解讀三星集團在石墨烯領域的專利布局狀況和趨勢
下面以 CVD 技術為例,介紹各研發(fā)團隊間是如何進行技術銜接和相互協(xié)作的。三星集團中與 CVD技術相關的研究團隊主要是以 Choi Jae Young 和 Song
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201703/345559.htmYoung Il 為首的兩大研究團隊。其中,以 Choi Jae Young 為首的研究團隊側重于 CVD 方法,以 Song Young Il 為首的研究團隊則側重于 CVD 設備。
(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,其領導的研發(fā)團隊也是申請最早、涉足領域最多的團隊。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研究院任項目經理期間,研究方向更側重于石墨烯的制備,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 研究員晉升部門經理后,研究對象趨于多元化,并主要以石墨烯應用為主。從技術路線上看,Choi Jae Young 團隊使用了單片基底沉積石墨烯,這種技術可以制備出具有一定強度、層數(shù)可控的高質量石墨烯薄膜,但其尺寸仍然不能滿足顯示器制造領域的要求,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設備的研究。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”轉移裝置。這一技術可以連續(xù)大規(guī)模生產高質量、大面積的石墨烯薄膜,滿足了石墨烯工業(yè)化應用的基本要求。
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)、設備密切相關,影響因素復雜。若想在實際生產中達到控制目的,不僅要增加前期工藝研發(fā)投入,還要具備相當?shù)臋C械設計、加工和調試能力。一項技術從實驗室走向工廠,必然要經歷從小型試驗裝置到大型工業(yè)設備的轉變,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,從而在新技術產業(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儲備,由它負責石墨烯薄膜設備以及密切相關的工藝過程研究,則是充分發(fā)揮了三星 Techwin 在加工制造領域的獨特優(yōu)勢。
就這樣,三星電子完成前期工藝探索,三星 Techwin 接著進行產業(yè)化,三星沒有因為人事變動、領域切換等原因延遲石墨烯的產業(yè)化進程,反而利用技術研發(fā)的不同階段和子公司各自優(yōu)勢完成了一次“漂亮轉身”。
四、對我國石墨烯產業(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)略新興產業(yè),石墨烯產業(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、日本在重點應用領域分布和申請主體上存在明顯差異。在應用方面,我國更加側重材料、新能源領域,這些領域產業(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為主。
作為該領域全球最大投資人,三星集團本身是一家跨國企業(yè)集團,研發(fā)方向更加側重于市場自由競爭度更高、市場需求傳導性更強的電子領域。眾所周知,市場需求是影響技術發(fā)展趨勢的主要因素,市場內生因素會引發(fā)對新技術、新功能和新應用的需求。像三星集團這樣的跨國公司技術實力較強且具有長遠判斷力,通過對現(xiàn)有技術的變革性創(chuàng)新,會努力開發(fā)出能夠為其帶來領先于同業(yè)競爭者并且可以獲得超額利潤的技術,這使其在創(chuàng)立了全新市場并成為全新市場領導者的同時,也獲得了市場的先機。這些公司在選擇技術研發(fā)方向時也會優(yōu)先考慮市場需求、容量以及技術復雜度等因素,技術復雜度越高,市場需求和容量越大的技術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領域的發(fā)展動向值得重點關注;另一方面,培育企業(yè)、或企業(yè)與科研機構聯(lián)合成為創(chuàng)新主體,對于提高資金使用效率、推動石墨烯產業(yè)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實 意義。
2. 進行全產業(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業(yè)鏈進行了全面的布局和保護,包括上游的制備方法、設備以及下游應用。上游的制備方法以化學氣相沉積為主,涵蓋了氣相沉積、轉移、后處理等多個重要環(huán)節(jié)。而設備則與制備方法相對應,進行了同步保護。此外,涉及應用的申請比例最高,囊括了電子、材料、能源等諸多熱門領域。
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,下游應用布局少且領域單一,并未形成完整的“一體化”產業(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)輸送產品和服務,在缺少下游應用企業(yè)的情況下,上游生產企業(yè)的產品銷售就可能出現(xiàn)問題,尤其是石墨烯產品在大多數(shù)應用領域屬于替代材料,并且在成本和性能上不占優(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,在缺少下游應用企業(yè)的情況下,石墨烯產品在應用當中出現(xiàn)的技術問題就無法得到有效反饋,上游企業(yè)也沒有改進產品和后處理技術的動機和方向,長期缺乏市場的反饋循環(huán),上、下游技術銜接就會被阻斷。
隨著石墨烯制備技術的逐漸成熟和產業(yè)推進,上游制備可能淪為人力或資金密集型產業(yè),價值鏈向下游應用傾斜,上游生產企業(yè)會逐漸陷入低附加值、低成本的惡性循環(huán),對整個石墨烯產業(yè)的健康發(fā)展不利。因此,從產業(yè)發(fā)展的角度考慮,應當鼓勵優(yōu)勢企業(yè)學習借鑒三星經驗,根據(jù)自身優(yōu)勢適當延伸產業(yè)鏈,向下游開發(fā)邁進。
3. 鼓勵建立區(qū)域產業(yè)聯(lián)盟,積極合作,形成技術和競爭優(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,在技術上還可以相互促進,取長補短。
從我國的產業(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)和研究機構可以建立區(qū)域產業(yè)聯(lián)盟,實現(xiàn)產業(yè)、研發(fā)和專利資源優(yōu)勢互補,逐漸形成技術和競爭優(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)新與技術研發(fā)基地。這些為石墨烯技術開發(fā)無錫石墨烯產業(yè)發(fā)達,而蘇州、南京等地的科研機構密集,基礎研究能力強,具有很好的互補性,這為建立區(qū)域合作和產業(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)石墨烯產業(yè)聯(lián)盟和全球領先的石墨烯產業(yè)基地。
三星集團在新興技術研發(fā)領域表現(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域整個產業(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域。我國企業(yè)也應當積極借鑒三星集團在戰(zhàn)略新興產業(yè)技術發(fā)展中的經驗,走出一條符合我國國情的特色發(fā)展之路。
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