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芯片类专利申请挖掘探讨

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一、芯片技术基本概念
提到“芯片”,很多人都会想到“半导体”和“集成电路”,那么“芯片”、“半导体”和“集成电路”这三者之间到底存在什么区别和联系呢,笔者在介绍“芯片”类专利挖掘之前,想先和大家回顾一下三者的概念。

01 半导体

是指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料,常见的有硅、锗、砷化镓。

半导体不仅包含了集成电路和芯片,也包含所有的二极管、三极管、晶体管等。

02 集成电路

是把电路小型化的方式,英文名字是integrated circuit,简称IC。其主要是利用光刻、刻蚀技术将晶体管、微型电容、电阻、电感及线路布局在一小块晶圆上,最后进行封装。

集成电路按产品种类可以分成四大类:微处理器,存储器,逻辑器件,模拟器件。按照电路属性可以分为:模拟集成电路、数字集成电路和混合信号集成电路。

03 芯片

称微电路、微芯片,是指内含集成电路的硅片,体积很小,常常是手机、电脑等电子设备的一部分。

芯片是集成电路的载体,也是集成电路的主要表现方式。在谈起CPU、GPU、存储器时,常把集成电路称作芯片。

从三者的概念可以看出,半导体的范围十分庞大,它包含了集成电路和芯片,而集成电路的范围要大于芯片,三者关系大致可以总结为:半导体 > 集成电路 > 芯片。

本文所探讨的芯片类专利挖掘,实际上包含了对半导体、集成电路、和芯片三种挖掘对象的专利挖掘。


二、芯片技术研发思路

以下仅以三种挖掘对象中的芯片挖掘为例进行具体介绍,对半导体和集成电路的挖掘方式类似。

在确定了挖掘对象后,笔者总结出芯片技术的主要研发思路为:


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图1

如图1所示,芯片技术的研发思路主要包括以下四个阶段:

第一阶段

功能(电机控制)阶段:确定所研发的芯片需要实现的主要功能;

第二阶段

器件选型阶段:根据要研发的功能选择合适的元器件类型;

第三阶段

电路设计阶段:对选择的元器件进行电路设计;                 

第四阶段

装配加工阶段:以所设计出的电路为基础,进行装配加工。


三、芯片技术挖掘策略

在确定了针对芯片技术的研发思路后,就可以基于研发思路中包括的不同研发阶段,制定与上述不同研发阶段相对应的挖掘策略,以找到潜在专利点。

对于第一阶段,主要是从对芯片进行控制以“实现相应功能的角度”进行挖掘,而“实现相应功能的角度”又可以包括控制芯片的工作原理、控制芯片的处理逻辑以及控制芯片的应用三个维度。

维度一,在对控制芯片的工作原理进行专利挖掘时,主要是确定芯片技术的输入输出部分和各控制部分,以及各控制部分的功能及信号走向,从而从整体上把握芯片功能并对芯片功能进行分解。

例如,在挖掘时主要关注:芯片接收来自外部设备的输入信号,并通过内部处理逻辑对这些信号进行处理和解码;然后,它会生成相应的输出信号,这些信号会被发送到外部设备,以控制它们的运行。

维度二,在对控制芯片的处理逻辑进行专利挖掘时,由于处理逻辑通常是通过编程实现的,因此需要确定程序员所编写的特定的指令或代码以进行芯片控制,而程序员所编写的特定的指令或代码可以作为潜在的专利点进行涉及计算机软件方面的专利挖掘。

维度三,在对控制芯片的应用进行专利挖掘时,由于控制芯片的应用非常广泛,因此可以从芯片所涉及的应用中发现能够帮助设备或系统实现自动化控制、运动控制、传感器数据处理等功能的技术手段,并根据上述技术手段的改进点发现潜在专利点以进行专利挖掘。

