RF弾性波フィルター：特許情勢の分析 (2024年)

当レポートでは、世界のRF弾性波フィルター市場における最新の特許情勢について分析し、公開特許の時系列変化や、主要技術別 (SAW、BAWなど)・特許出願国別の傾向、特許の法的地位などのIP動向、主要企業のIPプロファイル、中国国内の詳細動向、といった情報を取りまとめてお届けいたします。

主な特長

• PDF：110枚以上のスライド
• Excelファイル：11,300件以上の特許ファミリー
• 世界の特許動向：特許公開件数の時系列推移、特許出願国など、
• 主な特許譲受企業と新規参入企業：サプライチェーンのセグメント別
• 主要企業のIPポジションと特許ポートフォリオの相対的な充実度
• 中国のエコシステムへのフォーカス
• 主要技術のIP分析
  • SAW (表面弾性波) フィルター
  • BAW (バルク弾性波) フィルター
  • LBAWフィルター (XBARを含む)
  • 音響フィルタを使用したマルチプレクサおよびRF FEM (フロントエンドモジュール)
• 最近の主要イノベーションへのフォーカス：SAW、BAW、複合圧電基板など
• 主要企業および中国の新規参入企業のIPプロファイル (特許ポートフォリオの概要、技術的カバー範囲、地理的カバー範囲など)
• 当レポートで分析したすべての特許を含むExcelデータベース (特許区分、最新のオンラインデータベースへのハイパーリンクを含む) 。

広帯域向け新規ソリューションの必要性

1990年代以降、音響フィルター産業は、低帯域用の弾性表面波 (SAW) フィルターと高帯域用の弾性表面波 (BAW) フィルターの2つの主要技術に分かれてきました。この市場と企業は確立されており、その製品・技術・ノウハウは大規模かつ強力な知的財産 (IP) ポートフォリオによって保護されていました。村田製作所とスカイワークスはSAW特許をリードし、ブロードコムはBAW特許をリードしていました。携帯電話サービスとネットワークの拡大により、周波数帯域は徐々に広く、高くなっています。例えば、5G用途では、サブ 6GHz帯 (例：3.3～3.8GHz (B78)、3.3～4.2GHz (B77)、4.4～5.0GHz (B79)) のほか、ミリ波帯 (例：24.25～29.5GHz (B257、B258、B261)、37～40GHz (B260)) の周波数が必要となります。より高い周波数に到達することは課題の一部で、もう一つの課題は、より高い周波数で機能するだけでなく、より広い絶対帯域幅と相対帯域幅を提供するRFフィルターを提供することです。

現在、SAWとBAWデバイスは3GHz以下の帯域の要件を満たしています。しかし、3～5GHz帯となると、多くの問題が生じています。SAWデバイスは電極の幅をますます狭くする必要があり、その結果、損失が大きくなり、パワーハンドリングが低下し、リソグラフィのコストが高くなります。BAWデバイスも同様に、圧電結合が比較的小さく、必要性の高い広帯域幅をサポートする能力が不足しています。したがって、損失・電力・熱問題、3GHzを超える帯域幅のニーズに対応する新しいソリューションが魅力的となります。

こうした制約を克服するため、各企業は新技術を探しています。新しいソリューションには、電気音響結合特性を高めるためにScAlNまたはScドープAlN圧電膜を用いたBAWの開発が含まれます。一方、新しい複合基板の開発は、SAW分野に新たな扉を開いました。最後に、横方向励振BAW (LBAW) 技術も競争に参入しました。

多くの企業は、この進化をこの有利な市場に参入する好機と捉え、5G向け次世代RFフィルターの次期プロバイダーになることを明確に望んでいます。このように、新規参入企業だけでなく既存企業も熾烈な競争に参入しており、IPはその戦略を支える主要なツールとなり得ます。さらに、米国対中国の技術競争は、中国における国家的サプライチェーンの発展につながりました。こうした要素が積み重なり、非常にダイナミックで競争の激しい業界になっています。

このような状況において、RF弾性波フィルター特許情勢レポートは、現在の知的財産活動を理解し、それらが企業の市場戦略をどのようにサポートできるかを理解することを目的としています。25,000件以上の特許を分析することで、各企業がどのように知的財産を活用し、その地位を確保するか、あるいは新たな市場シェアを獲得するかについて独自の見解が得られます。

