全球区块链专利状况研究

全球区块链专利状况研究 国家知识产权局知识产权发展研究中心 2023.4 目录 第1章前言1 1.1区块链技术架构1 1.1.1数据层2 1.1.2网络层2 1.1.3共识层2 1.1.4激励层3 1.1.5合约层3 1.1.6应用层3 1.2区块链发展趋势4 1.2.1区块链行业应用加速推进4 1.2.2联盟链/私有链助力企业降成本、提升协作效率4 1.2.3区块链竞争日趋激烈，专利争夺成为竞争重要领域4 1.3区块链专利数据采集说明5 1.3.1检索工具5 1.3.2检索策略5 1.3.3数据采集范围及采集结果6 第2章全球区块链技术专利状况7 2.1全球区块链专利增速明显7 2.2区块链技术创新集中在中国和美国，中国专利占比63.3%排名第一7 2.2.1全球专利技术目标市场区域分布8 2.2.2全球专利技术来源区域分布9 2.3全球前十专利权人中中国企业占六席11 2.4全球区块链重点专利权人专利布局广泛13 2.5合约层和应用层是全球区块链专利布局热点14 2.5.1全球专利技术主题分析14 2.5.2全球专利技术主题发展趋势分析15 2.5.3全球前二十重点专利权人专利布局分析16 第3章中国区块链技术专利状况20 3.1中国专利快速增长，技术含量高20 3.1.1中国专利技术授权趋势20 3.1.2中国专利授权类型21 3.1.3各省份专利权人分布21 3.2国外来华区块链专利申请情况23 3.2.1来华布局国家分析23 3.2.2来华布局国家专利发展趋势分析24 3.3国内专利权人以本土布局为主24 3.4合约层和应用层专利增速最快，国内外布局重点一致26 3.4.1中国专利技术主题分布26 3.4.2中国专利技术主题发展趋势分析26 3.4.3各省份技术主题分析27 3.4.4来华专利技术主题分析28 3.5中国前二十专利权人技术专利占比高，应用专利占比普遍低于20%29 3.5.1中国前二十专利权人技术占比分析29 3.5.2中国前二十重点专利权人专利布局分析30 第4章结论与展望32 第1章前言 区块链（Blockchain）是一种安全共享的去中心化的数据账本。区块链技术支持一组特定的参与方共享数据。借助区块链云服务，可以轻松收集、集成和共享多个来源的交易数据。区块链通过单一信息源确保数据完整性，消除数据重复，提高数据安全性。 1.1区块链技术架构 应用层 区块链技术架构 合约层激励层共识层网络层数据层 区块链总共有六个层级结构，自下而上分别是：数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层。 图1-1区块链技术架构 1.1.1数据层 数据层是区块链六大层级结构中的最底层。在数据层上，存放着区块链上所有的数据信息。从没有记录交易的创世区块起，到不断新增区块，构成的链式结构，里面封装了哈希值、认证交易的时间戳、交易信息、公私钥等，确保了数据在全网公开时的情况下所有数据的安全性。 1.1.2网络层 区块链的网络系统，本质上是一个P2P（点对点）网络，点对点意味着不需要一个中间环节或者中心化服务器来操控这个系统，网络中的所有资源和服务都是分配在各个节点手中。所以，区块链的网络层实际上就是一个特别强大的点对点网络系统。在这个系统上，每一个节点既可以生产信息，也可以接收信息。 1.1.3共识层 让高度分散的节点在去中心化的区块链网络中高效达成共识，是区块链的核心技术之一，也是区块链社区的治理机制。目前主流的共识算法有：比特币的工作量证明（POW）、以太坊的权益证明（POS）、EOS的委托权益证明（DPOS）等。 1.1.4激励层 激励层主要包括区块链的发行机制和分配机制。比特币创造性的将经济激励机制融入到算法之中，形成了矿工通过算力竞争获取记账权，在维护了交易系统的同时发行了新的代币，新发代币又成为了分配给矿工的激励，由此形成了一个稳定、安全的闭环。在这一过程中，比特币作为电子现金的功能也得以实现。 