卡脖子技术专利分析简报

高岩 钱诚 吴建能

常州市科技资源统筹服务中心 江苏常州 213000； 江苏佰腾科技有限公司 江苏常州 213000

一、卡脖子技术专利分析目的意义

关键核心技术问题关系我国经济社会高质量发展与国家安全的重大战略问题。准确判断科技发展趋势、甄选出关系全局和长远发展的“卡脖子”关键核心技术是补齐高技术产业短板、是解决关键核心领域“卡脖子”难题的首要任务，对优化我国科技创新资源配置、提升科技支撑能力具有重大意义。围绕“卡脖子”技术名称结合专利文献，对35项“卡脖子”名称进行关键词拓展与专利分类组合形成专利检索式，通过专利检索式检索采集35项“卡脖子”技术相关专利信息。本分析简报将从“卡脖子”技术相关专利的区域分布角度对专利信息进行统计分析，从专利视角进行分析描述，发现自身技术短板，为着力攻克“卡脖子”问题提供参考建

议。

二、卡脖子技术专利国内分析

卡脖子技术领域共计571276件相关专利，其中国内申请专利477628件，占比达到83.6%，从全国七大区域分布统计分析看，35项“卡脖子”技术领域相关专利数量最多的是华东地区，相关专利数量占比42%，其次为华南地区占比24%，华东和华南地区为沿海经济发达地区，由于技术研发和技术积累需要有资金和人才的支持，说明这两个地区的政策和研发投入资金较多。其中华北地区的激光雷达相关专利技术和西北地区的航空设计软件相关专利技术也比较突出，说明了华北地区在微电子通讯技术，以及西北地区在航空、航天科学技术方面有研究成果积累，这两个地区在这两个方面具有技术突破的可能性。

图 1 全国七大区域专利分布统计

从全国各省及直辖市分析看，广东省、北京市和江苏省卡脖子专利数量位居前三。广东省110025件专利占比达到23%，其次北京市和江苏省数量相当，分别占比15%和14%。从区域分布图分析结果看，专利申请量较大的地区经济和技术较为发达，这些地区的企业和高校具有较强的研发能力和经济基础。

图 2 专利申请量排名前十地区

国内卡脖子技术领域相关专利分布如下图，聚集比较明显，集中分布在核心算法以及芯片领域。核心算法拥有的专利数量最多达到181234件，占卡脖子技术专利总量的38%，其次是芯片相关专利117730件，占比25%。操作系统、ITO靶材、高端电容电阻、手机射频器件、微球、数据库管理系统等领域的专利量相当，申请数量均在1万件以上，占比高于3%。

图 3 卡脖子技术专利领域分布

核心算法领域相关专利共计181234 件，2018年至2020年国内每年申请量均突破3万件。地域分布最多的省为广东省，拥有42198件专利占比23%。分布最多的市为北京市，拥有39081件专利占比21%。其中企业的专利量173703件，占比达95%； 高校、科研机构专利量6677件，占比3.7%。从统计结果分析看，广东省技术研发能力强，北京市技术研发水平领先。华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司在核心算法技术领域研发能力很强，国家电网公司、百度、京东、中国电力科学研究院在核心算法领域的科研实力也较有优势。

在算法领域中机器人核心算法专利量仅4780件，占算法领域2.6%。沈阳新松机器人自动化股份有限公司机器人算法专利46件位居首位，国网山东省电力公司电力科学研究院、华南理工大学机器人算法研究实力也较为领先。近3年来，国内机器人算法专利申请量、授权量均稳步上升，2019年申请量突破千件，2020年授权率较前两年有较大幅度提升。随着近两年机器人产业的发展和从事机器人相关业务的企业主体也在不断增加，所以相关机器人算法类专利数量也会随之增加，但是其中核心算法专利技术还是掌握在几家领头羊手中，其他相关企业也没有形成有效的核心专利凝聚。