对于第二阶段,主要是从器件选型原则的角度进行专利挖掘。

在进行芯片设计时,需要依照芯片预实现的功能选择合适型号的器件,而工程师通常依据的器件选型原则包括:a、普遍性原则:即所选的元器件要是被广泛使用验证过的,尽量少使用冷门、偏门芯片,减少开发风险;b、高性价比原则:即在功能、性能、使用率都相近的情况下,尽量选择价格比较好的元器件,降低成本;c、采购方便原则:即尽量选择容易买到、供货周期短的元器件;d、持续发展原则:即尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件;e、可替代原则:即尽量选择pin to pin兼容芯片品牌比较多的元器件;f、向上兼容原则:即尽量选择以前老产品用过的元器件;g、资源节约原则:即尽量用上元器件的全部功能和管脚。

由于芯片的元器件选型过程是对各个因素考量的折衷,因此在工程师进行思考之后,为了实现芯片的特定功能而对多个特定元器件进行选择时,所选择的特定元器件之间的相互组合和配合,就有可能在某一个方面产生与现有技术不同的潜在专利点。因此,在进行专利挖掘的时候,可以从器件选型过程中考量因素出发,对工程师加以引导。

对于第三阶段,在电路设计当中,主要从对已有电路结构改变的角度来发现潜在专利点,而电路结构改变具体又可以分为以下四种:电路设计时,相对于已有电路结构来说是否增加了新的元器件/模块、是否对已有器件/模块作了替换,是否在保持原有功能不变的情况下减少了元器件/模块、以及是否改变了已有元器件/模块的连接关系等。具体地:

假设已有电路结构中,包括A、B、C、D、E五个元器件/模块,上述五个元器件/模块的连接关系如图2a所示。

对于增加新的元器件/模块而产生的潜在专利点,可以是在已有电路结构的基础上,为了满足某种特定功能的需要而增加一个元器件/模块,该增加的元器件/模块使得能够解决一定的技术问题并达到相应的技术效果,其中在A和C中增加元器件/模块的示意图参见图2b;

或者,为了满足某种特定需要,在元器件/模块选择过程中,采用一个新的元器件/模块来替换原有元器件/模块,其中采用新的元器件/模块替换原有元器件/模块C的方式如图2c所示;

再或者,为了实现某种目的(例如减小芯片的尺寸),通过适当减少已有电路的元器件/模块,而相比于未减少元器件/模块的已有电路来说能够达到近乎相同的技术效果。其中如图2d所示,通过在已有电路中删除了已有元器件/模块C,并适当调整了已有各个元器件/模块的连接关系,从而在保持原有功能不变的基础上,设计出了更简洁的电路。

亦或如图2e所示,相比于如图2a所示的已有电路来说,新的电路设计在已有元器件/模块的基础上,改变了部分元器件/模块的连接关系,而解决了一定的技术问题并达到了相应的技术效果。

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这四种对于现有技术的电路结构的改变,都可以作为潜在专利点进行专利挖掘。

对于第四阶段,在设计出完整电路结构的基础上,还可以考虑完整电路结构在装配加工过程中是否有安装流程或者硬件结构方面的改进。

例如半导体在装配加工过程中,从电路各器件的安装工序、材料选择、器件和材料之间的组合方式等方面入手,以找到潜在专利点。

注意到,芯片领域通常具有:(1)单个的结构模块和单个的工艺步骤一般都是现有常见的(公知常识),(2)每个结构和工艺步骤对应的技术效果都是可预期的,以及(3)技术方案与技术效果之间有强关联的特点。

因此,在挖掘出潜在专利点之后,还需要注意围绕潜在专利点,挖掘与专利点有关的具体功能、与具体功能相关的技术参数、专利点周围的其他元器件/模块之间的具体连接关系、工艺步骤和工艺时序等等各细节特征,以及各细节特征之间的紧密结合方式,以使得各细节特征相辅相成共同解决一个技术问题,而并非仅找出发明点本身,以期在找到专利点的同时,还能使所挖掘的专利尽量具备专利法规定的创造性。



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