突破性技术 - 半导体、创新和知识产权

经济研究第 27 号工作文件突破性技术 -半导体、创新和知识产权托马斯 · 赫伦Francesca GuadagnoSacha Wunsch - Vincent2015 年 11 月 突破性技术 - 半导体、创新与知识产权Thomas Hoeren *, Francesca Guadagno * *, Sacha Wunsch - Vincent * *Abstract半导体技术的起源今天的数字经济。它对创新的贡献 -在过去的四十年里 ， 生产力和经济增长是广泛的。本文分析了这项突破性技术是如何产生的 ， 它是如何传播的 ， 以及智力 -实际财产 (IP) 在历史上发挥了作用。本文发现 ， 半导体创新生态系统 -随着时间的推移 ， TEM 发生了相当大的变化 ， 特别反映了从早期发明的转变and first commercialization to mass production and diffusion. All phases relied heavily on con -基础科学的贡献、与公共研究的联系和个人创业。政府政策 ， 以需求方和产业政策的形式是关键。在知识产权方面 ，专利被大量使用。然而 ， 它们经常被用作分享的有效手段技术 ， 而不仅仅是阻止竞争对手的工具。反垄断政策帮助刺激了关键patent holders to set up liberal licensing policies. In contrast, and potentially as a cautionary未来的故事 ， 创造新的 IP 形式–保护面具设计的特殊系统— did not produce the desired results. Finally, copyright has gained in importance more re -cently.关键字:半导体, 创新, 专利, 特殊, 版权, 知识产权果冻分类:O330 、 O340 、 O470 、 O380免责声明:本文表达的观点是作者的观点 ， 不一定反映世界知识产权组织或其成员国的意见。*明斯特大学信息、电信和媒体法研究所 (ITM) (德国) 。日内瓦世界知识产权组织 (知识产权组织) 经济和统计司**1 Acknowledgements感谢斯坦福大学法学院允许霍伦教授使用优秀的图书馆2014 年在斯坦福大学担任客座教授期间的资源。特别感谢理查德S. Stern 和 Steven F. Benz (Kellogg, Huber, Hansen, Todd, Evans & Figel, P. L. L. C.), ArnoK ö rber （ 西门子 / 慕尼黑专利部门的前负责人 ） 和 Yuichi Utsumi 夫人（ IEEJ / Toyko ） 的评论。作者还要感谢 Roger J Burt 博士 （ 欧洲和特许专利律师和前知识产权法主管 ， IBM EME) 共同阅读这项研究和为半导体行业及其 IP 的使用提供有价值的建议。作者是也感谢 WIPO Carsten Fink 的宝贵意见 ， 并感谢 WIPO Julio Raffo帮助准备本文使用的专利景观。该研究的初稿已在日内瓦的 WIPO 研讨会上提交–2 月 5 日和6, 2015.本工作文件的部分内容受 Hoeren 教授委托作为2015 年世界知识产权报告 ： 突破性创新与经济增长2 Introduction半导体技术是 ICT 产业发展的起源oday 的数字经济。半导体的发明导致大型机和后来的个人电脑 (PC) ， 反过来又引起了整个行业的信息化 ，还有医院、学校、交通系统和家庭。半导体已经有了显著的 -不能持续到现在的经济影响。半导体行业本身已经已经成长了 40 多年。本文讨论了标志着早期突破和衰退的历史阶段。今天是一个数十亿美元的产业的发展。本文的一个主要目的是了解历史创新突破及其扩散是如何产生的 ， 也是为了更好地理解如何促进未来的突破。作为半导体专利和相关的诉讼活动是今天经常在聚光灯下 ， 另一个目的是获得更多明确知识产权 (IP) 系统对此类突破性创新的作用。为此 ， 本文分析了早期创新体系 ， 该体系的特征是semiconducts, with a particular focus on the US, Europe and Japan. It also studies theIP 作为半导体创新的使用和作用开始并蓬勃发展。The remainder of the paper is structured as follows. Section 1 describes what semiconductor -TORS 是并回顾了大量关于半导体对生态的贡献的文献。Nomic and productivity growth. Section 2 describes the four historical phases that marked半导体技术的历史。第 3 节说明了创新的地理 -并讨论了创新的最重要特征美国、欧洲和日本的制度 ， 特别注意政府的作用 -在刺激创新和研究方面的作用。第 4 节讨论了知识产权战略和法律如何 -islations 进化了 ， 导致为半 -最后得出了一些结论。这是一系列更广泛研究的一部分对于 WIPO 的2015 年世界知识产权报告探讨在六个突破性创新领域 ， 创新、知识产权和增长之间的具体联系 -(飞机、抗生素、半导体、 3D 打印、纳米技术和机器人) 。3 1.半导体技术及其经济贡献1.1. 什么是半导体 ？数据处理需要半导体 ， 通常称为芯片或微芯片 ，例如在个人电脑、笔记本电脑和服务器中。它们也集成在通信设备中如移动电话和消费电子产品 ， 如电视机、游戏机和家用电器。