ＧａＮパワーデバイス

平成２８年度

特許出願技術動向調査報告書（概要）

ＧａＮパワーデバイス

平成２９年３月

特

許

庁

問い合わせ先 特許庁総務部企画調査課 知財動向班 電話：０３－３５８１－１１０１（内線：２１５５）

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

第１章 GaN パワーデバイスの技術の概要 本調査は、近年注目されている「GaN パワーデバイス」の特許出願動向から見た技術動向 について調査分析を行うものである。 これまで GaAs（ガリウム・ヒ素）や、Si（シリコン）を材料に用いるトランジスタなど が衛星通信、移動体通信、レーダなどで使われてきたが、近年、GaN（窒化ガリウム）を材 料とするパワートランジスタの開発が進んでおり、パワー高周波デバイスが携帯電話基地 局などで実用化され、パワースイッチングデバイスも通信機器・情報機器用の電源用途な どに採用が始まっている。 一方、米国、中国等の海外では、レーダなど、軍用のために開発が進められているとも 言われ、世界的な開発競争が繰り広げられている。 このような背景のもと、GaN を用いたパワーデバイスに関する特許や論文、製品の動向を 調査し、技術革新の状況、技術競争力の状況と今後の展望について検討ことを目的とする。 GaN パワーデバイスの技術俯瞰図を図 1-1 に示す。本調査の調査範囲は、GaN バルク結晶 成長から、GaN パワーデバイスモジュールまでである。ただし、GaN 光デバイスは対象外と する。 図 1-1 GaN パワーデバイスの技術俯瞰図

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

要素技術の左側に示した結晶の製造プロセスには、バルク結晶成長とエピ成長を含む。 右側に示した GaN デバイスの製造プロセスは、成膜、フォトリソグラフィ、エッチング、 イオン注入などの前工程と、マウンティング、ボンディング、封止といった後工程がある。 さらに、検査・診断技術も調査範囲とする。 要素技術の中央部には、下から上に向かって製造物の流れを示している。GaN パワーデバ イスを作製するためのベースとなる基板（エピ用基板）には、Si、SiC、サファイアなどが あり、その上に GaN エピ層を形成する。これらは、例えば GaN on Si のように表記される。 エピ用基板に GaN ウエハを用いたもの、すなわち GaN on GaN は、同じ材料を使用している ことから、ホモエピ基板と呼ばれる。エピ用基板の上にバッファ層や能動層をエピ成長さ せる。 その上に形成される素子のタイプには、HEMT、MOSFET（MISFET）、バイポーラトランジス タ、ダイオードなどがある。これらを形成するための素子構造として、エピ層の構成、電 極、ガードリング、パッシベーションなどがあり、これらを組み立ててディスクリート、 モジュール、MMIC などを形成して GaN パワーデバイス製品が出来上がる。 GaN パワーデバイスの応用分野には、大きく分けてパワースイッチング分野と高周波分 野がある。図中には、パワースイッチング分野では動作周波数と耐電圧、高周波分野では 動作周波数と出力の 2 次元平面に、それぞれ輸送機器、産業機器、電力、民生機器、情報 通信機器及び軍用の特性領域を示している。 これらの技術のベースとなる技術として設計シミュレーションがある。また、これらの 技術の課題は、基板関係としては欠陥減少、成長速度向上、低コスト・製造容易化・歩留り 向上などがあり、デバイス・モジュール関係としては、高耐圧・高破壊耐量、低損失、高速 化・高周波化、小型化・軽量化・集積化、信頼性・長寿命化などがある。

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

第２章 市場環境調査 ワイドバンドギャップ（WBG）半導体である窒化ガリウムを用いたパワーデバイス（GaN パワーデバイス）は、高効率で高速動作が可能なデバイスとしてエネルギー問題の解決や 高度情報化社会を実現する様々なシステムへの応用が期待されている。 GaN の高電子移動度トランジスタ（GaN-HEMT）は、これまで電子管やガリウム・ヒ素（GaAs） デバイス、シリコン（Si）LDMOS トランジスタなどが使われてきた携帯電話基地局、各種レ ーダ、マイクロ波無線通信などの通信インフラ向けのパワー高周波デバイスとして、着実 にその採用分野を拡大している。 一方、パワースイッチングなどのパワーエレクトロニクス分野においては、これまでシ リコン（Si）を材料とする MOSFET やスーパージャンクション（SJ）MOSFET、IGBT、ダイオ ードなどが使われてきた。近年、WBG 半導体の炭化ケイ素（SiC）を材料としたパワーデバ イスが次世代パワーデバイスとして、特に高耐圧の応用分野に採用が拡大している。GaN パ ワースイッチングデバイスは高速性能と高効率特性を生かして、通信機器・情報機器用の 電源、太陽光発電のパワーコンディショナなどへの採用が始まり、将来の市場拡大が期待 されている。 GaN パワーデバイスの現在の市場は、既にかなり普及している GaN パワー高周波デバイ ス市場と、2014 年頃から本格採用が始まった GaN パワースイッチングデバイス市場から形 成されている。いずれの市場も今後の高成長が期待されているが、応用分野ごとに競合す るデバイスが異なり、期待される要求特性や許容されるコストは異なっている。 第１節 GaN パワーデバイスの市場環境 １．GaN パワー高周波デバイス市場 （１）GaN パワー高周波デバイスの世界市場と応用分野別世界市場 GaN パワー高周波デバイスの採用が期待される高周波パワーデバイスの応用市場に 関して、動作周波数と出力パワーの関係を図 2-1 に示す。携帯電話基地局や基地局間 マイクロ波通信などのワイヤレス通信インフラ分野、放送分野、電子レンジなどが挙 げられている。 GaN パワー高周波デバイスの応用分野別 2015 年世界市場シェアを図 2-2 に示す。主 な応用分野は携帯電話基地局や基地局間のマイクロ波通信インフラなどのワイヤレス インフラ（Wireless infrastructure）向けで、全体の 55％と最大である。続いて、レ ーダや通信などの防衛分野（Defense）向けが 36％となっており、合わせて 91％の市 場を形成している。主力市場であるワイヤレスインフラ向けが市場成長を牽引してい る。2015 年に中国の「4G」携帯電話基地局向け投資が急拡大し、その後も順調に世界 で成長を示している。 GaN パワー高周波デバイスは、今後も順調な市場成長が予測されている。応用分野別 では、2015 年時点で 50％シェアを超えているワイヤレスインフラ向けがさらにシェア を伸ばす予測がされている。2020 年前後から、5G 携帯電話基地局向け大型投資が開始 される見込みであり、今後も GaN パワー高周波デバイス市場は、年率平均 14％程度の 成長が予測されている。

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

図 2-1 GaN パワー高周波デバイスの採用が期待される応用市場 出典：新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）広報誌「Focus NEDO 第 55 号」より作成。 図 2-2 GaN パワー高周波デバイス世界市場の応用分野別シェア

出典：Yole Developpement, GaN RF Market, Applications, players, devices, and substrates 2016-2022 を基に作成。 ２．GaN パワースイッチングデバイス市場 （１）GaN パワースイッチングデバイスの世界市場と応用分野別世界市場 GaN パワースイッチングデバイスの採用が期待されるパワーエレクトロニクス応用 市場に関して、スイッチング動作周波数と出力パワーの関係を図 2-3 に示す。HEV／EV、 スイッチング電源、AC アダプター、汎用インバータなどが挙げられている。 2015 年のパワースイッチングデバイス全体の世界市場は約 122 億ドルと報告されて いる1_{。このうち SiC パワーデバイス市場が 1.47 億ドル、GaN パワースイッチングデバ} イス市場は約 7.8 百万ドルである。GaN パワースイッチングデバイスの応用分野別世 界市場シェアを図 2-4 に示す。GaN パワースイッチングデバイスはメガヘルツ（MHz） 1 _{富士経済、2016 年版次世代パワーデバイス＆パワエレ関連市場の現状と将来展望}