主要動向、主要企業のIPポジション、IP戦略の理解

当レポートでは、SAWフィルタ、BAWフィルタ、およびそれらを使用したマルチプレクサとRFフロントエンドモジュールに関連する11,000件以上の特許ファミリー (発明) を手作業で抽出し、世界の現在のIP情勢の傾向と動向を概観します。特許分析を通じて、各企業のポジションをサプライチェーンに沿って説明し、IPポートフォリオを強化するための戦略を明らかにし、他社の特許活動や営業の自由を制限する能力を強調し、有望な新規企業を特定し、将来のIPリーダーを予測します。さらに当レポートは、有望な技術に関する各企業のIPポジションを理解することができます。新技術の開発に携わる主要企業を特定し、これらの課題に対処するための主な解決策を説明しています。

当レポートでは、SAWとBAWのIP情勢に大きな違いがあることが浮き彫りになっています。一方では、SAWフィルターの開発は高い成熟度に達しており、IP企業はモジュール設計とフィルターアーキテクチャに目を向け始めています。特定分野に特化したイノベーターがIP情勢を支配しており、挑戦するのは難しいと思われます。一方、BAWのIP情勢は激しい競合が特徴です。BroadcomとTaiyo Yudenの特許活動が最近減少していることと、AlScN圧電層の台頭が相まって、多数の中国系企業と既存のSAW企業にとって見逃せない新たな機会が生まれつつあります。

中国のIP企業のポジションと戦略は？

当レポートでは、中国の主要企業の現在のIPポジションを把握することができます。

当レポートでは、最も注目すべき中国の特許権者を特定し、彼らが国内のサプライチェーンを確立するためにどのようにIPを発展させているかについて、初めて分析します。さらに、IP分析を通じて、特許を海外に拡大することで国際的なIP戦略を実施している中国系企業を特定します。最後に、最も注目すべき中国系企業の特許活動について包括的に調査し、近年のその技術進歩について分析します。

IPは新しいフィルター技術の開発をどのようにサポートできるのか？

5Gの要件が、いくつかの新技術の開発につながっています。最も顕著なのは、フィルターに使用される基板と材料に関するものです。複合圧電基板とAlScNは、要件を満たすための最も有望な技術の2つになりました。これらの技術に関連する特許を出願することが、今後10年間に技術を確保するために必要と思われます。KnowMadeは、この特定のIPセグメントの情勢について初めて分析し、どの企業が最も強力なIPポートフォリオを持っているかを調査します。

主要企業のIPプロファイル

このセクションでは、主要企業 (Murata/Resonant、Skyworks、Qualcomm、Taiyo Yuden、Samsung Electro-Mechanics、ROFS Microsystem、Akoustis、Qorvo、Kyocera、Wisol) および中国の新規IP企業 (MEMSonics、EpicMEMS、StarShine、Sanan IC、Sappland Microelectronics) が保有するIPポートフォリオに焦点を当てています。

便利なExcel特許データベース

当レポートには、分析で分析したすべての特許を収録した広範なExceデータベースも含まれています。この便利な特許データベースは、多基準検索が可能で、特許公開番号、更新済みオンラインデータベースへのハイパーリンク (原文、法的ステータスなど)、優先日、タイトル、要約、特許譲受人、セグメント (SAW、BAW、LBAW/XBAR、マルチプレクサ、それらを使用したRF FEM) が含まれています。

当レポートで言及されている企業 (一部)

Murata、Taiyo Yuden、TDK Epcos、Skyworks、Kyocera、Qualcomm、Broadcom、Hitachi、Toshiba、Toyo Communication Equipment、Samsung Electro Mechanics、Qorvo、Seiko Epson、Oki Electric Industry、LG Innotek、NDK、NEC、Epson Toyocom、Sanyo Electric、Samsung Electronics、NGK Insulators、Philips、Intel、Japan Radio、Nokia、Thales、Advanced Saw Products、Motorola、Wisol、Ube Industries、Mitsubishi Electric、Sumitomo Electric Industries、LG Electronics、China Electronics Technology (CETC)、Alps Electric、Tianjin University、Toko、Sappland Microelectronics Technology、Zenith Radio、Texas Instruments、Sony、Intellectual Ventures Holding、Resonant、STMicroelectronics、Institute of Acoustics - Chinese Academy of Sciences、Mitsubishi Materials、CEA、Shoulder Electronics、など。

