我國與主要競爭國家專利優勢領域分析

導讀
本研究選擇使用美國專利局(USPTO)所蒐錄的專利作為標的進行分析,並針對15個主要競爭國家進行專利領域的分析。專利領域的劃分以IPC分類與其衍生的WIPO分類對照架構為基礎,並以指標活動性指數(Activity Index, AI)作為衡量指標,透過分析,我國在電力設備、工程與電能領域以及半導體領域表現最佳,電腦技術領域方面,以色列占比最高,而在數位通訊領域方面則以瑞典為首。
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一、前言

藉由觀測專利活動可了解各國在產業技術能量上的表現,因此目前國際上對於國家競爭力的評比也常會納入專利的核准數量作為觀測指標,而在描述全球專利概況的文獻主要是以美國專利局(United States Patent and Trademark Office, USPTO)的核准專利作為觀測的依據,除了因為美國為世界重要的商業市場,且該國專利的申請狀況則相較於其他國家相對多元以及分散,因此本研究選擇使用美國專利局所蒐錄的專利作為標的進行分析,並針對15個主要競爭國家進行專利領域的分析。

今日國際上常用的專利領域分類系統主要為國際專利分類(International Patent Classification, IPC)、合作專利分類(Cooperation Patent Classification, CPC)、美國專利分類(United States Patent Classification, USPC)、歐洲專利分類EPO Classification, ECLA)、日本專利分類(Japanese Patent Classification, JPC),其中IPC與CPC分類為國際性的專利分類法,優點在於使用者可突破語言限制,並在相同的分類架構下進行他國專利的檢索;而USPC、ECLA、JPC三個分類系統皆由單一國家之專利局獨立發展而成,其中USPC為美國專利局所設立,創設於1830年,並於2015年終止並改為使用CPC分類系統。而ECLA、JPC分類系統分別由歐洲專利局以及日本專利局在IPC分類的基礎上,配合該國特有的技術經驗,將IPC分類進一步的進行擴充而成,ECLA分類系統已於2013年終止使用,轉為使用CPC分類系統。本研究考量了USPTO、ECLA以及JPC分類系統因該國專利局考量該國獨特性所獨立發展,相對具有侷限性,而CPC因更新頻繁,相較於IPC分類較不穩定,故選擇使用IPC作為分類基礎來進行分析(智慧財產局,2015;張書 豪, 2018a)。

二、主要競爭國家技術分類系統分佈比例

首先透過主要競爭國家技術分類的分布可知(圖1),我國在2016年的技術分佈以「H. 電學」與「G. 物理」兩類為我國最主要的申請技術領域,兩者即占整體專利數的80%以上,其中「電學」占整體的54.6%,其次為「物理」占整體的29.6%,而與我國同樣以H與G類為主的國家分別為南韓:H類51.6%、G類29.4%與新加坡:H類47.7%、G類33.4%。以整體來說,所選定的15個國家中「H. 電學」與「G. 物理」兩領域皆有良好的表現,除了瑞士以及義大利兩國外,這兩個領域在其餘13國皆佔該國專利數量的4成以上,而「D. 紡織物;紙類」與「E. 固定建築物」兩類則表現最為弱勢,「D. 紡織物;紙類」最高佔比的國家為義大利,僅1.28%,而「E. 固定建築物」則為加拿大的5.34%。若依區域劃分,亞洲國家大多以電學與物理相關專利的申請為大宗,如中國、韓國、新加坡、臺灣皆特化於電學與物理相關,此兩大類的專利數量總和佔這些國家整體專利的8成以上,日本雖佔比略低,但亦高於6成以上,另外以色列除了電學與物理相關領域外,「A. 人類生活必須」類的申請占比亦高達25.47%,在此研究選定的國家中比例最高,這是與亞洲國家差異較大的部分;歐洲區域各國如德國、法國、英國、義大利、荷蘭,在各領域的專利申請的佔比較為均衡,以瑞士為例,在「A. 人類生活必須」占比亦達到22.5%,而義大利在「B. 執行作業」領域也達23.8%,這與亞洲國家偏重於電學與物理領域的分佈有明顯的不同,而瑞典則較為特殊,該國與亞洲國家類似,專利申請以電學領域為主,占該國的52.4%;美洲區域國家的美國及加拿大,在專利申請領域的分佈介於亞洲與歐洲之間,所申請的專利領域略偏於電學以及物理領域,其餘的領域卻不似亞洲各國占比過於懸殊。