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

レベルの高速スイッチングに適しており、電源やパワースイッチング回路の小型化や 高効率化を実現できる。一方、現在の GaN-HEMT 素子は横型トランジスタのため大電流 動作への適用が難しい。このため、家電やテレビなどの民生機器や情報通信機器の電 源、太陽光発電の比較的小型のパワーコンディショナなどから採用が始まっている。 図 2-3 GaN パワースイッチングデバイスの採用が期待されるパワーエレクトロニクス応用市場 出典：新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）広報誌「Focus NEDO 第 55 号」より作成。 図 2-4 GaN パワースイッチングデバイスの応用分野別世界市場シェア 出典：富士経済、2016 年版次世代パワーデバイス＆パワエレ関連市場の現状と将来展望を基に作成。 GaN パワースイッチングデバイス市場は未だ黎明期のため、現状はスポット的な販 売が多いとされており、今後、地域別構成比は変化していく可能性が高い。現状、日 本・中国以外のほかアジア地域が約半分のシェア1_{を占めているが、特に電源メーカー} が集積している台湾が重要市場の一つと思われる。今後、自動車、産業機器向け市場 の立ち上がりにより、日米欧市場の拡大も予想される。 1 _{富士経済、2016 年版次世代パワーデバイス＆パワエレ関連市場の現状と将来展望} 民生機器 21% 情報通信 機器 47% 新エネル ギー 32% 2015年 7.8百万ドル 民生機器 7% 情報通信 機器 38% 新エネ ルギー 25% 自動車 19% 産業機器 11% 2020年予測 437.7百万ドル

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

３．GaN ウエハ市場

現在、GaN パワー高周波デバイス向けウエハはほとんど GaN on SiC ウエハで、2015 年 には約 25 百万ドルの市場規模となっている。ワイヤレスインフラ向けが 53％、防衛分 野向けが 39％とされている1_{。一方、パワースイッチングデバイス向けは未だ黎明期であ}

るが、2014 年の約 0.4 百万ドルが、2015 年には 3.1 百万ドルに成長した2_{。パワースイ}

ッチング用 GaN ウエハは、GaN on Si 基板と GaN バルク基板の合計である。

パワースイッチング用ウエハ市場に関して、GaN ウエハと比較用に SiC ウエハの地域 別・国別の世界市場シェアを図 2-5 に示す。SiC ウエハの場合、北米が 73％で圧倒的な シェアを占めている。これに対して、GaN ウエハ市場は未だ立ち上がり時期ではあるが、 北米と日本メーカーが世界シェアを分けており、日本は 42％を占めている。 GaN 発光素子で GaN エピ基板に実績豊富な日本メーカーは、パワースイッチング用の GaN on Si のエピ基板でも強みを発揮している。さらに GaN バルク基板の開発でも先行 しており、今後も、日本メーカーが GaN ウエハの供給で継続して主要な位置を占めてい く可能性が高い。このポジションを生かして、GaN パワーデバイスの量産化開発で世界を リードする戦略検討も重要である。 図 2-5 パワースイッチング用 GaN ウエハ及び SiC ウエハの国（地域）別世界市場シェア 出典：富士経済、2016 年版次世代パワーデバイス＆パワエレ関連市場の現状と将来展望を基に作成。

1 _{Yole Developpement, GaN RF Market, Applications, players, devices and substrates, 2016-2022}

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

第２節 GaN パワーデバイス関連製品の市場動向 １．GaN パワーデバイスと競合するパワーデバイスの市場推移／予測、市場シェア （１）パワー高周波デバイス市場 GaN パワー高周波デバイスの主な市場であるワイヤレス通信インフラ市場では、こ れまで、シリコンの LDMOS トランジスタを採用したパワー高周波アンプが市場を席巻 してきた。Si-LDMOS は価格性能比に優れているためである。 小型・低消費電力に優れた GaN パワー高周波デバイスは、データ通信速度と大容量 化に対応した 4G 携帯電話システムが導入されるに伴い、スモールセルや無線部をアン テナ側に設置する RRH 基地局向けなどに採用が拡大している。3GHz 以上の高周波帯で 出力 40W 以上のクラスでは、GaN-HEMT が優位とされている。2014 年のワイヤレスイン フラ向け GaN パワー高周波デバイスの売上げ規模は約 1.1 億ドルであり、ワイヤレス インフラ向けパワー高周波デバイス市場全体の約 11％に達している。 世界における GaN パワー高周波デバイスの市場規模の推移／予測を図 2-6 に示す。 2015 年の市場規模は 299 百万ドルで、2016 年から 2022 年にかけて年平均 14％の高成 長を示し、2022 年には約 2.5 倍の 756 百万ドルに達すると予測されている。 図 2-6 GaN パワー高周波デバイスの世界市場規模の推移／予測（百万ドル）

出典：Yole Developpement, GaN RF Market, Applications, players, devices, and substrates 2016-2022 を基に作成。 （２）パワースイッチングデバイス市場 パワースイッチングデバイス全体の世界市場規模推移について、2010 年以降 2015 年 までの実績とその後 10 年間の予測を図 2-7 に示す。なお、電源用パワーIC を除いた パワーデバイス市場について示している。 パワーエレクトロニクス分野向けのパワースイッチングデバイス全体の市場は、 2015 年から 2020 年の年平均成長率（CAGR）は 3.3％程度と予測されている1_。応用分 野別では、自動車、産業機器向けが大きな市場に成長すると見込まれている。 大きな市場として注目される自動車及び産業機器向けパワースイッチングデバイス 市場では、パワーモジュールと SiC パワーデバイスが成長を牽引すると予測されてい る。GaN パワースイッチングデバイスも 2020 年には SiC に次ぐ成長を示し、2020 年以 降の高成長が期待される。 1 _{富士経済、2016 年版次世代パワーデバイス＆パワエレ関連市場の現状と将来展望を基に計算したもの} 0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Others CATV Satellite communication Defense Wireless infrastructure

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

図 2-7 パワースイッチングデバイスの世界市場規模の推移／予測（百万ドル） 出典：富士経済、2016 年版次世代パワーデバイス＆パワエレ関連機器市場の現状と将来展望、2013 年版次 世代パワーデバイス＆パワエレ関連機器市場の現状と将来展望を基に作成。 2015 年のパワースイッチングデバイス全体の世界市場は約 122 億ドルであるが、こ のうち GaN パワースイッチングデバイスの市場は約 780 万ドルである。現状の市場規 模のシェアは小さいが、高い成長率を示すとされる新エネルギー分野や、情報通信機 器分野向けなどは有望な応用分野である。 GaN パワースイッチングデバイスの世界市場規模の推移／予測を図 2-8 に示す。2018 年以降に急速に成長し、2020 年には 437 百万ドルに達すると予測されている。 図 2-8 GaN パワースイッチングデバイスの世界市場規模の推移／予測（百万ドル） 出典：富士経済、2016 年版次世代パワーデバイス＆パワエレ関連市場の現状と将来展望を基に作成。 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 2010 （実績） 2011 （実績） 2012 （実績） 2013 （実績） 2014 （実績） 2015 （実績） 2016 （見込） 2017 （予測） 2018 （予測） 2019 （予測） 2020 （予測） 2021 （予測） 2022 （予測） 2023 （予測） 2024 （予測） 2025 （予測） その他WBG GaN SiC パワーモジュール IGBTディスクリート サイリスタ トランジスタ ダイオード 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 2014 （実績） 2015 （実績） 2016 （見込） 2017 （予測） 2018 （予測） 2019 （予測） 2020 （予測） 2021 （予測） 2022 （予測） 2023 （予測） 2024 （予測） 2025 （予測）

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

第３章 特許動向調査 第１節 調査範囲と調査方法 １．調査対象とした特許出願 GaN パワーデバイスに関する特許出願動向について、全体動向調査、技術区分別動向調 査、出願人別動向調査を行った。 （１）調査対象とした出願先国（地域） 今回調査した特許の出願先国（地域）は、日本、米国、欧州、中国、韓国及び台湾 （以下、日米欧中韓台と略すことがある）である。欧州への出願については、欧州特許 条約（EPC）に基づく欧州特許庁への出願だけでなく、データベースに収録された各出 願先国への出願も対象とした。 （２）使用するデータベース

特許文献の検索に使用したデータベースは、Derwent World Patents Index（トムソ ンロイター グローバル リゾーシズの登録商標）（WPINDEX（STN）、以下 WPI とする） である。また、書誌事項の入手には、Shareresearch（株式会社日立製作所の登録商標）、 及び Thomson Innovation を併用した。 （３）調査対象期間 調査対象とした特許文献は、出願年（優先権主張年）を基準に、2000 年から 2014 年 に出願されたものとした。登録についても同様に、出願年（優先権主張年）を基準に、 2000 年から 2014 年に出願されたものを調査対象とした。 （４）調査対象技術範囲 調査対象とした GaN パワーデバイスに関する技術の範囲は、第１章技術の概要の図 1-1 で示したとおり、以下の要素技術を含む。 ① 素子タイプ ② 材料 ③ 製造プロセス ④ 課題 ⑤ 適用モジュール ⑥ 使用帯域 （５）その他の留意事項 ①出願人国籍（地域）は、日本国籍、米国籍、欧州国籍、中国籍、韓国籍、台湾籍及 びその他の国籍に分けて集計した。出願人国籍（地域）は、原則として筆頭出願人 の住所を基準とした。ただし、米国の公開特許公報のように出願人が明記されて いない特許文献については、ファミリー特許出願に出願人が明記されたものがな いかを調査し、見付からない場合は筆頭発明者の住所で代用した。