图 4 2018-2020年机器人算法专利申请和授权

芯片领域相关专利共计117730 件，地域分布最多的省为广东省，拥有31622件专利占比27%，其次是江苏省20344件占比17%，分布最多的市为上海市，拥有10722件相关专利占比9%。企业申请的芯片相关专利量116377件，占比达98%，从统计结果分析看，广东省和江苏省的芯片相关技术研发实力强。江苏长电科技股份有限公司芯片相关专利1033件位列首位，华为技术有限公司、中兴通讯股份有限公司在芯片相关技术领域研究中也处于国内领先地位。经过多年的技术积累，国内企业初步具备了与国际领先企业竞争合作的技术基础和知识产权基础，企业的的专利数量增加了很多，主要是来自国家的政策扶持和资金支持，但是我们的在芯片的核心技术领域和市场占有率，与国际领先企业相比还存在较大差距，特别在芯片的精度和高速光电芯片中还是存在空白。

三、卡脖子技术专利江苏省分析

江苏省共有卡脖子技术相关专利66576件，主要分布在苏州、南京、无锡市、常州市。其中苏州市22813件卡脖子技术专利占全省总量的34%，南京市15145件专利占比23%，无锡市10618件专利占比16%，常州市4709件专利占比7%。

图 5 江苏省卡脖子专利区域分布

从江苏省内13个地市的35项“卡脖子”技术相关专利数量排行前10的技术领域分析看，苏州市、南京市、无锡市在芯片和核心算法相关技术专利排名都在前3位，表明这些地市的在尤其在芯片技术相关相关领域积累了较多的专利技术和投入了较多的科研经费，其中苏州以将近8000件芯片相关专利排名第一。苏南经济和技术较为领先，相对苏北地市除南通以外，其他地市的各个“卡脖子”技术领域的相关专利数量均不超过500件，表明这些地市的经济研发投入和技术积累还较大的提升空间，特别是基础性研究及专利成果的保护。

从江苏省内35项“卡脖子”技术领域相关专利与国内相关专利进行对比分析看，江苏省在铣刀、高强度不锈钢、锂电池隔膜、环氧树脂、真空蒸镀机、高压共轨系统、高端轴承钢、超精密抛光工艺技术领域中相关专利占比为20%以上，说明在材料科学、机械工程、能源科学技术领域中有一定基础技术研究形成了知识产权成果，但在材料领域中的超高性能方面，生产设备方面还有欠缺存在差距，成本优势不明显，需要在现有基础上加大投入研究。

图 6 江苏省卡脖子技术专利领域占比统计

从省内“卡脖子”相关专利分析看，有芯片、核心算法、高端电容电阻、ITO靶材、微球、光刻胶、铣刀、环氧树脂、数据库管理系统、操作系统、手机射频器件、医学影像设备元器件、主轴承13个技术领域中相关专利占比为93%，其中核心算法和芯片技术领域相关专利占比59%，其中芯片专利20339件占比31%，核心算法领域18490件占比28%，剩余重型燃气轮机、高端焊接电源、高强度不锈钢、激光雷达、锂电池隔膜、高端轴承钢、光刻机、超精密抛光工艺、燃料电池关键材料、航空设计软件、水下连接器、扫描电镜、高压柱塞泵、真空蒸镀机、高压共轨系统、触觉传感器、航空钢材、iCLIP技术、航空发动机短舱、核心工业软件、适航标准、透射式电镜22个技术领域相关专利占比7%，表明这些领域中存在技术空白。

图 7 江苏省卡脖子专利技术领域分布

四、卡脖子技术专利常州市分析

常州市“卡脖子”技术相关专利申请量4709件，地域分布较为集中，主要集中在新北区和武进区，其中新北区申请“卡脖子”相关专利的申请人有570多家，申请的专利量占比42%，武进区申请“卡脖子”相关专利的申请人有450多家，申请专利量占比31%。常州市的这两个地区工业企业较多，企业的技术研发能力和专利积累的数量较多。

图8 常州市卡脖子专利区域分布

从全市“卡脖子”相关专利分析看，有芯片、铣刀、核心算法、高端电容电阻、微球、ITO靶材、锂电池隔膜、主轴承、环氧树脂、操作系统、光刻胶、数据库管理系统、医学影像设备元器件、激光雷达、手机射频器件、主轴承15个技术领域中相关专利占比为95%，其中芯片、铣刀和核心算法技术领域相关专利占比55%，其中芯片专利986件占比21%，铣刀领域822件占比17%，核心算法领域798件占比17%。