目次

イントロダクション

エグゼクティブサマリー

特許情勢：概要

• SAWフィルター
• サマリー
  • 特許の公開件数：時系列変化
  • 主要な特許譲受人のランキング
  • 主要なIP企業：タイムライン
  • 現在の特許の法的状態：主要なIP企業別
  • 有効な特許の地理的範囲：主要なIP企業別
  • 特許譲受人のIPリーダーシップと2019年以降の進化
• BAWフィルター (FBAR・SMR)
  • サマリー
  • 特許の公開件数：時系列変化
  • 主要な特許譲受人のランキング
  • 主要なIP企業：タイムライン
  • 現在の特許の法的状態：主要なIP企業別
  • 有効な特許の地理的範囲：主要なIP企業別
  • 特許譲受人のIPリーダーシップと2019年以降の進化
  • 特許訴訟
• LBAWフィルター (XBARを含む)
  • 定義
  • 特許の公開件数：時系列変化
  • 主要な特許譲受人のランキング
  • 主要なIP企業：タイムライン
  • 現在の特許の法的状態：主要なIP企業別
  • 有効な特許の地理的範囲：主要なIP企業別
  • RFフィルター回路とアーキテクチャ (マルチプレクサーなど)
  • 特許の公開件数：時系列変化
  • 主要な特許譲受人のランキング
  • 現在の特許の法的状態：主要なIP企業別
  • 有効な特許の地理的範囲：主要なIP企業別
  • 特許譲受人のIPリーダーシップと2019年以降の進化
• 中国のエコシステム
  • サマリー
  • SAWフィルタのサプライチェーンにおける、中国のIP企業の位置
  • 中国の主要な特許譲受人
  • 海外でのIP戦略を持つ中国系企業と、国内でのIP戦略を持つ中国系企業
  • 中国で最も確立された外国IPプレーヤー

最近の主なイノベーション

• SAWRFフィルターの最近の技術革新
• BAWRFフィルターの最近の技術革新
• 複合圧電基板
  • 主要IP企業：特許出願国別
  • 特許に記載されている主な接着プロセス (スマートカット、接着、有機接着剤など)
  • 特許に記載されている主な支持基板
• BAWフィルター用AのlScN圧電層
  • ScドーピングおよびAlScN成長に関する主な特許譲受人
  • IPのダイナミクスと特許の現在の法的地位

主要企業のIPプロファイル

• Murata/Resonant、Skyworks、Qualcomm、Taiyo Yuden、Samsung Electro-Mechanics、ROFS Microsystem、Akoustis、Qorvo、Kyocera、Wisol、中国の新規参入IP企業 (MEMSonics、EpicMEMS、StarShine、Sanan IC、Sappland Microelectronics)

結論

KEY FEATURES:

• PDF>110 slides
• Excel file>11,300 patent families
• Global patenting trends, including time evolution of patent publications, countries of patent filings, etc.
• Main patent assignees and IP newcomers in the different segments of the supply chain.
• Key players' IP position and the relative strength of their patent portfolio.
• Focus on the Chinese ecosystem.

• IP analysis of the main technologies:
  • SAW filters
  • BAW filters
  • LBAW filters (incl. XBAR)
  • Multiplexers & RF FEM using acoustic filters

• Focus on recent key innovations for SAW, BAW, composite piezoelectric substrates, etc.
• IP profile of key players and Chinese newcomers (patent portfolio overview, technical coverage, geographical coverage, etc.)
• Excel database containing all patents analyzed in the report, including patent segmentations and hyperlinks to an updated online database.