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

②出願人国籍（地域）別出願動向において、欧州国籍の出願とは、2016 年 12 月 1 日 現在の EPC 加盟国である 38 か国1_{の国籍の出願人からの出願とする。} ③特許の出願先国（地域）によってデータベースに収録されるまでの時間差がある ため、全ての特許データが収録されている期間が各国で異なっている。このため、 特に 2012 年以降は全データが取得されていない可能性があることに留意が必要 である。 ④登録件数の年次推移については、審査請求制度の有無、特許出願から審査請求ま での期間、及び審査に掛かる期間が各国で異なることを念頭に置いて評価する必 要がある。 ⑤出願人別出願件数上位ランキングの集計において、共同出願の場合は筆頭出願人 のみカウントし、筆頭出願人以外の出願人についてはカウントしないこととし、 一出願を一出願人に対応させた。 ２．調査方法 GaN パワーデバイスに関する日米欧中韓台への特許出願を WPI で検索し、抽出された 特許文献の内容から、GaN パワーデバイスに関する特許出願が述べている基本事項（基板 の構成、素子タイプ、電流の向き、技術区分）の分類と、応用分野、課題、及び特徴点の 技術分類を行った。技術分類に当たって使用した技術区分表を表 3-1 に示す。 その発明が、特定の応用分野を念頭に置いて創出されたとされる場合は、応用分野の 技術区分表に沿って分類した。 その発明が解決すべき課題としている技術を、課題の技術区分表に沿って分類した。 さらに、特許文献の内容からその発明の特徴点を、大きく素子、モジュール、製造プロ セス（製造方法と製造装置を含む）に分けて分類した。また、使用帯域として、高周波デ バイス分野とスイッチングデバイス分野に分けて、明細書に記載された「周波数帯域」 を集計した。さらに、明細書に記載された「耐電圧」を集計した。 基本（基板の構成、素子タイプ、電流の向き）、応用分野、課題、特徴点（素子、モジ ュール、製造プロセス）及び使用帯域については、それぞれ複数の項目を選択すること を認めた。また、基本（基板の構成、素子タイプ、電流の向き）については、「明記無し」 を含めてどれか必ず一つ以上選択することとした。基本（技術区分）は、「明記無し」を 含めてどれか必ず一つ選択することとした。 なお、特徴点（素子、モジュール、製造プロセス）については、三つの特徴点の全体か ら必ず一つ以上選択することとした。 1 _{EPC 加盟国（2016 年 12 月 1 日現在）は、アルバニア、オーストリア、ベルギー、ブルガリア、スイス、キ} プロス、チェコ、ドイツ、デンマーク、エストニア、スペイン、フィンランド、フランス、イギリス、ギ リシア、クロアチア、ハンガリー、アイルランド、アイスランド、イタリア、リヒテンシュタイン、リト アニア、ルクセンブルク、ラトビア、モナコ、マケドニア旧ユーゴスラビア、マルタ、オランダ、ノルウ ェー、ポーランド、ポルトガル、ルーマニア、セルビア、スウェーデン、スロベニア、スロバキア、サン マリノ、トルコの 38 か国である。 https://www.epo.org/about-us/organisation/member-states.html

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

表 3-1 技術区分表（上位項目のみ抜粋） ・大分類：基本 ・大分類：応用分野 ・大分類・課題 中分類 小分類 小分類 細目 中分類 小分類 基板の構成 GaN on Si 輸送機器 基板 欠陥減少 GaN on SiC 自動車 結晶配向制御 GaN on サファイア 鉄道 平坦化 GaN on GaN 航空・宇宙 大口径化 GaN on AlN その他 成長速度向上 明記無し 産業機器 低 コスト・ 製 造 容 易 化 ・ 歩 留り向上 その他 ロ ボ ッ ト・ 工 作 機 械 その他 素子タイプ バイポーラトランジスタ その他 デバイス・ モジュール 高耐圧・高破壊耐量 MOSFET (MISFET) 電力 低損失 IGBT 発電システム 高速化・高周波化 JFET 送配電システム 大電流対応 MESFET 蓄電システム ノーマリーオフ化 サイリスタ ワイヤレス給電 温度変化対策 ダイオード その他 寄生素子対策 明記無し 民生機器 電磁波対策 その他 家電機器 小型化・軽量化・集積化 電流の向き 縦型 空調機 信頼性・長寿命化 横型 照明 低 コスト・ 製 造 容 易 化 ・ 歩 留り向上 明記無し 映像機器 その他 技術区分 高周波デバイス分野 その他 スイ ッチン グデバイ ス 分野 情報通信機器 両分野とも記載 パソコン 明記無し サーバ・データセ ンタ ミリ波通信 レーダ 携帯端末 基地局 その他 軍用 その他 ・大分類：特徴点（素子） ・大分類：特徴点（モジュール） 中分類 小分類 中分類 小分類 半導体領域 ソース／エミッタ部 モノリシック集積回路 ドレイン／コレクタ部 MMIC チャネル／ゲート部 素子レベルでの混載 ドリフト／高抵抗部 回路 その他 その他 電極構造・配線構造 ソース／エミッタ部 パッケージ レイアウト ドレイン／コレクタ部 実装・ボンディング チャネル／ゲート部 封止・封緘 基板（ｐ型領域）とのコンタクトメタル 多チップ積層・一体化 その他 冷却方法 終端部 メサ・ベベル リード線・端子 フィールドプレート 回路 ガードリング その他 その他 パッシベーション 中間層 半導体層 バッファ層 その他 その他

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

・大分類：特徴点（製造プロセス） 中分類 小分類 細目 中分類 小分類 細目 GaN バルク結晶成 長 ウエハプロセス （前工程） 洗浄 気相法 成膜 HVPE 誘電体膜形成 MOCVD 金属膜形成 その他 その他 液相法 フォトリソグラフィ アモノサーマル法 エッチング フラックス法 イオン注入 その他 ｎ型形成 貼り合わせ ｐ型形成 剥離 分離用 その他 不純物の種類 バッファ層形成 その他 形成条件 熱処理 その他 多 段 階 工 程 （ プ ロ セスフロー） エ ピ 成 長 （ 半 導 体 層） その他 成長方法 表 面 ・ 形 状 加 工（切断、研磨 等） 切断 スパッタ・蒸着 研磨 気相成長 貼り合わせ 液相成長 その他 その他 ア セ ン ブ リ ー （後工程） マウンティング 基板との関係 ボンディング ホモエピ成長 ダイボンディング ヘテロエピ成長 ワイヤボンディング その他 その他 封止・封緘 その他 検査・診断 設 計 ・ シ ミ ュ レ ーション ・大分類：使用帯域の技術区分表 ・耐電圧の技術区分表 中分類 小分類 中分類 小分類 高周波デバイス分野 3MHz 未満 耐電圧 100V 以下（≦100V） 3≦ ＜30MHz 200V 級（100＜ ＜400V） 30≦ ＜300MHz 600V 級（400≦ ＜900V） 300MHz≦ ＜1GHz 1200V 級（900≦ ＜2000V） 1≦ ＜8GHz 3300V 級（2000≦ ＜4000V） 8≦ ＜75GHz 6600V 級（4000≦ ＜9000V） 75GHz≦ ＜1000GHz 10kV 以上（9000≦） 1THｚ以上 スイッチングデバイス分野 20kHz 以下 20＜ ＜100kHz 100≦ ＜300kHz 300kHz≦ ＜1MHz 1≦ ＜3MHz 3≦ ＜10MHz 10≦ ＜30MHz 30≦ ＜100MHz 100MHz 以上