事实上 ， 集成电路 (IC) 的发明是主要的更广泛的信通技术和消费电子行业发展背后的驱动力 ， 在 -including for broadband and increasingly mobile applications. often forgotten is the use of mi -汽车和工业设备中的芯片 ， 如铁路服务、军事和智能电网。半导体包括真空管、晶体管、集成电路和微处理器。名称“半导体”来自这些设备中使用的材料类型。一些材料 ，例如硅 ， 只能在某些条件下导电 ， 这意味着这些金属 -terials change their electrical status. This characteristics places them between insulators and导体。这种特性使半导体材料成为控制电流 ， 并允许半导体器件切换 ， 放大和转换电当前。简单地说 ， 微处理器由大量的 IC 组成 ， 而这些 IC而不是芯片上大量链接的晶体管束。它们由硅芯片组成 ， 芯片上有集成电路“印刷 ” 。电路通过专门创建的图案 (掩模) 放置在晶片上。定义电路结构的图案的三维布置是称为布局设计或地形。11.2. 半导体的经济贡献半导体对经济产生了重大影响。直到 20 世纪 70 年代 ， 半导体VICE 被用来产生和控制电流 ， 并检测无线电信号。运输、化工和铝等行业采用了半导体器件 -Es with huge productivity gains. Later on, semiconducts triggered the development of theICT 行业。 ICT 和互联网改变了现有行业 ， 并创造了全新的行业ones, for example in retail, distribution, energy, finance, transportation and health. As com -计算能力呈指数级增长 ， 随着芯片尺寸的下降 ， 芯片在非汽车 ， 飞机和冰箱等 ICT 产品正在增加。因此 ， 半导体研究也发生在非 ICT 行业。这种现象的一个迹象是数量的增加具有正向引用的半导体首次申请 ， 包括来自非半导体 PA -帐篷 （ 图 1 ） 。1狼与陶伯 (1986)4 图 1 ： 非半导体专利在 -皱褶1945 - 2005 年具有前瞻性引用的首次专利申请数量资料来源: 知识产权组织 ， 根据 PATSTAT 数据库 (见附件) 。半导体行业本身已经发展了四十多年。全球2015 年半导体市场估计为 3470 亿美元 ， 高于近 30 亿美元1976 年 (见图 2) 。需求增长从计算机和消费电子产品转移到汽车和无线产品。2一个重要的地理转变也发生了。 1976 年 ， 大约 70% 的船 -ments came from the USA, 20 percent from Europe and 5 percent from Japan. In 1990, the美国的份额下降到约 30 ％ ， 而日本的份额增加到 40 ％％ 。此后 ， 美国 ， 欧洲和日本的份额均下降 ， 而更广泛的亚太地区–基本上是中国 ， 台湾 （ 中国省 ） 和共和国韩国的–占 2015 年销售额的 60% 左右。据估计 ， 在2015 年 ， 中国是最大的半导体市场 ， 其次是印度、俄罗斯和巴西。32WSTS （ 2015 ） 。普华永道 (2014) 。35 图 2 ： 全球半导体销售额快速增长 ， 区域强劲variations1976 - 2016 ， 十亿美元 ， 当前价格资料来源 ： WIPO 基于历史比林斯报告和 WSTS （ 2015 ）注 ： 这里的地区遵循 WSTS 的定义。 * 标记的年份是估计值。经济学家量化了信通技术对经济增长的贡献 ， 并确定了三个增长渠道。4首先 ， 对信通技术的投资有助于总体资本深化。5Sec -其次 ， ICT 行业的技术进步刺激了 ICT 生产部门的全要素生产率增长 -tor.芯片的 “质量 ” 和速度提高在他们的成本下降的同时 ， 稳定地增加他们的扩散显著。6第三 ， 尽管花费了大量时间 ， 但在全国范围内更多地采用信通技术所有经济部门都提高了整个经济的多要素生产率。公司和交易 -只要信通技术投资是与组织和流程创新相结合。实证研究证实了这三种增长渠道的存在 ， 但有一些警告 ，特别是就第三个渠道而言。人们一致认为 ， 自中期以来 -20 世纪 90 年代 ， 信息通信技术生产部门对生产率增长做出了相当大的贡献在几个高收入国家。7事实上 ， 信通技术投资继续对价值产生积极影响 -经济增长超过了上一次经济危机。8此外 ， 大多数研究都是在本世纪初 ， 在美国和其他一些高收入国家 ， 表现出强劲的与信通技术生产部门相比 ， 信通技术使用部门效率提高的影响 ， 特别是服务部门。9并非所有国家都能从信通技术中获得回报。一个令人担忧的问题是 ， 信通技术 -推动生产率的提高在欧洲或日本甚至没有像在欧洲或日本那样广泛分享。美国。10一些研究还指出 ， 信息通信技术资本深化对中国生产率的影响高收入国家现在可能已经达到了高潮。11半导体已经开始向新兴经济体扩散 ， 有时是迅速扩散。在一些在低收入和中等收入经济体 ， 信通技术已经产生了重要的影响 ， 使市场 -提高支付效率 ， 例如通过创建新的支付服务或刺激进一步的创新 -TION. Undoubted, this potential in developing countries is far from exhausted. In terms of4经合组织 (2004 年) 和 Van Ark 和 Inklaar (2005 年) 。56789Stiroh (2002 年) 。Jorgenson (2001 年) 。Jorgenson and Stiroh (2000) and Colecchia and Schreyer (2002).Van Ark (2014) 。Jorgenson and Stiroh (2000), Pilat and W ö l