解讀三星集團在石墨烯領(lǐng)域的專利布局狀況和趨勢

　　下面以 CVD 技術(shù)為例，介紹各研發(fā)團隊間是如何進行技術(shù)銜接和相互協(xié)作的。三星集團中與 CVD技術(shù)相關(guān)的研究團隊主要是以 Choi Jae Young 和 Song

　　Young Il 為首的兩大研究團隊。其中，以 Choi Jae Young 為首的研究團隊側(cè)重于 CVD 方法，以 Song Young Il 為首的研究團隊則側(cè)重于 CVD 設(shè)備。

　　(1)Choi Jae Young(崔在榮)

　　Choi Jae Young 研究員不僅是三星集團最活躍的石墨烯發(fā)明人，其領(lǐng)導的研發(fā)團隊也是申請最早、涉足領(lǐng)域最多的團隊。他的研究生涯大致可分為兩個階段。第一階段(2007~2008 年)是他在三星先進技術(shù)研究院任項目經(jīng)理期間，研究方向更側(cè)重于石墨烯的制備，尤其是化學氣相沉積以及后續(xù)的石墨烯轉(zhuǎn)移工藝。早在 2007 年，他就開始了與成均館大學 Hong Byung Hee 教授的合作，兩人的主要研究成果在申請專利后，陸續(xù)發(fā)表在 Nature和 Advanced Materials上，引起了石墨烯界不小的轟動。第二階段(2009~2011 年)是 Choi Jae Young 研究員晉升部門經(jīng)理后，研究對象趨于多元化，并主要以石墨烯應(yīng)用為主。從技術(shù)路線上看，Choi Jae Young 團隊使用了單片基底沉積石墨烯，這種技術(shù)可以制備出具有一定強度、層數(shù)可控的高質(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離。

　　(2)Song Young Il(宋榮日)

　　Song Young Il 領(lǐng)導的研發(fā)團隊主要致力于大尺寸石墨烯的化學氣相沉積制備以及相關(guān)設(shè)備的研究。圖5 展示了 Song Young Il 研發(fā)團隊制備的大尺寸柔性石墨烯薄膜以及采用的“Roll-to-Roll”轉(zhuǎn)移裝置。這一技術(shù)可以連續(xù)大規(guī)模生產(chǎn)高質(zhì)量、大面積的石墨烯薄膜，滿足了石墨烯工業(yè)化應(yīng)用的基本要求。

　　根據(jù)上面的分析可以看出，兩個團隊在化學氣相沉積技術(shù)上一脈相承，而在時間分布和研發(fā)重點上存在差異。

　　眾所周知，石墨烯薄膜的面積、層數(shù)、完整性等指標與其沉積時的工藝參數(shù)、設(shè)備密切相關(guān)，影響因素復雜。若想在實際生產(chǎn)中達到控制目的，不僅要增加前期工藝研發(fā)投入，還要具備相當?shù)臋C械設(shè)計、加工和調(diào)試能力。一項技術(shù)從實驗室走向工廠，必然要經(jīng)歷從小型試驗裝置到大型工業(yè)設(shè)備的轉(zhuǎn)變，這一過程涉及的系統(tǒng)性因素更多，不確定性增加，投資巨大，風險高。因此，許多企業(yè)不愿承擔上述風險，從而在新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化道路上畏縮不前。

　　但是，三星 Techwin 在這方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。首先，三星集團實力雄厚，研發(fā)投入巨大，能夠為石墨烯產(chǎn)業(yè)化提供資金支持;其次，三星 Techwin 的前身是三星精密機械株式會社，后又涉足航空發(fā)動機以及火炮等精密制造業(yè)，具有深厚的機械加工背景和技術(shù)儲備，由它負責石墨烯薄膜設(shè)備以及密切相關(guān)的工藝過程研究，則是充分發(fā)揮了三星 Techwin 在加工制造領(lǐng)域的獨特優(yōu)勢。

　　就這樣，三星電子完成前期工藝探索，三星 Techwin 接著進行產(chǎn)業(yè)化，三星沒有因為人事變動、領(lǐng)域切換等原因延遲石墨烯的產(chǎn)業(yè)化進程，反而利用技術(shù)研發(fā)的不同階段和子公司各自優(yōu)勢完成了一次“漂亮轉(zhuǎn)身”。

　　四、對我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的啟示

　　1. 以市場為導向、以企業(yè)為創(chuàng)新主體

　　作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，石墨烯產(chǎn)業(yè)需要長時間的政策和資金的扶持才能達到市場自我循環(huán)的能力。目前，我國與美國、韓國、日本在重點應(yīng)用領(lǐng)域分布和申請主體上存在明顯差異。在應(yīng)用方面，我國更加側(cè)重材料、新能源領(lǐng)域，這些領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)成熟期更長，受政策因素影響更大，而在創(chuàng)新主體上以研究機構(gòu)為主。

