解讀三星集團(tuán)在石墨烯領(lǐng)域的專利布局狀況和趨勢(shì)

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

　　Young Il 為首的兩大研究團(tuán)隊(duì)。其中，以 Choi Jae Young 為首的研究團(tuán)隊(duì)側(cè)重于 CVD 方法，以 Song Young Il 為首的研究團(tuán)隊(duì)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(tuán)最活躍的石墨烯發(fā)明人，其領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也是申請(qǐng)最早、涉足領(lǐng)域最多的團(tuán)隊(duì)。他的研究生涯大致可分為兩個(gè)階段。第一階段(2007~2008 年)是他在三星先進(jìn)技術(shù)研究院任項(xiàng)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(xué)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(xué) Hong Byung Hee 教授的合作，兩人的主要研究成果在申請(qǐng)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(dòng)。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(duì)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(tuán)隊(duì)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(qiáng)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(dǎo)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)主要致力于大尺寸石墨烯的化學(xué)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(tuán)隊(duì)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(gè)團(tuán)隊(duì)在化學(xué)氣相沉積技術(shù)上一脈相承，而在時(shí)間分布和研發(fā)重點(diǎn)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(biāo)與其沉積時(shí)的工藝參數(shù)、設(shè)備密切相關(guān)，影響因素復(fù)雜。若想在實(shí)際生產(chǎn)中達(dá)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(dāng)?shù)臋C(jī)械設(shè)計(jì)、加工和調(diào)試能力。一項(xiàng)技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工廠，必然要經(jīng)歷從小型試驗(yàn)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(fēng)險(xiǎn)高。因此，許多企業(yè)不愿承擔(dān)上述風(fēng)險(xiǎn)，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(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。首先，三星集團(tuán)實(shí)力雄厚，研發(fā)投入巨大，能夠?yàn)槭┊a(chǎn)業(yè)化提供資金支持;其次，三星 Techwin 的前身是三星精密機(jī)械株式會(huì)社，后又涉足航空發(fā)動(dòng)機(jī)以及火炮等精密制造業(yè)，具有深厚的機(jī)械加工背景和技術(shù)儲(chǔ)備，由它負(fù)責(zé)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(dú)特優(yōu)勢(shì)。

　　就這樣，三星電子完成前期工藝探索，三星 Techwin 接著進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化，三星沒有因?yàn)槿耸伦儎?dòng)、領(lǐng)域切換等原因延遲石墨烯的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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(shì)完成了一次“漂亮轉(zhuǎn)身”。

　　四、對(duì)我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的啟示

　　1. 以市場(chǎng)為導(dǎo)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(zhǎng)時(shí)間的政策和資金的扶持才能達(dá)到市場(chǎng)自我循環(huán)的能力。目前，我國與美國、韓國、日本在重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域分布和申請(qǐng)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(zhǎng)，受政策因素影響更大，而在創(chuàng)新主體上以研究機(jī)構(gòu)為主。

　　作為該領(lǐng)域全球最大投資人，三星集團(tuán)本身是一家跨國企業(yè)集團(tuán)，研發(fā)方向更加側(cè)重于市場(chǎng)自由競(jìng)爭(zhēng)度更高、市場(chǎng)需求傳導(dǎo)性更強(qiáng)的電子領(lǐng)域。眾所周知，市場(chǎng)需求是影響技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的主要因素，市場(chǎng)內(nèi)生因素會(huì)引發(fā)對(duì)新技術(shù)、新功能和新應(yīng)用的需求。像三星集團(tuán)這樣的跨國公司技術(shù)實(shí)力較強(qiáng)且具有長(zhǎng)遠(yuǎn)判斷力，通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的變革性創(chuàng)新，會(huì)努力開發(fā)出能夠?yàn)槠鋷眍I(lǐng)先于同業(yè)競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)并成為全新市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者的同時(shí)，也獲得了市場(chǎng)的先機(jī)。這些公司在選擇技術(shù)研發(fā)方向時(shí)也會(huì)優(yōu)先考慮市場(chǎng)需求、容量以及技術(shù)復(fù)雜度等因素，技術(shù)復(fù)雜度越高，市場(chǎng)需求和容量越大的技術(shù)往往是他們的首選目標(biāo)。

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

　　2. 進(jìn)行全產(chǎn)業(yè)鏈布局，實(shí)現(xiàn)上、下游積極互動(dòng)

　　三星集團(tuán)對(duì)整個(gè)石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行了全面的布局和保護(hù)，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(xué)氣相沉積為主，涵蓋了氣相沉積、轉(zhuǎn)移、后處理等多個(gè)重要環(huán)節(jié)。而設(shè)備則與制備方法相對(duì)應(yīng)，進(jìn)行了同步保護(hù)。此外，涉及應(yīng)用的申請(qǐng)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(shì)企業(yè)的布局重點(diǎn)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(huì)阻礙上、下游環(huán)節(jié)的聯(lián)系和互動(dòng)。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牧希⑶以诔杀竞托阅苌喜徽純?yōu)勢(shì)，上述銷售困難的問題就更加突出;同時(shí)，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(dāng)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(jìn)產(chǎn)品和后處理技術(shù)的動(dòng)機(jī)和方向，長(zhǎng)期缺乏市場(chǎng)的反饋循環(huán)，上、下游技術(shù)銜接就會(huì)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(jìn)，上游制備可能淪為人力或資金密集型產(chǎn)業(yè)，價(jià)值鏈向下游應(yīng)用傾斜，上游生產(chǎn)企業(yè)會(huì)逐漸陷入低附加值、低成本的惡性循環(huán)，對(duì)整個(gè)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(dāng)鼓勵(lì)優(yōu)勢(shì)企業(yè)學(xué)習(xí)借鑒三星經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)適當(dāng)延伸產(chǎn)業(yè)鏈，向下游開發(fā)邁進(jìn)。

　　3. 鼓勵(lì)建立區(qū)域產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，積極合作，形成技術(shù)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)

　　三星集團(tuán)的 484 項(xiàng)申請(qǐng)來自于多達(dá) 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(jìng)爭(zhēng)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(jì)劃，合理分配資金和研發(fā)資源，避免重復(fù)、低效投入，在技術(shù)上還可以相互促進(jìn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

　　從我國的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，石墨烯優(yōu)勢(shì)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(dú)與三星、IBM 等國際巨頭競(jìng)爭(zhēng)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(jī)構(gòu)可以建立區(qū)域產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)、研發(fā)和專利資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，逐漸形成技術(shù)和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，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(jìn)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(dá)，而蘇州、南京等地的科研機(jī)構(gòu)密集，基礎(chǔ)研究能力強(qiáng)，具有很好的互補(bǔ)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(dú)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(tuán)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)。從研發(fā)成果和進(jìn)度上看，三星集團(tuán)在石墨烯領(lǐng)域整個(gè)產(chǎn)業(yè)布局上也是煞費(fèi)苦心，不僅具有清晰、統(tǒng)一的遠(yuǎn)景規(guī)劃，在具體實(shí)施上也做到了循序漸進(jìn)，重點(diǎn)突破，尤其是在自己所擅長(zhǎng)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(dāng)積極借鑒三星集團(tuán)在戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展中的經(jīng)驗(yàn)，走出一條符合我國國情的特色發(fā)展之路。