圖1 主要競爭國技術分類系統分布比例

而WIPO技術對照表是世界知識產權組織(World intellectual property organization)所發布,此對照表整合國際間不同專利分類並以IPC分類為基礎,將國際專利分類(IPC)和五大類技術領域與35個子技術領域建立連結,此分類常用在不同國家、地區間的對比分析(Ulrich Schmoch, 2008),若依照WIPO分類的五大技術領域與35個子技術領域的技術領域分布來看(圖2),我國總體以電機工程類別占比最高,達到72.9%,而同樣以電機工程類別為主的國家還包含了中國、南韓、瑞典,新加坡以及美國,這些國家電機工程類專利占比皆高於50%。若以區域來看,亞洲區域國家皆著重於電機工程類,除了日本以48.3的占比略顯較低外,其次為中國的65.5%,而南韓、新加坡以及臺灣更高達70%以上的申請占比,相較於亞洲區域皆以電機工程類專利申請為主,歐洲各國在各領域的申請比例較為均衡,以瑞士為例,該國在化學以及設備領域申請占比為29.3%與25.9%而高於電機工程的23.8%,而義大利與德國在機械工程領域相關的申請占比也達30%以上,惟瑞典與亞洲各國類似,主要申請皆落於電機工程領域,達到57.8%,而屬於美洲的加拿大與美國的分布則介於亞洲與歐洲之間。

圖2 主要競爭國在WIPO技術分類上分布比例
註:CA:加拿大、CH:瑞士、CN:中國大陸、DE:德國、FR:法國、GB:英國、IL:以色列、IT:義大利、JP:日本、KR:南韓、NL:荷蘭、SE:瑞典、SG:新加坡、TW:臺灣、US:美國。

三、四大計領域分析

此外本研究透過WIPO所建立的IPC與技術領域對照表,進一步分析35個子技術領域,結果可見圖3,在2016年核准專利數量最多的前四大技術領域為電腦技術、數位通訊、半導體以及電力設備工程與電能。

圖3 技術領域專利數量分布

因此本研究以此四項領域進行主要專利國技術領域專利數量及比例分布分析,結果可見圖4,就地區而言亞洲國家普遍在美國申請專利的數量較歐洲地區高,就個別國家而言,美國在該國專利居申請數量居冠是毫無疑問的,其次為日本、南韓,而我國僅數位通訊申請量較低,在電腦技術、電力工程設備、工程與電能、半導體申相關的專利申請數量皆有不錯的表現;中國則著重於電腦技術及數位通訊申相關專利申請,而德國則是電力工程設備、工程與電能相關專利。

圖4 各國技術領域專利數量分布
註:CA:加拿大、CH:瑞士、CN:中國大陸、DE:德國、FR:法國、GB:英國、IL:以色列、IT:義大利、JP:日本、KR:南韓、NL:荷蘭、SE:瑞典、SG:新加坡、TW:臺灣、US:美國。

若觀察主要國家在四個領域的分布,結果可見圖5

圖5 各國在四大技術領域的分布比例
註:CA:加拿大、CH:瑞士、CN:中國大陸、DE:德國、FR:法國、GB:英國、IL:以色列、IT:義大利、JP:日本、KR:南韓、NL:荷蘭、SE:瑞典、SG:新加坡、TW:臺灣、US:美國。

就總體而言,各國在電腦技術相關專利的申請皆有一定的比例,大約落在25-50%之間,而其餘領域則依照地區以及國家不同而有所變動,若以地區而言,歐洲各國普遍在電力設備、工程與電能領域相關專利申請比例高於亞洲以及美洲地區,除瑞典僅4.4%之外,而該地區的瑞士亦為此領域分布比例最高的國家,達到該國專利申請比例的44.4%,而在亞洲地區則著重於半導體領域專利的申請,大多數國家皆落於25%以上,而臺灣在半導體的專利申請占比最高,達到48%,其次為新加坡,而亞洲國家中,以色列在四大領域專利申請的分布則與其他亞洲國家大為不同,該國以電腦技術相關的專利申請為主,占了所有申請專利的52.9%;而在美洲的美國及加拿大,除了以電腦技術領域申請的專利占比較其他兩地區高外,數位通訊領域相關專利的申請也為此區域主要的申請領域,分別為32%及44.4%,而瑞典雖處於歐洲,但在申請專利的分佈上與歐洲國家明顯不同,該國在美國申請的專利以數位通訊領域最為大宗,占了該國所有專利申請的82.9%,這種懸殊的配比,也與其於國家有明顯的不同。
但由於不同領域間存在著總體發表量並不一致的狀況,為了避免不同領域間專利數先天發表習慣之不同而造成的數量差異,因此本研究進一步的選擇AI指標進行分析,AI指標主要為該領域專利量與全球在該領域整體專利量相對比值,透過相對比的比較,能夠消彌領域間既有數量不同的問題,也能了解一國家之技術研發比重(Kwon, 2012),該指標公式如下:

其中i表示技術領域,j為專利擁有者的國家,Pij表j國在i領域的專利數,Pj表示j國在所有領域的專利數量,Pi表示所有國家在i領域的專利數,P為所有國家在全領域的專利數量。一般而言當AI指標大於1以上,表示該國在某一技術領域相對其他國家來說為該國較為重要的技術發展領域,可視為該國重點發展的領域,而分析結果可見圖6。

在前四大領域中,電腦技術領域以以色列、新加坡以及美國相較於全球,在專利發表上有著更高的平均水平,就以色列而言,電腦科學、生命科學及化學都一直是該國致力發展的重點且為優勢技術領域,而該相關申請量也不斷增加,而在電力設備、工程與電能領域可看到臺灣、南韓以及荷蘭較具優勢,而此領域也為臺灣具集中度優勢且對於後續技術的發展具有影響的領域之一(楊弘敦, 2016),在半導體領域上,臺灣、新加坡以及南韓為主要國家,事實上,在臺灣以台積電為首的晶圓代工廠在半導體技術方面一直處於領先地位,而IC產值更蟬聯數年的全球第二(張書豪,2018(b)),因此在此領域具有最佳的表現,而在數位通訊領域中,則以瑞典、中國以及南韓有著較佳的表現,由數據顯示瑞典為高度集中於數位通訊領域的國家,由於該國先前於通訊相關科技基礎穩固且完善,這使得該國在數位通訊領域表現突出,所表現出的數據遠高於第二位的中國。

圖6 主要競爭國在技術領域的比較優勢

四、結論

透過對美國專利USPTO專利活動的觀察發現,以IPC分類來說,所選定的15個國家中以「H. 電學」與「G. 物理」兩領域發表的專利比例較高,而「D. 紡織物;紙類」與「E. 固定建築物」兩類則表現最為弱勢。我國在電學與物理兩類之專利申請占整體專利數的80%以上,而以WIPO分類來分析,電機工程領域相關專利在各國家皆有較高的占比,臺灣、新加坡、南韓則是在該領域的占比最高,皆高於70%,相較於亞洲諸國集中於此領域,歐洲以及美洲國家則較為平均,若進一步的對35個子技術領域分析可發現,技術領域專利數量的分布以電腦技術、電力設備、工程與電能、半導體以及數位通訊四項技術領域有較多的專利投入。配合使用指標活動性指數(Activity Index, AI)對這四個領域各國獲取專利的相對比較優勢分析可看出在電腦技術領域方面,以色列占比最高,而在電力設備、工程與電能領域以及半導體領域則以臺灣的表現最佳,數位通訊領域方面則以瑞典為首。透過專利的分析可發現各國在重點領域以及研究的投入上,因國情、資源、政策等因素的影響下是有所差異的,因此藉由優勢技術領域能量分析與比較,有助於國家政府掌握該國家技術發展投入的概況及方向,亦可作為初步政策效益檢視之用。

參考文獻
  • 張書豪. (2018a). 我國與主要競爭國家專利趨勢觀測與優勢分析. 財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心, 45.
  • 張書豪. (2018b). 我國與主要競爭國家專利趨勢觀測與優勢分析. 財團法人國家實驗研究院科技政策研究與資訊中心, 49.
  • 智慧財產局. (2015). 什麼是國際專利分類(IPC). Retrieved from https://www.tipo.gov.tw/ct.asp?xItem=548527&ctNode=7633&mp=1
  • 楊弘敦. (2016). 臺灣科技發展的挑戰與展望. 臺北.
  • Kwon, Y. I. (2012). Analysis on Patent Level and Technological Competitiveness in Green Car Area., AISS., 4(22), 285–293.
  • Ulrich S. (2008). Concept of a Technology Classification for Country Comparisons. World Intellectual Property Organisation. Retrieved from http://www.wipo.int/export/sites/www/ipstats/en/statistics/patents/pdf/wipo_ipc_technology.pdf
延伸閱讀