1.1.5合约层 合约层主要包括各种脚本、代码、算法机制和智能合约，是区块链可编程的基础。在区块链中，合约算法一旦激活，就会不可避免地按照原有设置运行下去，而无需任何第三方的干预或推动。通过将代码嵌入区块链系统上的方式，实现自定义的智能合约。 1.1.6应用层 应用层是整个区块链系统的最上层，包含了该区块链的各种应用场景。对于比特币区块链来说，比特币这一具有完整发行、转账、记账功能电子现金系统便构成其“应用层”；而对于以太坊这样可编程的区块链来说，诸多高级功能、诸多DApp共同构成其应用层。 1.2区块链发展趋势 1.2.1区块链行业应用加速推进 近年来，区块链与大数据、云计算、人工智能、5G等新一代信息技术的快速融合发展，应用已延伸到数字金融、物联网、智能制造、供应链管理、数字资产交易等多个领域。 1.2.2联盟链/私有链助力企业降成本、提升协作效率 未来的区块链应用将脱虚向实，更多传统企业使用区块链技术来降成本、提升协作效率，激发实体经济增长，是未来一段时间区块链应用的主战场。 与公有链不同，在企业级应用中，大家更关注区块链的管控、监管合规、性能、安全等因素。联盟链和私有链这种强管理的区块链部署模式，更适合企业在应用落地中使用，是企业级应用的主流技术方向。 1.2.3区块链竞争日趋激烈，专利争夺成为竞争重要领域 随着参与主体的增多，在技术、模式、专利等多维度竞争越来越激烈，区块链专利申请数量出现爆发式增长，企业在区块链专利上加强布局，专利争夺将日趋激烈。 1.3区块链专利数据采集说明 在区块链专利争夺日趋激烈的背景下，对区块链技术进行专利分析变得尤为重要。在开展专利分析工作前，需要对专利数据进行采集，专利检索是采集专利数据的重要途径，检索使用的工具及策略影响着最终的数据采集结果。 1.3.1检索工具 本报告使用的检索工具包括：Patsnap（智慧芽）全球专利数据库、Incopat全球专利数据库和Himmpat全球专利数据库。三个数据库在数据范围上存在一定的相似性，但是由于其检索功能的不同、数据加工程度不同，三个数据库联合使用、互相补充可以有效提高检索的查全率和查准率。 1.3.2检索策略 本次检索主要采用“总分式”的检索思路。从区块链的基本概念入手进行检索式构建，在总体检索的基础上，以区块链的技术架构（即：数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层）为基础进行检索。在数据层，包括“时间戳、随机数、梅克尔树、默克尔树、哈希、公链、私有链、私链、联盟链”等词进行检索；在共识层，包括“工作量证明、权益证明、股份授权证明、验证池、实用拜占庭容错、投注共识、瑞波共识、授权拜占庭容错”等词进行检索；在合约层，包 括“智能合约”等进行检索；在应用层，包括“比特币、虚拟货币、数字币”等中英文同近义词进行检索。 1.3.3数据采集范围及采集结果 本报告获取2009年1月1日之后申请，并且在2022年12月31 日之前公开的区块链专利。全球申请148062件，涉及100612项专利 族，其中，授权专利37595件，涉及27912项专利族。中国申请92941件，涉及85186项专利族，中国申请量占全球申请量的62.8%，其中，授权专利22457件，涉及19803项专利族，中国授权量占全球授权量的59.7%。 第2章全球区块链技术专利状况 2.1全球区块链专利增速明显 图2-1展示了全球区块链技术的专利授权量变化趋势。如图所示， 2009-2012年之间，全球区块链技术处于萌芽期，每年专利授权量不足100件；2012年之后，区块链技术进入快速发展期，专利量呈指数增长，2019年当年专利授权量达到8719件。由于专利申请延迟公开、数据库收录时滞等原因，2021年和2022年的实际授权量可能高于图中所示数量。 图2-1全球区块链技术专利授权量变化趋势 2.2区块链技术创新集中在中国和美国，中国专利占比63.3% 排名第一 为了研究区块链专利技术的主要技术来源和所看重的重要市场，对区域分布情况进行分析。 