喜的是上海展讯以其2G/2.5G基带芯片挤入手机市场，与台湾的联发科分享了深圳周边的上百家手机厂商，在众多国际大厂的重围下撕开一个缺口。由此在全国IC设计布局上形成了北方中星微、上海展讯和南方炬力的品字形结构。

　　6. 知识产权(IP)作为IC设计公司的核心竞争力受到了中国研发人员的普遍重视
　　在经历了中国DVD行业在海外市场遭遇国际大厂阻击，以及近年来中国新兴的半导体明星企业的知识产权诉讼，本土设计公司充分认识到自己的核心技术和专利的重要性。所以IC设计公司正在发展自己的核心技术和专利，从而在市场上获得主动和先机。

　　7. 初步形成了一定规模的集成电路制造群
　　中国目前共有4-12英寸生产线约31条，已成为世界主要芯片代工基地之一。全国建成的8英寸芯片生产线的月投片能力约为22万片左右。

　　（二）创造力的评价标准与专利的三个层次
　　要评价我国集成电路设计业对知识产权的创造力，首先需要确定评价标准，即找到一把能衡量知识产权创造力的尺子。

　　已有的评价方法可以分成三种：1、借鉴对一个国家科技能力的评估办法——SCI、EI以及美国CHI公司的专利指标等；2、采用专利的数量衡量；3、采用核心专利的数量来衡量。

　　通过对许多公司的专利研究我们不难发现，一些著名的公司拥有的专利数量可能有几百个，但基本上可以将其归纳为三个层次：一般专利、重要专利和核心专利。“一般专利”本文定义为在结构、技巧等方面的改进或提高的专利；“重要专利”是较为独特的，能有效阻止它人非法使用的专利；“核心专利”是在某一领域具有首创性的、进入该领域必需的专利。

　　真正使一个公司在某一个领域拥有绝对话语权的，是极少数分量很重的专利——“核心专利”。这些专利的重要性表现在两个方面： 1、它们有可能经常被后续的创新发明引用或比较，能派生出其他专利；2、它们是其他公司从事相关领域技术活动的必经之地，想绕也绕不过去。其中后一点尤为重要。

　　一个企业是否具有很强的创新能力，并不在于它宣布自己拥有多少自主知识产权的产品，而在于它在所从事的领域里是否拥有核心技术，而拥有核心技术的标志就是 “核心专利”。因此采用“核心专利”来衡量一个产业对知识产权的创造能力是比较简单易行的方法。

　　一般来说在一个十分成熟的领域里，后入者是没有机会去申请“核心专利”的，它的前辈们已经将制高点抢占完毕。一个企业拥有“核心专利”，说明这个企业开辟的是一个新的领域，从事的是一项开创性的工作，后入者能做的是技术的改进，而不是创造！

　　（三）我国集成电路设计业知识产权创造力分析
　　目前我国的集成电路设计企业有两“多”两“不多”：“进口替代”跟踪多，创新变革的不多；小批量的多，有规模经济的不多。上述的特点反映了我国设计行业对知识产权的创造还处于一个较低的水平。产生这一问题的原因需要通过下面两个方面进行分析。

　　1. 从产品与技术的生命周期考察
　　产品与技术的发展周期可以分为：导入期、成长期、成熟期和衰退期。

　　新产品导入市场的前期，也就是导入期，能否开发出新的产品，以及自有产品能否成为产业的标准，是技术竞争的关键。进入市场后成为主流的产品，通常会经历一段快速的成长过程，经营的利润也最高。在这个阶段，制造程序的持续发展与产品的改善，就成为技术的主流，即成长期。等产品发展得相当成熟， 这时候由于技术已经扩散开来，技术差距能塑造的差异已经相当有限，此时为成熟期。接下来不论是产品或工艺技术，将逐渐为下一代或全新的产品取代，原有的整个产品或产业会呈现出衰退的局面，正式迈入衰退期。

　　纵观中国集成电路企业近几年的发展，绝大多数企业都是在产品的成熟期或衰退期进入市场的。这导致两个后果：一是产品方面盈利的空间很小，二是技术方面不可能产生“核心专利”。