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

日本国籍 884件 41.6% 米国籍 788件 37.1% 欧州国籍 300件 14.1% 中国籍 51件 2.4% 韓国籍 52件 2.4% 台湾籍 5件 0.2% その他_44件 2.1% 合計 2,124 件 46 61 71 78 94 133 160 _{154 151} 158 174 226 233 218 167 50 100 150 200 250 20 40 60 80 100 120 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 合 計 出 願 件 数 出願年（優先権主張年） 日本 米国 欧州 中国 韓国 台湾 その他 合計 出願人国籍（地域） 優先権主張 2000-2014年 日本 6,267件 31.5% 米国 5,653件 28.4% 欧州 2,210件 11.1% 中国 2,685件 13.5% 韓国 1,755件 8.8% 台湾 1,334件 6.7% 合計 19,904 件 682 808 762 923 1,0841,375 1,467 1,331 1,290 1,4661,647 2,108 2,134 1,755 1,072 500 1,000 1,500 2,000 2,500 100 200 300 400 500 600 700 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 合 計 出 願 件 数 出願年（優先権主張年） 日本 米国 欧州 中国 韓国 台湾 合計 出願先国（地域） 優先権主張 2000-2014年 第２節 全体動向調査 １．PCT 出願動向 出願人国籍（地域）別 PCT 出願件数推移及び出願件数比率を図 3-1 に示す。 PCT 出願件数の合計は 2,124 件で、2000 年から 2012 年までおおむね増加傾向である。 その中で、2005 年から 2006 年、2011 年から 2012 年の二つの時期に出願件数のピークが 見られる。また 2010 年から 2011 年には、特に日本国籍出願人による出願件数が増加し ている。 図 3-1 出願人国籍（地域）別 PCT 出願件数推移及び出願件数比率（出願年（優先権主張年）2000-2014 年） ２．全体動向 出願先国（地域）別出願件数推移及び出願件数比率を図 3-2 に示す。 出願件数の合計は 19,904 件で、このうち出願先国（地域）別で最も多いのは日本の 6,267 件で全体の 31.5％を占めている。次いで米国への出願が 5,653 件（28.4％）、中国 への出願が 2,685 件（13.5％）、欧州への出願が 2,210 件（11.1％）と続いている。 2010 年代に入り、特に中国への出願件数が相対的に増加している。 図 3-2 出願先国（地域）別出願件数推移及び出願件数比率（日米欧中韓台への出願、出願年（優 先権主張年）：2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で、全データを反映していない可 能性がある。

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

台湾 42 55 40 44 46 58 55 35 41 50 61 91 61 22 2 韓国 42 44 57 62 69 70 78 67 61 54 60 74 86 36 27 中国 27 37 53 59 108 80 90 95 108 134 142 138 106 48 36 欧州 62 44 51 54 51 59 56 35 31 44 40 31 19 9 1 米国 184 179 164 229 205 299 289 260 255 285 324 397 343 243 59 日本 108 157 136 181 210 221 285 252 263 296 299 296 150 46 17 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 出願先国 （地域） 出願年(優先権主張年） 優先権主張2000～2014年 日本 2,917件 29.0% 米国 3,715件 36.9% 欧州 587件 5.8% 中国 1,261件 12.5% 韓国 887件 8.8% 台湾 703件 7.0% 合計 10,070 件 日本国籍 10,351件 52.0% 米国籍 4,276件 21.5% 欧州国籍 2,171件 10.9% 中国籍 961件 4.8% 韓国籍 1,276件 6.4% 台湾籍 691件 3.5% その他_178件 0.9% 合計 19,904 件 682 808 ₇₆₂ 923 1,084 1,375 1,467 1,331 1,290 1,466 1,647 2,108 2,134 1,755 1,072 500 1,000 1,500 2,000 2,500 200 400 600 800 1,000 1,200 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 合 計 出 願 件 数 出願年（優先権主張年） 日本 米国 欧州 中国 韓国 台湾 その他 合計 出願人国籍（地域） 優先権主張 2000-2014年 出願先国（地域）別登録件数推移及び登録件数比率を図 3-3 に示す。 登録件数の合計は 10,070 件で、このうち出願先国（地域）別で最も多いのは米国の 3,715 件で全体の 36.9％を占めている。次いで日本の 2,917 件（29.0％）、中国の 1,261 件（12.5％）、韓国の 887 件（8.8％）と続いている。 図 3-3 出願先国（地域）別登録件数推移及び登録件数比率（日米欧中韓台での登録、出願年（優 先権主張年）：2000-2014 年） 注)調査時点で審査請求前や審査中の出願が存在するため、2014 年に近づくにつれて件数が減少することに 注意すること。 出願人国籍（地域）別出願件数推移及び出願件数比率を図 3-4 に示す。 出願人国籍（地域）別で最も多いのは日本国籍出願人の 10,351 件で全体の 52.0％を占 めている。次いで米国籍出願人による特許出願が 4,276 件（21.5％）、欧州国籍出願人に よる出願が 2,171 件（10.9％）と続いている。2011 年以降、中国籍出願人による出願件 数の増加傾向が見られる。 図 3-4 出願人国籍（地域）別出願件数推移及び出願件数比率（日米欧中韓台への出願、出願年 （優先権主張年）：2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

台湾 577 386 115 14 21 207 ₁₄ 韓国 570 295 173 6 668 27 16 中国 981 381 280 835 92 88 28 欧州 771 558 742 16 74 17 32 米国 2,221 2,111 573 67 300 313 68 日本 5,231 545 288 23 121 39 20 日本 米国 欧州 中国 韓国 台湾 その他 出願先国 （地域） 出願人国籍（地域） 出願先国（地域）別の出願人国籍（地域）別出願件数を図 3-5 に示す。 日本への出願件数は、日本国籍出願人による件数がほとんどを占め、次いで米国籍、 欧州国籍、韓国籍の出願人による件数と続いている。米国への出願件数は、日本国籍と 米国籍の出願人によるものが多数を占め、次いで欧州国籍、台湾籍、韓国籍の出願人に よるものが続いている。欧州への出願件数は、主に日本国籍、欧州国籍、米国籍の出願 人から各々ほぼ同規模の件数で出願されている。中国への出願件数は、日本国籍と中国 籍の出願人による出願件数が多数を占め、次いで米国籍、欧州国籍の出願人によるもの が続いている。韓国への出願件数は、韓国籍、日本国籍の出願人によるものが多く、次 いで、米国籍、欧州国籍の出願人によるものと続いている。台湾への出願件数は、日本 国籍、米国籍の出願人によるものが多く、次いで、台湾籍、欧州国籍の出願人によるも のが続いている。 図 3-5 出願先国（地域）別－出願人国籍（地域）別出願件数（日米欧中韓台への出願、出願年（優 先権主張年）：2000-2014 年） 日米欧中韓台への出願における出願先国（地域）別出願人国籍（地域）別出願件数収支 を図 3-6 に示す。 日本から米国、欧州、中国、韓国、台湾への各出願件数は、いずれも米国、欧州、中国、 韓国、台湾から日本への出願件数より多い。米国から各国（地域）への出願件数は、欧 州、韓国、台湾に対しては収支がほぼ拮抗しているが、中国への出願件数は中国から米 国への出願件数より多い。欧州から各国（地域）への出願件数は、中国、韓国、台湾への 出願件数が、中国、韓国、台湾から欧州への出願件数より多い。中国から各国（地域）へ の出願件数は、各国（地域）から中国への出願件数より少ない。韓国と台湾との間の出 願件数は、収支がほぼ拮抗している。 図 3-6 出願先国（地域）別－出願人国籍（地域）別出願件数収支（日米欧中韓台への出願、出願