　　作為該領(lǐng)域全球最大投資人，三星集團本身是一家跨國企業(yè)集團，研發(fā)方向更加側(cè)重于市場自由競爭度更高、市場需求傳導性更強的電子領(lǐng)域。眾所周知，市場需求是影響技術(shù)發(fā)展趨勢的主要因素，市場內(nèi)生因素會引發(fā)對新技術(shù)、新功能和新應(yīng)用的需求。像三星集團這樣的跨國公司技術(shù)實力較強且具有長遠判斷力，通過對現(xiàn)有技術(shù)的變革性創(chuàng)新，會努力開發(fā)出能夠為其帶來領(lǐng)先于同業(yè)競爭者并且可以獲得超額利潤的技術(shù)，這使其在創(chuàng)立了全新市場并成為全新市場領(lǐng)導者的同時，也獲得了市場的先機。這些公司在選擇技術(shù)研發(fā)方向時也會優(yōu)先考慮市場需求、容量以及技術(shù)復雜度等因素，技術(shù)復雜度越高，市場需求和容量越大的技術(shù)往往是他們的首選目標。

　　從這個意義上講，一方面，三星集團這樣的跨國集團在石墨烯技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展動向值得重點關(guān)注;另一方面，培育企業(yè)、或企業(yè)與科研機構(gòu)聯(lián)合成為創(chuàng)新主體，對于提高資金使用效率、推動石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實 意義。

　　2. 進行全產(chǎn)業(yè)鏈布局，實現(xiàn)上、下游積極互動

　　三星集團對整個石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈進行了全面的布局和保護，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學氣相沉積為主，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)，進行了同步保護。此外，涉及應(yīng)用的申請比例最高，囊括了電子、材料、能源等諸多熱門領(lǐng)域。

　　相比之下，我國石墨烯優(yōu)勢企業(yè)的布局重點仍然是上游制備，下游應(yīng)用布局少且領(lǐng)域單一，并未形成完整的“一體化”產(chǎn)業(yè)鏈，這種發(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)，在缺少下游應(yīng)用企業(yè)的情況下，上游生產(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)品在大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)儆谔娲牧?，并且在成本和性能上不占?yōu)勢，上述銷售困難的問題就更加突出;同時，下游環(huán)節(jié)向上游環(huán)節(jié)反饋信息，在缺少下游應(yīng)用企業(yè)的情況下，石墨烯產(chǎn)品在應(yīng)用當中出現(xiàn)的技術(shù)問題就無法得到有效反饋，上游企業(yè)也沒有改進產(chǎn)品和后處理技術(shù)的動機和方向，長期缺乏市場的反饋循環(huán)，上、下游技術(shù)銜接就會被阻斷。

　　隨著石墨烯制備技術(shù)的逐漸成熟和產(chǎn)業(yè)推進，上游制備可能淪為人力或資金密集型產(chǎn)業(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、低成本的惡性循環(huán)，對整個石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展不利。因此，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度考慮，應(yīng)當鼓勵優(yōu)勢企業(yè)學習借鑒三星經(jīng)驗，根據(jù)自身優(yōu)勢適當延伸產(chǎn)業(yè)鏈，向下游開發(fā)邁進。

　　3. 鼓勵建立區(qū)域產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，積極合作，形成技術(shù)和競爭優(yōu)勢

　　三星集團的 484 項申請來自于多達 11 家子公司，也就是說，這些子公司組成了聯(lián)合體，共同參與到石墨烯專利技術(shù)的競爭中。這樣的發(fā)展模式不僅有于制定統(tǒng)一的商業(yè)開發(fā)計劃，合理分配資金和研發(fā)資源，避免重復、低效投入，在技術(shù)上還可以相互促進，取長補短。

　　從我國的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，石墨烯優(yōu)勢企業(yè)主要是小型企業(yè)，研發(fā)水平不高，盈利能力弱，還沒有出現(xiàn)能夠單獨與三星、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發(fā)展區(qū)域，在這些區(qū)域中的企業(yè)和研究機構(gòu)可以建立區(qū)域產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)、研發(fā)和專利資源優(yōu)勢互補，逐漸形成技術(shù)和競爭優(yōu)勢，建立起共同抵御外部挑戰(zhàn)的能力。以江蘇為例，石墨烯研發(fā)和生產(chǎn)主要集中在常州、無錫、蘇州等環(huán)太湖地區(qū)，這一地區(qū)是有全球影響力的先進制造業(yè)基地，是全國科技創(chuàng)新與技術(shù)研發(fā)基地。這些為石墨烯技術(shù)開發(fā)無錫石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)達，而蘇州、南京等地的科研機構(gòu)密集，基礎(chǔ)研究能力強，具有很好的互補性，這為建立區(qū)域合作和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟創(chuàng)造了得天獨厚的條件。因此，可以考慮建立環(huán)太湖地區(qū)石墨烯產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和全球領(lǐng)先的石墨烯產(chǎn)業(yè)基地。

　　三星集團在新興技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域表現(xiàn)出的高效率令人欽佩，也使其在市場競爭中占得先機。從研發(fā)成果和進度上看，三星集團在石墨烯領(lǐng)域整個產(chǎn)業(yè)布局上也是煞費苦心，不僅具有清晰、統(tǒng)一的遠景規(guī)劃，在具體實施上也做到了循序漸進，重點突破，尤其是在自己所擅長的電子器件、光電顯示和新能源等領(lǐng)域。我國企業(yè)也應(yīng)當積極借鑒三星集團在戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展中的經(jīng)驗，走出一條符合我國國情的特色發(fā)展之路。