The need of new solutions for high bands

Since the 1990's, the acoustic filter industry has been divided into two main technologies: surface acoustic wave (SAW) filters for the lower bands and bulk acoustic wave (BAW) filters for the higher bands. This market and the players were well-established, and their products, technologies, and know-how were protected by large and strong intellectual property (IP) portfolios. Murata and Skyworks were leading the SAW patent landscape, while Broadcom was leading the BAW one. The expansion of cell phone services and networks drove the need for progressively wider and higher frequency bands. 5G applications, for instance, require frequencies in the sub-6GHz range (e.g., 3.3-3.8 GHz (B78), 3.3-4.2 GHz (B77), 4.4-5.0 GHz (B79)) as well as mm-wave bands (e.g., 24.25-29.5 GHz (B257, B258, B261), 37-40 GHz (B260)). While reaching higher frequencies is one part of the challenge, the other part is to provide RF filters that not only work at higher frequencies, but also offer wider absolute and relative bandwidths.

Currently, SAW and BAW devices fulfill the requirements for bands below 3GHz. However, when it comes to the 3-5 GHz range, numerous issues arise. SAW devices require increasingly narrower electrodes, which result in higher losses, reduced power handling, and more expensive lithography. BAW devices likewise have relatively small piezoelectric coupling and lack the capacity to support the wider bandwidths required. Therefore, new solutions that address losses, power, thermal issues, and bandwidth needs above 3 GHz will be attractive.

To overcome these limitations, players are looking for new technologies. New solutions include the development of BAW with a ScAlN or Sc-doped AlN piezoelectric film in order to enhance the electroacoustic coupling characteristic. On the other hand, the development of new composite substrates has opened new doors for the SAW segment. Last, laterally excited BAW (LBAW) technology has also entered the race.

Many players have seen this evolution as a good opportunity to enter this lucrative market and explicitly desire to be the upcoming provider of the next generation of RF filters for 5G. Newcomers as well as established players have thus entered a fierce race in which IP can be a major tool to support their strategy. Furthermore, the US vs. China technology battle has led to the development of a national supply chain in China. All these elements are adding up to result in a very dynamic and competitive industry.

In this context, the RF Acoustic Wave Filters Patent Landscape report aims to understand the current IP activities and how they can support the market strategies of players. The analysis of more than 25,000 patents offers a unique view of how players can leverage their IP to secure their position or conquer new market shares.

Understanding the main trends, the key players' IP position and IP strategy

In this report, we have manually selected more than 11,000 patent families (inventions) related to SAW filters, BAW filters, and multiplexers and RF front-end modules using them, and provide a general overview of today's IP landscape global trends and dynamics. Through patent analysis, we describe the position of players along the supply chain, unveil their strategies to strengthen their IP portfolio, highlight their capability to limit other firms' patenting activity and freedom-to-operate, identify promising new players, and forecast what would be the future IP leaders. Furthermore, this report provides an understanding of players' IP position on promising technologies. The main players involved in the development of new technologies are identified, and the main solutions to address these challenges are described.

The analysis highlights a significant difference between the SAW and BAW IP landscape. On one hand, the development of SAW filters has reached a high level of maturity, and IP players have started to look at module design and filters architecture. Vertical innovators are controlling the IP landscape and will be difficult to challenge. On the other hand, the BAW IP landscape is characterized by intense competition. The recent decline in patent activity from Broadcom and Taiyo Yuden, paired with the rise of the AlScN piezoelectric layer, has created new opportunities that numerous Chinese players and established SAW players are not going to miss!

What is the position and strategy of Chinese IP players?

The report provides an understanding of the current IP positions of major Chinese players.

We have identified the most noticeable Chinese patent owners and provide a first view of how they are developing their IP in order to establish a national supply chain. Additionally, the IP analysis allows us to pinpoint Chinese players who are implementing a global IP strategy by extending their patents abroad. Lastly, the report offers a comprehensive overview of the patent activity of the most noticeable Chinese players, providing insight into their recent technological advancements.

How can IP support the development of new filter technologies?

The 5G requirements led to the development of several new technologies. The most noticeable being related to the substrate and materials used in the filters. Composite piezoelectric substrates and AlScN have become two of the most promising technologies to fulfill the requirements. Filing patents related to these technologies seems necessary to secure the technology for the next 10 years. KnowMade provides a first status of this specific IP segment to understand which players have the strongest IP portfolio that can be used to hamper the freedom to operate of the competition in the coming years.