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

日本国籍 5,231件 83.5% 米国籍 545件 8.7% 欧州国籍 288件 4.6% 中国籍 23件 0.4% 韓国籍 121件 1.9% 台湾籍 39件 0.6% その他 20件 0.3% 日 本への 出願 6,267件 日本国籍 771件 34.9% 米国籍 558件 25.2% 欧州国籍 742件 33.6% 中国籍 16件 0.7% 韓国籍 74件 3.3% 台湾籍 17件 0.8% その他 32件 1.4% 欧 州への 出願 2,210件 日本国籍 981件 36.5% 米国籍 381件 14.2% 欧州国籍 280件 10.4% 中国籍 835件 31.1% 韓国籍 92件 3.4% 台湾籍 88件 3.3% その他 28件 1.0% 中 国への出願 2,685件 日本国籍 570件 32.5% 米国籍 295件 16.8% 欧州国籍 173件 9.9% 中国籍 6件 0.3% 韓国籍 668件 38.1% 台湾籍 27件 1.5% その他 16件 0.9% 韓 国への 出願 1,755件 日本国籍 577件 43.3% 米国籍 386件 28.9% 欧州国籍 115件 8.6% 中国籍 14件 1.0% 韓国籍 21件 1.6% 台湾籍 207件 15.5% その他 14件 1.0% 台 湾への出願 1,334件 日本国籍 2,221件 39.3% 米国籍 2,111件 37.3% 欧州国籍 573件 10.1% 中国籍 67件 1.2% 韓国籍 300件 5.3% 台湾籍 313件 5.5% その他 68件 1.2% 米国への 出願 5,653件 545件 2,221件 981件 570件 771件 288件 573件 558件 295件 381件 67件 386件 23件 16件 280件 115件 173件 74件 121件 300件 92件 6件 88件 14件 17件 21件 _27件 39件 313件 577件 年（優先権主張年）：2000-2014 年） ３．出願人属性別出願動向 出願人国籍（地域）別－出願人属性別出願件数比率を図 3-7 に示す。日米欧韓国籍出 願人は、7 割以上が企業からの出願であるが、台湾籍は約半数、中国籍は約 3 分の 1 が企 業からの出願で、大学からの出願件数比率が大きくなっている。共同出願の属性別の内 訳を表 3-2 に示す。これによると、中国籍を除く各国籍（地域）出願人で企業と個人の 共同出願が多いが、日本国籍出願人は、企業と大学との共同出願が相当数あることが分 かる。

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

企業 8,544件 82.5% 大学 131件 1.3% 研究 機関 126件 1.2% 個人 23件 0.2% 共同 出願 1,527件 14.8% 合計 10,351件 企業 3,092件 72.3% 大学 401件 9.4% 研究 機関 30件 0.7% 個人 48件 1.1% 共同 出願 705件 16.5% 合計 4,276件 企業 1,535件 70.7% 大学 34件 1.6% 研究 機関 200件 9.2% 個人 12件 0.6% 共同 出願 390件 18.0% 合計 2,171件 企業 328件 34.1% 大学 311件 32.4% 研究 機関 182件 18.9% 個人 35件 3.6% 共同 出願 105件 10.9% 合計 961件 企業 912件 71.5% 大学 125件 9.8% 研究 機関 87件 6.8% 個人 10件 0.8% 共同 出願 142件 11.1% 合計 1,276件 企業 349件 50.5% 大学 137件 19.8% 研究 機関 38件 5.5% 個人 38件 5.5% 共同 出願 129件 18.7% 合計 691件 図 3-7 出願人国籍（地域）別－出願人属性別出願件数比率（日米欧中韓台への出願、出願年（優 先権主張年）：2000-2014 年） a）日本国籍出願人 b）米国籍出願人 c）欧州国籍出願人 d）中国籍出願人 e）韓国籍出願人 f）台湾籍出願人 表 3-2 共同出願の属性別内訳 日本国籍 米国籍 欧州国籍 中国籍 韓国籍 台湾籍 共同出願詳細 出願件数 出願件数 出願件数 出願件数 出願件数 出願件数 企 - 企 460 92 117 15 20 10 企 - 大 337 35 28 49 35 15 企 - 研 57 0 40 11 4 0 企 - 個 579 373 128 7 57 70 大 - 大 0 3 0 0 2 0 大 - 研 34 75 27 0 4 0 大 - 個 7 49 2 1 5 13 研 - 研 3 1 7 0 0 0 研 - 個 2 23 13 5 3 7 個 - 個 9 37 8 9 11 12 企 - 研 - 個 5 0 1 0 0 0 大 - 研 - 個 0 9 2 0 0 0 企 - 大 - 研 15 6 12 0 0 0 企 - 大 - 個 19 2 3 8 1 2 企 - 大 - 研 - 個 0 0 2 0 0 0 合計 1,527 705 390 105 142 129

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

バルク結晶 分野 4,835件 22.6% 高周波 デバイス 分野 2,756件 12.9% スイッチング デバイス 分野 3,996件 18.7% その他明記 無し 9,779件 45.8% その他明記無し 377 352 450 472 487 692 720 631 653 714 810 984 966 928 543 スイッチングデバイス分野 43 67 52 78 185 224 199 189 207 278 442 636 668 450 278 高周波デバイス分野 97 106 54 100 193 178 177 184 148 169 239 320 363 268 160 バルク結晶分野 183 330 227 313 335 396 445 436 361 405 307 368 362 221 146 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 技術区分 出願年(優先権主張年) 第３節 技術区分別動向 GaN パワーデバイスの特許出願動向を技術区分別に集計するに当たり、デバイス技術 とバルク結晶技術は全く異なる分野であること、さらに、デバイス技術においても高周 波デバイスとスイッチングデバイスでは技術内容が異なるという判断から、バルク結晶 分野、高周波デバイス分野、スイッチングデバイス分野に分けて技術区分別動向を調査 することとした。 高周波デバイス分野とスイッチングデバイス分野は、技術区分（基本）の中にどちら の分野に関する特許出願か、両方とも記載されているか、どちらとも明記されていない かを区分する項目を設け、両方とも記載されているものは両方の分野でカウントした。 バルク結晶分野は、特徴点（製造プロセス）の GaN バルク結晶成長の中の技術に該当す るものをカウントした。これらの出願件数推移と出願件数比率を図 3-8 に示す。これに よると、どの分野かが明記されておらず、GaN バルク結晶成長技術でもないために、どの 分野にも属さない特許出願が半数近くあることが分かった。このため、分野に分けない 出願動向（全体という）も集計することとした。 図 3-8 分野別出願件数推移及び出願件数比率（日米欧中韓台への出願、出願年（優先権主張年）： 2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。 分野別出願動向によると、バルク結晶分野の出願件数が最も多く、次いでスイッチン グデバイス分野、高周波デバイス分野の順となっている。出願件数の年次推移を見ると バルク結晶分野は、2001 年に 330 件となって以降、最高でも 2006 年の 445 件と大きな 増減は見られない。これに対して、高周波デバイス分野は、2000 年の 97 件から 2012 年 の 363 件まで大きく増加していることが分かる。スイッチングデバイス分野についても、 2000 年の 43 件から 2012 年の 668 件まで大きく増加している。

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

明記無し 565 632 608 685 698 904 1,061 897 841 865 997 1,096 1,162 895 586 横型 96 145 112 201 324 399 333 346 351 486 490 800 848 686 419 縦型 22 34 51 49 75 88 80 104 113 128 168 232 138 187 73 その他 15 13 32 19 13 17 21 15 36 28 17 38 57 22 17 明記無し 481 580 440 600 615 758 906 812 722 736 830 881 895 738 467 ダイオード 27 44 56 43 66 83 80 88 121 154 185 239 251 160 92 サイリスタ 1 4 25 2 12 5 7 2 13 8 5 30 18 4 1 MESFET 102 106 121 144 221 293 264 296 231 343 367 475 558 415 277 JFET 4 9 29 14 24 20 33 29 22 77 37 107 49 45 26 IGBT 9 2 1 3 10 14 12 11 16 22 42 58 76 46 34 MOSFET (MISFET) 67 72 127 135 200 287 240 206 258 335 387 710 546 588 312 バイポーラトランジスタ 39 40 52 52 48 58 43 31 30 21 31 34 85 15 22 その他 56 96 65 87 77 120 156 88 _{137 116 137 151 168 123 92} 明記無し 252 355 377 442 515 647 699 646 642 677 786 1,095 1,019 835 561 GaN on AlN 9 36 24 39 90 59 73 59 65 86 58 60 80 68 38 GaN on GaN 69 102 105 122 193 225 242 240 204 264 258 402 379 296 155 GaN on サファイア 277 290 219 218 284 333 304 353 288 324 374 495 516 353 246 GaN on SiC 169 _{180 130 226} 294 308 334 343 304 284 414 516 553 403 238 GaN on Si 159 180 102 151 220 245 297 339 293 374 441 660 708 581 293 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 技術区分 出願年（優先権主張年） １．全体の技術区分別動向 全体の技術区分（基本）について、出願件数の年次推移を図 3-9 に示す。基板の構成 では、調査対象期間初期には、GaN on サファイアが最も多く、2010 年以降は、GaN on SiC が GaN on サファイアを上回っている。GaN on Si は 2008 年以降、GaN on サファイ アを上回り、2009 年以降 GaN on SiC を上回っている。素子タイプでは、MOSFET（MISFET）、 MESFET の順に出願件数が多く、ダイオード、JFET と続いている。電流の向きでは、横型 は縦型の 4 倍以上と多い。 図 3-9 全体の技術区分（基本）別－出願件数推移（日米欧中韓台への出願、出願年（優先権主張 年）：2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。 全体の技術区分（応用分野）別出願件数の年次推移を図 3-10 に示す。比較的出願件数 が多い情報通信機器の中では、基地局が最も多く、携帯端末、レーダがこれに続いてい る。輸送機器の中では、自動車が最も多く、全ての応用分野の中でも自動車が最も多く なっている。年次推移については、自動車と鉄道が、2011 年から 2012 年にかけて大きく 増加し、電力一般、送配電システムも増加しているのに対し、これら以外の応用分野に 基 板 の 構 成 素 子 タイ プ 電 流 の 向 き