图9 常州市卡脖子专利技术领域分布

从相关专利数量看出，常州的在芯片相关技术领域中申请专利较多，并且拥有10件以上的发明专利企业有21家，同时也表明了常州在电子、通信与自动控制技术科学方面有了基础性研究和技术成果积累，同样有技术积累还有铣刀和核心算法相关技术领域，拥有核心算法相关专利10件以上的发明专利的企业有15家。

图 10 常州市芯片、铣刀、核心算法10件以上发明专利数量及申请人数量统计

图 11 芯片、铣刀、核心算法申请专利大于10件企业名单

剩余高端焊接电源、重型燃气轮机、高强度不锈钢、高端轴承钢、超精密抛光工艺、高压柱塞泵、燃料电池关键材料、光刻机、扫描电镜、高压共轨系统、水下连接器、真空蒸镀机、航空设计软件、航空钢材、触觉传感器、核心工业软件、航空发动机短舱、iCLIP技术、适航标准、透射式电镜等20个技术领域相关专利占比为5%，表明这些技术领域中在常州地区积累相关专利较少。

从“卡脖子”的芯片、核心算法、铣刀、锂电池隔膜四个技术领域中，对比常州与南京、苏州、无锡、南通四个地市分析看，常州市的铣刀技术领域相关专利数量在省内位列第一位。常州市的核心算法技术领域关专利数量和芯片技术领域相关专利数量，分别位列江苏省内第四位和第五位，与苏州、无锡、南京、南通的核心算法技术领域关专利数量和芯片技术领域相关专利数量对比差异明显。

图12 与省内南京、苏州、无锡、南通“卡脖子”专利技术领域对比

五、分析结论

1、从“卡脖子”技术相关专利申请区域分析结果，“卡脖子”技术相关专利主要集中在华东、华南、华北三个地区，这三个地区主要集聚在江苏、浙江、山东、上海，广东、福建和北京这些省市，这些地区的企业研发能力和专利产出较多，并且集聚了国内行业领域知名企业和国内研究较多的高校，以华为技术有限公司、中兴通讯股份公司、国家电网公司、京东方科技、中芯国际为代表的企业占据了前端，以清华大学、北京大学、上海交大、东南大学、浙江大学、华南理工大学为代表的高校产出较多的相关专利技术成果。

2、从江苏和常州的相关专利数量分析看，江苏“卡脖子”技术相关专利总量位于全国第三位，常州市共有“卡脖子”技术相关专利4709件，专利总量在江苏省内位列第四位，涉及芯片、铣刀、核心算法、高端电容电阻、微球、ITO靶材等领域卡脖子技术及相关周边技术研究。在常州市所涉及的“卡脖子”技术专利中，铣刀和锂电池隔膜相关技术专利较为突出，表明常州市在材料科学、冶金工程技术、金属材料方面有较多的技术积累，在新型高能量转化与存储技术方面有先进技术成果，相对于南京、苏州、无锡、南通有技术优势，并形成了知识产权，可以与周边省市地区技术开展合作，共同提升产业技术领域研发能力，特别是铣刀方面有较多的技术积累，可以做技术合作，到上海、浙江、广东经济发达地区寻找合适单位进行产学研合作。

常州虽然在“卡脖子”技术相关专利有一定的基础，在芯片和核心算法方面的技术需要迎头赶上，加大研发投入，加强国内高校、研究机构合作，引进相关技术和人才并落地常州，争取与省内的南京、苏州、无锡并驾齐驱。

常州与北京、上海、广东地区相比较“卡脖子”技术专利数量和研究水平还有较大差距，建议从北京、上海、广东引进ITO靶材、高端电容电阻、微球、光刻胶、环氧树脂、主轴承等微电子技术、通信技术、高分子材料、金属材料、能源科学技术等方面与高校研究机构进行技术引进和合作，增强常州在“卡脖子”技术研发实力，建议常州市政府部门加大政策扶持力度，引进人才，引导企业加大研发投入，充分发挥自主创新优势与引进吸收先进技术，树立研发品牌效应，增强研发能力，以把握核心技术攻克“卡脖子”问题，为实现科技创新与战略发展提供源动力。

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