　　因此在产品生命周期的成熟期或衰退期才介入，是导致我国集成电路设计行业知识产权创造力低下的更本原因。那么，我们的企业为什么就不能在产品生命周期的导入期就介入市场，以此提升知识产权的创造力呢？这需要从我国集成电路产业的发展历程来分析这个问题。

　　2. 从产业的发展历程考察
　　归纳起来，创造能力的培养一般都会经历四个阶段：

　　1）学习阶段：这是一个从茫然到逐步认识，从惧怕到感悟，从无知到对事物有一定的感性认识，从被动接受到主动学习的过程。

　　2）模仿阶段：中国早期的企业都经历过一个相当长的模仿过程。模仿的顶峰大约在九十年代中后期，这一阶段的主要成果有两个：一是诞生了像8051这样的CPU产品和一批低端IC设计，二是诞生了一批借助于反向设计起家的IC公司，这与台湾走过的路程及其相似。

　　3）跟踪阶段：跟踪和模仿不同，他们最大的区别在于模仿是一层不变的照抄照搬，芯片的尺寸和特征参数照单全收，而跟踪是自主设计，虽然功能与别人的相同，但内部的结构设计、采用的工艺等则根据工程师的设计水平及企业的资金状况及市场的需要而定。

　　4）创造阶段：创造是对旧有设计技术、设计手段以及体系结构的突破，它是一个从无到有的过程，它给产业带来的影响是巨大的。

　　从企业来看，绝大多数都是近五六年成立的新型企业，不仅企业的注册资金小，最关键的是技术积累少，因此许多企业不可避免地起步于模仿阶段。

　　从创造的主体——企业的工程师来看，绝大多数企业的工程师都是近4、5年毕业的学生。对于模拟电路，培养一个合格的工程师至少需要通过5－8年的设计实践的锻炼。

　　集成电路行业是一个高投入的行业，没有大的资金注入和长期的人才培养，很难造就高水平的工程师队伍，更不可能拥有能带领团队创造出“核心专利”的领军人物。人才成了抑制产业知识产权创造力的软肋。

　　处于模仿和跟踪地位的企业和工程师，在设计技巧和方法上可以改进，以这些方法和技巧可以申请到一些专利或进行集成电路布图保护登记，但要想在别人已经耕梨过无数遍的地盘上有自己的“核心专利”很难。

　　（四）中国集成电路对知识产权的保护
　　1、未来几年内容易出现知识产权纠纷的领域
　　纵观整个集成电路产业，未来几年内最有可能出现纠纷的领域主要集中在以下几个方面：

　　1）制造领域
　　我国的集成电路制造经过“八五”、“九五”和“十五”的大力发展，目前已赶上新加坡，与台湾、美国（如INTEL、IBM）和日本（如NEC、FUJITU）的差距正在缩小，正是中国集成电路制造企业的高速发展及其在整个产业中的重要地位，以及从业人员在各大企业的相互渗透，使它最有可能成为知识产权纠纷的领域。

　　2）EDA设计领域
　　EDA工具属于软件类型，所以在形态上决定了它很难保护。目前EDA在我国还未出现大的知识产权纠纷，原因主要有两个：国家投入了大量资金用于EDA工具的购买；另一个方面是国内的EDA设计公司还处于低级水平，不足以对国外大的EDA公司形成威胁。但随着国内IC设计企业的不断成长，EDA有可能成为知识产权纠纷的领域。

　　3）IP核领域
　　集成电路发展到今天，IP核的使用已经成为芯片设计的必须手段。IP核的设计正处于群雄并起，划土圈地的阶段。国外一般的设计公司与国内优秀的公司之间设计技术相差并不太远，同时软IP的形态上也不利于IP核的保护，因此极易产生知识产权纠纷。

　　4）其它设计领域
　　由于我国集成电路设计已经逐步走出单纯的反向设计阶段，走上自主研发的道路。而国外在绝大多数的领域比我们早走了十几二十年的时间，因此在各个设计领域都布下了专利保护的陷阱，在这些领域极易引起知识产权的纠纷。

　　2. 集成电路知识产权保护的社会环境
　　在集成电路的知识产权保护方面，国家无论是在法律层面还是在实际的运作中，都做了大量的工作：

　　1）相关法律及条例的制定
　　我国为《关于集成电路知识产权条约》的最早签约国之一，除了有《集成电路布图设计保护条例实施细则》外，还有《专利法》、《商标法》、《著作权法》、《计算机保护条例》、《合同法》进行保护。