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

その他 2 1 1 1 7 11 2 8 16 6 13 軍用 5 1 14 9 11 2 3 9 19 5 ₃ 8 その他 1 1 2 1 10 10 8 1 7 5 基地局 6 15 7 9 22 33 25 38 13 27 21 55 35 29 20 携帯端末 19 9 _{12 4 12} 20 11 13 3 3 27 44 34 23 17 レーダ 6 24 4 1 11 27 6 13 9 2 7 30 10 15 15 ミリ波通信 5 4 1 7 23 6 3 4 10 12 11 10 サーバ・データセンタ 1 2 4 5 4 14 パソコン 2 1 5 1 1 7 1 2 2 6 13 情報通信機器一般 5 7 5 21 7 5 5 3 4 2 1 38 12 10 8 その他 4 2 1 1 3 1 映像機器 4 3 2 1 3 8 2 照明 5 2 1 10 6 3 7 2 空調機 2 3 9 6 13 4 6 家電機器 1 2 9 1 8 1 6 9 19 11 5 21 民生機器一般 11 1 2 1 3 1 6 5 5 9 6 1 その他 1 2 1 6 5 7 ワイヤレス給電 蓄電システム 1 1 5 2 1 送配電システム 3 1 7 7 7 5 12 12 2 発電システム 1 1 1 4 2 6 1 14 3 電力一般 6 4 1 4 1 18 11 9 7 19 8 22 31 3 4 その他 1 4 1 4 ロボット・工作機械 1 1 1 1 1 8 産業機器一般 5 3 ₂ 8 4 13 2 8 8 7 4 その他 2 5 1 航空・宇宙 1 2 14 9 8 2 2 3 2 14 11 8 3 4 鉄道 4 2 4 1 6 7 6 27 9 3 自動車 9 1 4 9 14 15 5 29 26 33 70 132 63 26 輸送機器一般 3 4 17 5 1 1 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 技術区分 出願年（優先権主張年） おいては、2011 年から 2012 年にかけての増加は見られない。 図 3-10 全体の技術区分（応用分野）別－出願件数推移（日米欧中韓台への出願、出願年（優先 権主張年）：2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。 輸 送 機 器 電 力 情 報 通 信 機 器 産 業 機 器 民 生 機 器

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

その他 33 22 4 2 7 軍用 41 10 33 5 その他 8 6 11 6 15 基地局 162 106 30 25 14 18 携帯端末 65 107 18 5 46 9 1 レーダ 16 97 9 21 35 2 ミリ波通信 32 39 11 14 サーバ・データセンタ 13 17 パソコン 10 27 1 1 2 情報通信機器一般 54 48 5 15 11 その他 9 3 映像機器 20 1 2 照明 22 8 6 空調機 36 1 1 5 家電機器 70 12 4 6 1 民生機器一般 36 6 6 1 2 その他 14 8 ワイヤレス給電 蓄電システム 9 1 送配電システム 8 30 14 2 2 発電システム 14 10 5 3 1 電力一般 88 30 21 9 その他 5 3 2 ロボット・工作機械 8 1 2 2 産業機器一般 43 13 5 3 その他 8 航空・宇宙 4 38 12 13 11 5 鉄道 58 2 6 3 自動車 300 57 20 15 32 11 1 輸送機器一般 6 ₂₂ 1 2 日本 米国 欧州 中国 韓国 台湾 その他 技術区分 出願人国籍（地域） 全体の技術区分（応用分野）別出願件数を、出願人国籍（地域）別に 1 枚のバブル図 にまとめて、図 3-11 に示す。日本国籍出願人は、自動車が最も多く、次いで基地局、電 力一般、家電機器、携帯端末の順となっている。米国籍出願人は、携帯端末、基地局、レ ーダが多く、次いで自動車となっている。韓国籍出願人は、携帯端末、レーダが多い。日 本国籍と欧州国籍出願人は、軍用が 0 件であるのに対し、米国籍出願人は 41 件、韓国籍 出願人は 33 件と出願件数が多い。 図 3-11 全体の技術区分（応用分野）別－出願人国籍（地域）別出願件数（日米欧中韓台への出 願、出願年（優先権主張年）：2000-2014 年） 輸 送 機 器 電 力 情 報 通 信 機 器 産 業 機 器 民 生 機 器

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

その他 10 1 3 14 1 4 7 パッケージ外 6 1 2 2 5 2 7 8 9 27 43 43 19 16 パッケージ内 1 1 1 1 1 6 16 12 22 11 37 30 38 22 リード線・端子 1 6 2 4 8 3 4 13 20 8 9 その他 1 6 6 4 1 4 1 構造 1 16 20 17 17 15 8 23 22 42 24 11 材料 9 11 3 15 5 11 1 2 冷却方法一般 4 14 1 2 3 1 4 6 2 4 2 2 その他 2 1 4 10 8 1 回路 1 6 6 12 6 21 14 34 39 60 43 14 カスコード接続 1 2 1 2 1 2 30 39 40 16 ゲートドライバ混載 1 8 1 1 8 6 18 6 14 スタック型 3 2 3 1 3 18 16 7 8 平置き型 7 6 12 6 14 5 14 47 15 51 21 28 多チップ積層・ 一体化一般 1 2 3 2 1 11 6 25 10 5 その他 5 1 3 2 2 9 5 ケーシング 1 5 2 1 4 11 10 15 7 モールド 9 6 10 1 3 1 20 14 25 29 5 封止・封緘一般 1 4 4 8 6 実装・ボンディング 17 2 9 18 8 4 15 20 55 35 35 20 その他 9 6 6 1 配線技術 8 9 17 2 10 6 10 34 6 9 実装基板 7 6 1 7 1 17 16 13 6 17 レイアウト一般 1 5 3 4 1 3 3 8 5 1 その他 4 1 4 1 7 3 8 1 _{8 9 23} 4 回路 3 4 1 14 14 6 16 25 27 19 57 59 38 27 素子レベルでの混載 16 13 6 23 20 25 26 32 24 30 59 82 62 69 39 MMIC 2 2 7 20 10 10 11 4 3 15 33 15 50 12 モノリシック集積回路 一般 1 7 1 4 2 1 12 9 7 1 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 技術区分 出願年（優先権主張年） 全体の技術区分（特徴点・モジュール）について、出願件数の年次推移を図 3-12 に示 す。モノリシック集積回路の素子レベルでの混載及び回路の出願件数が多い。パッケー ジでは、実装・ボンディング、多チップ積層・一体化、冷却方法、回路の出願件数が多 い。この図の中に幾つかの回路の項目があるが、回路の項目は相対的に件数が多い傾向 にある。年次推移の項目間の比較においては、大きな特徴は見られない。 図 3-12 全体の技術区分（特徴点・モジュール）別－出願件数推移（日米欧中韓台への出願、出 願年（優先権主張年）：2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。 多 チ ッ プ 積 層 ・ 一 体 化 モ ノ リ シ ッ ク 集 積 回 路 冷 却 方 法 回 路 パ ッ ケ ー ジ レ イ ア ウト 封 止 ・ 封 緘