IP profile of key players

In a dedicated section, we focus on the IP portfolios held by key players (Murata/Resonant, Skyworks, Qualcomm, Taiyo Yuden, Samsung Electro-Mechanics, ROFS Microsystem, Akoustis, Qorvo, Kyocera, Wisol) and Chinese IP newcomers (MEMSonics, EpicMEMS, StarShine, Sanan IC, Sappland Microelectronics).

Useful Excel patent database

This report also includes an extensive Excel database with all patents analyzed in this study. This useful patent database allows for multi-criteria searches and includes patent publication numbers, hyperlinks to an updated online database (original documents, legal status, etc.), priority date, title, abstract, patent assignees, and segments (SAW, BAW, LBAW/XBAR, multiplexer & RF FEM using them).

Companies mentioned in the report (non-exhaustive)

Murata, Taiyo Yuden, TDK Epcos, Skyworks, Kyocera, Qualcomm, Broadcom, Hitachi, Toshiba, Toyo Communication Equipment, Samsung Electro Mechanics, Qorvo, Seiko Epson, Oki Electric Industry, LG Innotek, NDK, NEC, Epson Toyocom, Sanyo Electric, Samsung Electronics, NGK Insulators, Philips, Intel, Japan Radio, Nokia, Thales, Advanced Saw Products, Motorola, Wisol, Ube Industries, Mitsubishi Electric, Sumitomo Electric Industries, LG Electronics, China Electronics Technology (CETC), Alps Electric, Tianjin University, Toko, Sappland Microelectronics Technology, Zenith Radio, Texas Instruments, Sony, Intellectual Ventures Holding, Resonant, STMicroelectronics, Institute of Acoustics - Chinese Academy of Sciences, Mitsubishi Materials, CEA, Shoulder Electronics, and more.

TABLE OF CONTENTS

INTRODUCTION

• Definitions
• Context of the report: 2019 IP landscape conclusions
• Scope of the report 2024
• Methodology

EXECUTIVE SUMMARY

• Status of main IP players
• Position of IP players in acoustic wave filter supply chain
• Main IP players evolution from 2019 to today
• IP newcomers
• IP landscape evolution from 2019 to today

PATENT LANDSCAPE OVERVIEW

• SAW filters
• Summary
  • Time evolution of patent publications
  • Ranking of main patent assignees
  • Timeline of main IP players
  • Current legal status of patents per main IP players
  • Geographical coverage of alive patents per main IP players
  • IP leadership of patent assignees and evolution since 2019
• BAW filters (FBAR and SMR)
  • Summary
  • Time evolution of patent publications
  • Ranking of main patent assignees
  • Timeline of main IP players
  • Current legal status of patents per main IP players
  • Geographical coverage of alive patents per main IP players
  • IP leadership of patent assignees and evolution since 2019
  • Patent litigations
• LBAW filters (including XBAR)
  • Definition
  • Time evolution of patent publications
  • Ranking of main patent assignees
  • Timeline of main IP players
  • Geographical coverage of alive patents per main IP players
  • RF filter circuit and architecture (multiplexers, etc.)
  • Time evolution of patent publications
  • Ranking of main patent assignees
  • Current legal status of patents per main IP players
  • Geographical coverage of alive patents per main IP players
  • IP leadership of patent assignees and evolution since 2019
• China ecosystem
  • Summary
  • Position of Chinese IP players in acoustic wave filter supply chain
  • Leading patent assignees in China
  • Chinese players with global IP strategy and those with domestic IP strategy
  • Most established foreign IP players in China

RECENT KEY INNOVATIONS

• Recent innovations for SAWRF filters
• Recent innovations for BAWRF filters
• Composite piezoelectric substrate
  • Main IP players per country of origin
  • Main bonding processes mentioned in patents (SmartCut, bonding, organic adhesive, etc.)
  • Main support substrate mentioned in patents
• AlScN piezoelectric layer for BAW filters
  • Main patent assignees for Sc doping and for AlScN growth
  • IP dynamics and current legal status of patents

IP PROFILE OF KEY PLAYERS

• Murata/Resonant, Skyworks, Qualcomm, Taiyo Yuden, Samsung Electro-Mechanics, ROFS Microsystem, Akoustis, Qorvo, Kyocera, Wisol, and Chinese IP newcomers: MEMSonics, EpicMEMS, StarShine, Sanan IC, Sappland Microelectronics

CONCLUSION