2.2.1全球专利技术目标市场区域分布 从图2-2区块链技术全球专利授权目标区域分布情况中可以看出，全球区块链技术专利最主要的目标市场国是中国和美国，中国以22457件位列第一，美国以8950件位列第二，授权量之和占全球总 量的83.5%。其次，在日本授权1339件、韩国授权976件、德国授 权604件。 图2-2全球专利技术目标国/地区分布 由图2-3区块链技术全球专利布局目标区域分布来看，2009年至2022年期间，由中国、美国、日本专利授权量较多，由新加坡、德国、加拿大、澳大利亚专利授权量逐年递增，其市场地位逐渐增强，受到专利权人的密切关注。 图2-3全球专利技术目标区域授权趋势 2.2.2全球专利技术来源区域分布 为进一步对区块链技术来源区域进行了解，本报告获取相关数据，得到如图2-4所示的技术来源区域分布情况。 从图2-4中可以看出，按照专利来源区域排名，区块链技术创新集中在中国和美国，两国授权量之和占全球授权总量的81.4%，其中，中国授权23791件，占全球授权总量的63.3%，排名第一；美国授权6796件，占全球授权总量的18.1%，排名第二。日本专利授权1101件，占全球授权总量的2.9%，排名第三；其次，韩国和德国的专利授权量分别占全球授权总量的2.1%和1.1%，其他国家的专利授权量均低于1%。 图2-4全球专利技术来源区域分布 从图2-5区块链技术全球技术来源区域历年专利授权量变化趋势来看，2009-2022年期间，两大主要技术来源国——中国、美国的专利授权量在世界范围内的研发力量占上风，是相关专利技术发展的核心力量。日本、韩国、德国、英国区块链技术起步稍晚，专利授权数量虽然不及中美两国，但保持稳定持续的发展态势。 图2-5全球技术来源区域历年专利授权量变化趋势 2.3全球前十专利权人中中国企业占六席 由图2-6全球区块链技术前二十重点专利权人所示，全球区块链技术重点专利权人以申请发明专利为主，全球前十专利权人中中国企业已占六席，包括蚂蚁集团、腾讯公司、百度公司、平安科技、中国联通、杭州复杂美。 蚂蚁集团、腾讯公司、百度公司三家公司位于第一梯队，专利授权量均超过千件。其中，蚂蚁集团以4740件专利授权量排名第一位， 腾讯公司以3439件排名第二位，百度公司以1123件排名第三位。 国际商业机器（IBM）专利授权663件，平安科技授权425件， 中国联通授权329件，英国恩链控股授权298件，美国万事达卡授权 243件，杭州复杂美授权202件，以上公司属于第二梯队，专利授权 量均在200件以上。 美国银行、美国微软、美国净睿存储等11家公司处于第三梯队， 专利授权量在100-200件之间。 图2-6全球区块链技术前二十重点专利权人 通过对全球前二十专利权人的专利授权趋势进一步分析，由图2-7所示，蚂蚁集团专利授权较早，2009年授权4件，2016年之后专利授权量大幅增加，2019年授权最多，达到1693件。美国国际商业机器、美国维萨国际协会、美国英特尔专利布局较早，分别在2010年和2011年专利开始授权，2016年之后专利授权量增多。 腾讯集团、百度公司、平安科技、中国联通、美国万事达卡等企业在2014年才开始出现专利授权，专利授权量逐年递增。 图2-7全球区块链技术前二十专利权人发展趋势 2.4全球区块链重点专利权人专利布局广泛 从图2-9全球区块链技术前二十专利权人在重点国家/地区专利授权情况可以看出，全球区块链技术前二十专利权人中，蚂蚁集团、腾讯公司、百度公司、美国国际商业机器（IBM）专利布局量相对较多，其中，蚂蚁集团专利授权量全球排名第一，且布局最为广泛，由中国授权2292件、美国授权898件、新加坡授权242件、德国授权 216件，日本授权169件、韩国授权167件、澳大利亚授权138件、 加拿大授权97件。 腾讯公司已获得授权的专利中，由中国授权3345件、