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

10kV以上（9000≦） 15 4 4 1 6600V級（4000≦ ＜9000V） 4 15 1 3300V級（2000≦ ＜4000V） 1 6 2 4 15 1 1200V級（900≦ ＜2000V） 1 5 2 2 4 1 11 20 3 8 600V級（400≦ ＜900V） 2 1 1 1 4 3 4 13 24 1 6 9 200V級（100＜ ＜400V） 2 1 1 1 1 2 3 17 1 100V以下（≦100V） 1 15 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 使用帯域（耐電圧） 出願年（優先権主張年） 10kV以上（9000≦） 1 2 4 6600V級（4000≦ ＜9000V） 1 3300V級（2000≦ ＜4000V） 1 1 5 2 3 1200V級（900≦ ＜2000V） 1 2 6 6 6 4 1 3 8 22 6 600V級（400≦ ＜900V） 2 1 11 7 19 10 7 4 19 29 27 9 200V級（100＜ ＜400V） 2 2 4 13 1 5 7 3 13 18 6 100V以下（≦100V） 2 4 1 5 1 2 7 4 7 1 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 使用帯域（耐電圧） 出願年（優先権主張年） 全体の技術区分（耐電圧）別の出願件数推移について、縦型デバイスと横型デバイス に分けて図 3-13 に示す。 縦型デバイスの場合は、3300V 級以上も多く出願されており、10kV を超えるものが 20 件以上あるが、横型デバイスの場合は、3300V 級以上のものはまばらである。年代ととも に徐々に耐電圧の分布が高い方にシフトしているのではないかと考えて年次推移の集計 を行ったが、明確な変化は認められなかった。 図 3-13 全体の技術区分（耐電圧）別－出願件数推移（日米欧中韓台への出願、出願年（優先権 主張年）：2000-2014 年） (a) 縦型デバイスの耐電圧別出願件数 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。 (b) 横型デバイスの耐電圧別出願件数 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

その他 7 55 28 70 38 46 63 72 26 87 50 61 35 34 22 低コスト・製造容易化・歩留 り向上 55 68 60 81 114 188 172 212 163 165 125 147 169 68 57 成長速度向上 8 7 2 37 23 18 9 28 8 8 18 20 8 7 3 大口径化 6 10 8 21 26 6 15 28 10 8 25 10 17 17 5 平坦化 1 16 5 8 17 12 26 17 16 12 9 29 19 7 13 結晶配向制御 38 8 9 18 21 8 20 6 14 14 14 1 11 2 4 欠陥減少 58 150 109 67 74 89 131 55 99 87 50 72 59 68 28 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 技術区分 出願年(優先権主張年) その他 402 91 129 20 44 1 7 低コスト・製造容易化・ 歩留り向上 994 241 268 87 169 53 32 成長速度向上 145 33 15 7 4 大口径化 135 48 ₇ 7 ₁₀ 2 3 平坦化 116 32 8 1 41 8 1 結晶配向制御 111 46 13 1 17 欠陥減少 669 196 195 28 70 25 13 日本 米国 欧州 中国 韓国 台湾 その他 技術区分 出願人国籍（地域） ２．バルク結晶分野の技術区分別動向 バルク結晶分野における技術区分（課題）別出願件数の年次推移を図 3-14 に示す。最 も出願件数が多いのは低コスト・製造容易化・歩留り向上で、次いで欠陥減少である。 図 3-14 バルク結晶分野における技術区分（課題）別－出願件数推移（日米欧中韓台への出願、 出願年（優先権主張年）：2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。 バルク結晶分野における技術区分（課題）別の出願件数を、出願人国籍（地域）別に図 3-15 に示す。日米欧中韓台共に、欠陥減少、低コスト・製造容易化・歩留り向上が多い。 図 3-15 バルク結晶分野における技術区分（課題）別－出願人国籍（地域）別出願件数（日米欧 中韓台への出願、出願年（優先権主張年）：2000-2014 年） 基 板 基 板

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

明記無し 56 38 13 24 45 72 71 90 41 46 73 82 93 87 42 横型 37 58 38 68 141 101 102 86 104 117 143 228 258 171 116 縦型 5 10 5 9 7 5 4 8 5 6 26 14 17 10 4 その他 1 1 1 1 4 2 4 1 4 3 明記無し 50 19 10 10 37 60 40 51 36 30 54 30 58 52 26 ダイオード 5 4 3 1 1 8 11 10 6 9 24 21 36 10 8 サイリスタ 1 1 5 ₁₀ MESFET 26 48 33 53 98 77 74 107 62 98 117 162 206 95 85 JFET 5 10 5 1 1 7 3 19 3 5 9 10 6 IGBT 1 1 5 1 1 1 1 8 7 4 MOSFET (MISFET) 14 26 7 21 62 51 69 39 53 53 84 177 105 130 61 バイポーラトランジスタ 8 14 9 20 10 13 12 7 8 6 11 38 8 10 その他 13 25 11 17 24 19 7 14 10 15 20 51 17 21 明記無し 12 11 14 32 55 57 65 63 31 54 96 106 132 92 60 GaN on AlN 2 19 2 1 33 19 11 8 13 10 15 18 34 9 4 GaN on GaN 9 26 8 6 51 42 42 38 28 42 34 82 99 59 31 GaN on サファイア 42 53 16 19 65 53 51 68 52 69 45 134 129 63 55 GaN on SiC 26 67 14 49 89 55 75 82 81 75 88 157 159 86 69 GaN on Si 33 47 5 17 73 32 43 61 50 61 73 154 147 123 54 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 技術区分 出願年（優先権主張年） ３．高周波デバイス分野の技術区分別動向 高周波デバイス分野における技術区分（基本）別出願件数推移を図 3-16 に示す。基板 の構成では、GaN on SiC、GaN on Si、GaN on サファイアの順に出願件数が多く、GaN on GaN、GaN on AlN と続いている。年次推移については、各構成とも同様の傾向を示し、 2003 年から 2012 年まで、GaN on SiC の件数が最も多くなっている。素子タイプでは、 MESFET、MOSFET（MISFET）の順に出願件数が多く、バイポーラトランジスタ、ダイオード と続いている。電流の向きでは、横型は縦型の 10 倍以上と多い。 図 3-16 高周波デバイス分野における技術区分（基本）別－出願件数推移（日米欧中韓台への出 願、出願年（優先権主張年）：2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。 基 板 の 構 成 素 子 タイ プ 電 流 の 向 き

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

その他 2 8 2 14 14 22 21 15 6 12 16 13 9 8 低コスト・製造容易化・ 歩留り向上 22 9 9 26 7 8 14 19 13 22 31 36 23 30 17 その他 1 3 2 1 10 1 4 10 3 7 7 TDDB 2 1 10 1 4 4 ヒステリシス抑制 5 1 電流コラプスの抑制 6 5 1 2 1 11 6 5 6 2 21 11 9 しきい値変動の抑制 11 2 6 9 1 6 信頼性・長寿命化一般 5 2 9 7 8 4 7 6 14 36 18 11 11 小型化・軽量化・集積化 3 2 3 7 8 1 4 5 2 8 14 27 14 8 電磁波対策 3 3 1 寄生素子対策 4 4 1 1 9 2 温度変化対策 4 3 6 4 2 4 2 6 11 14 12 8 4 ノーマリーオフ化 1 5 3 6 8 12 12 28 45 18 4 大電流対応 3 1 2 17 9 3 1 3 6 1 3 4 高速化・高周波化 11 15 14 18 30 23 31 25 12 25 20 37 40 50 29 その他 3 1 4 1 8 10 7 6 6 4 4 7 9 11 7 オン抵抗低減 2 7 2 4 4 4 12 10 10 6 16 14 13 14 スイッチング損失低減 11 1 2 3 7 低損失一般 1 5 9 1 7 12 5 6 15 24 19 3 3 その他 1 1 1 3 3 12 10 2 4 短絡耐量 2 1 4 2 7 1 1 2 6 4 アバランシェ耐量 4 4 5 1 1 6 5 5 3 高耐圧・高破壊耐量一般 7 1 2 1 11 6 13 9 12 25 14 23 49 24 10 その他 7 1 11 13 5 8 1 7 9 5 7 3 9 1 低コスト・製造容易化・ 歩留り向上 5 3 2 28 27 19 32 2 10 34 8 17 2 3 成長速度向上 1 1 1 大口径化 1 3 1 3 平坦化 1 1 14 1 5 2 7 12 15 6 結晶配向制御 6 2 1 17 1 1 1 欠陥減少 25 26 7 3 1 9 11 13 12 2 2 10 6 18 7 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 技術区分 出願年（優先権主張年） 高周波デバイス分野における技術区分（課題）別出願件数推移を図 3-17 に示す。基板 の中では、低コスト・製造容易化・歩留り向上の出願件数が最も多く、次いで欠陥減少 が多くなっている。デバイス・モジュールの中では、高速化・高周波化が最も多く、次い で低コスト・製造容易化・歩留り向上が多くなっている。高速化・高周波化は、全出願デ ータを反映していない可能性のある 2013 年の件数においても、2012 年に比べて増加し ている。 図 3-17 高周波デバイス分野における技術区分（課題）別－出願件数推移（日米欧中韓台への出 願、出願年（優先権主張年）：2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。 基 板 高 耐 圧 ・ 高 破 壊 耐 量 信 頼 性 ・ 長 寿 命 化 デ バ イ ス ・ モ ジ ュ ー ル 低 損 失