　　2）七个集成电路产业化基地的建立
　　在过去的四、五年里，国家分别在北京、上海、无锡、杭州、深圳、西安和成都建立了七个集成电路产业化基地。七个基地的建立，虽然初衷是降低集成电路的设计门槛，但是它的建立，为解决EDA工具的正版化问题起到了积极的作用，一方面使得基地内的企业能够以较为低廉的价格使用到正版的EDA工具，另一方面在一定程度上缓解了基地外的企业以及高校使用盗版EDA的压力。

　　3）两个IP公共服务平台的建立
　　国家为解决IP核的使用、交易和保护等一些问题，分别在北京和上海建立了两个中心：信息产业部软件与集成电路促进中心(CSIP)和上海硅知识产权交易中心(SSIPEX)。其中CSIP在IP核的验证、交易以及集成电路的知识产权保护方面作了大量的工作，并于2005年12月与世界著名的专利数据库及专利检索工具的拥有者Thomason公司建立了MII-Thomason知识产权联合实验室。

　　4）地方政府和高等学校一系列鼓励性措施的出台
　　随着国务院18号文件的出台和《集成电路布图设计保护条例》的颁布，各地加强了对集成电路知识产权的保护工作，纷纷出台鼓励版图登记及知识产权保护的措施。例如江苏、上海等省，以及东南大学、清华大学等高校出台的规定和办法都将集成电路布图登记作为知识产权保护的一项重要内容。

　　三、 对集成电路设计业知识产权战略的思考
　　（一）发达国家经验以及对我国的启示
　　1. 美国（1984－1995）
　　修订知识产权法律法规，强调以保护促进创新；
　　国家投入大量资金用于IC研发，并实施了政府采购政策；
　　以企业为主体的创新活动，政府重点促进产学研联合互动、成果商业化的体制建设；
　　全世界人才掠夺战略，为集成电路发展奠定了基础；
　　企业拥有良好的创新环境；

　　2. 韩国
　　积极迎合国际化知识产权发展趋势，加强服务；
　　政府积极制定适合技术成果产业化需求的制度与法律法规；
　　实施外围专利战略。
　　政府强调投资，主导以存储器为重点的产业链建设。
　　采取多种方式引进技术，促进产业和经济的双重发展。

　　3. 中国台湾
　　台湾知识产权最近二十年来的发展大体上可以分成五个阶段：
　　    1978——1985年    学习时期，台美贸易商务谈判；
　　    1986——1990年    当局推动，引导企业学习时期；
　　    1991——1995年    发展知识产权时期；
　　    1996——2000年    产业知识产权快速成长时期；

　　    2001年以后        产业转型与知识产权布局时期。
　　台湾当局主持了技术方面的预先研究与咨询；
　　建立工研院，确定了学习国外技术并将其扩散到产业界的策略；
　　实施了与日美互补的产业发展战略；
　　开展建立创新意识的活动；

　　（二）一些问题的思考
 　　研究集成电路产业知识产权的创造能力，分析清楚行业的多数企业处于一种什么样的状态，对进一步研究我国集成电路知识产权存在的问题以及找出相应的对策非常关键。
 　　自主设计不等于拥有“自主知识产权”！设计出来的产品可能已经侵权了，而自己还不知道，这是相当危险的。
 　　我国集成电路相关的科技论文数量与专利数量存在着强烈的反差，值得我们高度关注。
 　　中国的集成电路产业要想发展，知识产权保护必须做好。只有保护好别人，才能发展好自己。
 　　集成电路就整体而言，还处于远距离的跟踪状态。对这些企业，政府的扶持是非常必要的。但如果因此而放弃了对导入期的产品和技术的支持，将会使整个产业陷入“侏儒”状态，永远也长不大。
 　　资金和人才是中国集成电路知识产权创造力的软肋。
 　　在资金有限的情况下，是流向成熟期的产品还是导入期亦或成长期的产品，显得至为重要。
 　　集成电路的人才是耗费巨额资金堆积出来的，能否走软件人才培养的老路，值得思考。
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　　（三）未来集成电路设计行业的知识产权战略
　　研究集成电路设计业知识产权的创造能力，分析清楚行业的多数企业处于一种什么样的状态，对进一步研究我国集成电路知识产权存在的问题以及找出相应的对策非常关键。不仅需要全面掌握知识产权的创造、管理、实施和保护的各个环节，更需要以“知识产权创造力”为中心。