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

その他 1 パッケージ外 6 4 1 11 7 5 パッケージ内 1 1 5 7 5 1 8 2 8 7 リード線・端子 1 6 1 2 その他 6 構造 6 1 5 6 3 6 7 6 5 材料 2 1 冷却方法一般 14 1 その他 4 3 回路 2 4 1 3 5 16 3 20 1 カスコード接続 1 1 1 16 4 1 ゲートドライバ混載 1 1 4 スタック型 5 1 平置き型 1 3 4 4 22 3 6 多チップ積層・ 一体化一般 1 2 その他 1 ケーシング 1 1 1 モールド 5 2 封止・封緘一般 1 4 実装・ボンディング 1 2 3 5 3 6 3 その他 6 配線技術 1 7 8 2 2 13 3 実装基板 1 7 1 1 5 1 1 レイアウト一般 1 その他 2 1 6 3 3 7 1 回路 1 1 14 6 2 8 5 3 5 3 3 1 3 素子レベルでの混載 16 6 1 14 3 10 1 7 4 4 11 20 19 14 8 MMIC 2 12 5 7 7 2 3 5 15 5 20 10 モノリシック集積回路 一般 1 2 1 2 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 技術区分 出願年（優先権主張年） 高周波デバイス分野における技術区分（特徴点・モジュール）別出願件数推移を図 3-18 に示す。モノリシック集積回路の素子レベルでの混載、パッケージの多チップ積層・ 一体化、及び回路に関する出願件数が、他の項目と比較して多くなっている。モノリシ ック集積回路では、調査期間の前半、後半で出願件数の差は大きくないが、パッケージ では、前半より、後半の出願件数が多くなっている。 図 3-18 高周波デバイス分野における技術区分（特徴点・モジュール）別－出願件数推移（日米 欧中韓台への出願、出願年（優先権主張年）：2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。 多 チ ッ プ 積 層 ・ 一 体 化 モ ノ リ シ ッ ク 集 積 回 路 冷 却 方 法 回 路 パ ッ ケ ー ジ レ イ ア ウト 封 止 ・ 封 緘

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

明記無し 6 35 28 28 38 82 74 68 64 85 161 147 233 131 94 横型 30 17 19 42 123 127 104 95 105 136 183 342 361 239 153 縦型 7 17 7 9 25 19 23 28 40 62 99 152 74 86 33 その他 1 3 2 4 3 15 11 9 明記無し 5 13 3 22 23 53 33 50 44 40 94 52 132 65 54 ダイオード 6 12 18 5 31 34 24 20 41 61 85 159 126 57 50 サイリスタ 11 1 6 5 2 2 1 7 5 29 11 3 MESFET 16 28 20 32 85 92 103 65 49 100 138 206 215 147 107 JFET 5 11 19 3 4 4 5 31 16 75 15 21 8 IGBT 1 1 5 8 6 8 11 17 25 42 47 36 19 MOSFET (MISFET) 15 13 13 11 48 57 54 64 79 102 175 287 237 227 116 バイポーラトランジスタ 1 10 3 11 7 18 4 13 6 2 6 11 31 4 7 その他 3 20 3 2 4 21 21 9 20 23 38 36 71 26 21 明記無し 10 7 8 32 38 77 47 57 92 104 199 277 306 191 147 GaN on AlN 17 4 8 22 22 20 7 11 19 11 25 40 20 11 GaN on GaN 2 19 15 10 58 63 60 48 29 70 84 167 161 109 41 GaN on サファイア 26 51 33 21 92 76 41 85 51 82 98 175 188 80 69 GaN on SiC 12 32 26 26 107 78 85 85 65 76 134 210 205 129 81 GaN on Si 8 33 16 7 102 67 62 72 68 75 126 239 243 161 82 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 技術区分 出願年（優先権主張年） ４．スイッチングデバイス分野の技術区分別動向 スイッチングデバイス分野における技術区分（基本）別出願件数推移を図 3-19 に示す。 基板の構成では、GaN on Si、GaN on SiC、GaN on サファイアの順に出願件数が多く、 GaN on GaN、GaN on AlN と続いている。年次推移については、どの構成も同様の傾向を 示し、2011 年以降、GaN on Si の件数が最も多くなっている。素子タイプでは、MOSFET （MISFET）、MESFET、ダイオードの順に出願件数が多い。電流の向きでは、横型は縦型の 3 倍以上と多い。素子タイプと電流の向きに関する年次推移には、特に注目すべき特徴は 見られない。 図 3-19 スイッチングデバイス分野における技術区分（基本）別－出願件数推移（日米欧中韓台 への出願、出願年（優先権主張年）：2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。 基 板 の 構 成 素 子 タイ プ 電 流 の 向 き

本編

要約

第１部

第２部

第３部

第４部

第５部

資料編

第６部

その他 1 1 5 12 11 7 20 19 25 54 24 7 低コスト・製造容易化・ 歩留り向上 2 1 6 6 5 21 5 7 9 24 44 75 51 46 24 その他 2 3 6 12 3 6 8 8 12 9 TDDB 7 1 1 5 10 1 8 3 ヒステリシス抑制 電流コラプスの抑制 3 3 7 8 7 9 4 12 9 19 19 16 しきい値変動の抑制 10 4 1 2 11 6 15 2 信頼性・長寿命化一般 9 6 13 1 1 7 16 18 46 38 15 16 小型化・軽量化・集積化 6 11 1 24 10 2 9 17 10 14 29 33 28 17 電磁波対策 2 2 寄生素子対策 10 2 1 8 1 1 温度変化対策 3 2 1 1 10 5 10 9 7 22 18 33 23 14 ノーマリーオフ化 2 3 29 25 27 23 29 28 94 91 43 29 大電流対応 3 3 1 33 17 5 2 9 12 22 11 18 19 高速化・高周波化 7 6 1 7 14 1 8 4 15 13 16 21 15 その他 1 4 14 3 3 7 4 12 11 20 14 11 オン抵抗低減 1 2 5 2 11 4 19 14 23 30 31 36 29 35 15 スイッチング損失低減 1 1 1 8 5 19 22 22 20 11 低損失一般 1 13 6 5 1 11 15 25 34 9 17 その他 1 1 4 9 1 2 3 24 19 3 2 8 短絡耐量 1 2 1 1 7 3 4 15 3 1 アバランシェ耐量 7 2 13 10 9 4 11 4 13 19 2 19 16 9 高耐圧・高破壊耐量一般 2 2 14 15 21 32 31 8 32 46 44 86 99 59 25 その他 3 1 4 3 3 1 1 9 6 7 19 8 10 低コスト・製造容易化・ 歩留り向上 5 1 3 20 17 14 36 5 8 29 18 17 5 3 成長速度向上 8 2 1 大口径化 1 1 1 平坦化 1 1 7 1 5 1 4 12 3 27 7 結晶配向制御 4 1 7 5 2 1 1 欠陥減少 7 32 10 6 2 9 28 5 8 16 18 21 7 12 6 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 技術区分 出願年（優先権主張年） スイッチングデバイス分野における技術区分（課題）別出願件数推移を図 3-20 に示す。 基板の中では、欠陥減少の出願件数が最も多く、次いで低コスト・製造容易化・歩留り 向上が多くなっている。デバイス・モジュールの中では、高耐圧・高破壊耐量が最も多 く、信頼性・長寿命化、ノーマリーオフ化、低コスト・製造容易化・歩留り向上と続いて いる。年次推移については、課題の項目全般において、スイッチングデバイス分野全体 と同様の傾向であるが、2010 年から 2011 年にかけて、ノーマリーオフ化の増加が顕著で ある。 図 3-20 スイッチングデバイス分野における技術区分（課題）別－出願件数推移（日米欧中韓台 への出願、出願年（優先権主張年）：2000-2014 年） 注)2013 年以降はデータベース収録の遅れ、PCT 出願の各国移行のずれ等で全出願データを反映していない 可能性がある。 基 板 高 耐 圧 ・ 高 破 壊 耐 量 信 頼 性 ・ 長 寿 命 化 デ バ イ ス ・ モ ジ ュ ー ル 低 損 失