　　1、在加大国家投入的同时，要将国家有限的资金投放到知识产权的上游战场
　　这里的上游战场，指的是对某一领域的所有产品皆具有杀伤力的知识产权创造活动，主要包括两方面：一是有影响力的标准，例如过去的数字音视频标准（MPEG-2/4,H.264）、RFID、3G等等，二是对未来的技术走势有极大影响的生产工艺（例如45nm～65nm制造工艺）等技术。它们是未来技术和产品的源头。

　　这一战场的投入大，回收周期长，是目前我国的企业和个人难以承受的，只能由国家主导、多方参与进行投入。一旦研发成功，对产业的影响将十分巨大。

　　这一战场的投入与普通产品的投入不同，一般的产品更多的体现在设计的技巧和手段上，很难有更多的知识产权的创造。而上述领域则是知识产权创造的源头，一旦成功则会产生很多有价值的核心专利。

　　2、建立集成电路知识产权公共服务平台
　　为企业服务是政府的职责。一些重复的、基础性的知识产权服务工作，应该由政府牵头来做。为企业提供更专业化的服务，是政府在未来知识产权领域的工作方向之一。

　　目前中国的集成电路工程师99％根本没有看过专利，不知专利为何物，不知道什么样的发明应该去申请专利，什么样的设计可能触犯别人的专利。而现有的国知局专利数据库，如果不知道专利的名称和专利号，查不到专利的内容。即使是用德文特数据库，要很快找到需要的专利也不是一件容易的事情。

　　缺乏专业的服务平台，一定程度上妨碍了企业知识产权创造的开展。

　　3、建立预警机制，对国家将要发展的重点领域进行知识产权的预先研究
　　目前很难预测未来知识产权纠纷将会发生在什么地方。但有一点可以肯定：未来国家重点支持发展的领域将会是知识产权工作的重点领域。这是因为国家在资金和政策上的支持，势必会使一批企业脱颖而出，这些企业往往直接冲击的是国外公司的在华利益，会引起一些国际巨头的恐慌。

　　政府在作出战略决策前，应该对重点发展的领域绘制专利地图，以此摸  清国外公司的专利布局，找出相应的对策，避免国家投入巨资研究出来的技术有知识产权纠纷，避免现有的某些侵权纠纷再次出现。

　　4、应大力提高企业对知识产权的分析、利用的意识。
　　目前我国对于知识产权的重视程度大为提高，但主要集中在专利的申请阶段，在具体使用知识产权，尤其是遇到知识产权法律纠纷时，却不知如何保护自己的利益，对于国外专利持有人提出需要付费的专利列表不进行或不能进行有效分析，照单全收的情况，对其中很多相关度不高甚至无关的专利，即将过期的专利无法甄别，为此付出巨大的代价。

　　这一方面说明我国企业尤其是中小企业需要大力加强知识产权方面的防控意识；另一方面也说明企业在专利的分析、利用还没有形成有效的机制，无法在面临诉讼时，给出有效的、合乎法律要求的专利分析、鉴定意见，去合理的抵制专利持有人的不当要求。因此应大力加强我国对于知识产权的分析、鉴定、利用。

　　5、建立协调机制，避免企业单兵作战
　　集成电路行业将是信息领域未来知识产权纠纷的重点领域，而企业的规模普遍较小，缺乏单打独斗的经验。另一方面，我国企业的群集效应非常明显，当某一专利涉及侵权纠纷时，往往牵涉的企业面不是1、2家，而可能是几十家甚至上百家。例如今年6月份的MP3专利侵权纠纷就是一个例子，如果SigmaTel一旦胜诉，MP3产业链终端的几十家企业都有可能成为被告。因此建立知识产权纠纷中的协调机制迫在眉睫。

　　集成电路设计行业无论是在产品的研发还是人才培养都需要投入大笔的资金，现在最根本的问题不是资金的多和少的问题，而是资金的流向问题。如何利用现有的资金产生最高的效益，促进产业的发展，需要紧紧抓住“知识产权创造力”这个纲，纲举则目张！

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