基于專利共類的關(guān)鍵核心技術(shù)識(shí)別模型構(gòu)建及應(yīng)用*
——以光刻技術(shù)為例

毛薦其 杜艷婷 苗成林 郝存浩

(山東工商學(xué)院工商管理學(xué)院 煙臺(tái) 264005)

隨著中國經(jīng)濟(jì)由高速增長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量發(fā)展，大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)已是大勢(shì)所趨。中國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)雖已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在高端芯片、操作系統(tǒng)、光刻技術(shù)等領(lǐng)域仍然存在許多問題，如自主創(chuàng)新能力缺失、關(guān)鍵技術(shù)和核心產(chǎn)品嚴(yán)重依賴進(jìn)口等。近年來，以美國為首的西方國家針對(duì)中國實(shí)施了一系列的技術(shù)封鎖、打壓，尤其是在中美貿(mào)易摩擦背景下發(fā)生的“中興事件”“華為事件”直擊中國核心技術(shù)“軟肋”，引發(fā)了國人的討論和反思。這些事件也暴露了中國由于關(guān)鍵核心技術(shù)短板而受制于人的實(shí)際現(xiàn)狀和潛在風(fēng)險(xiǎn)，也提醒我們掌握關(guān)鍵核心技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家安全至關(guān)重要。

為了準(zhǔn)確識(shí)別關(guān)鍵核心技術(shù)，厘清關(guān)鍵核心技術(shù)的概念是首要任務(wù)?，F(xiàn)有研究多混淆關(guān)鍵核心技術(shù)、核心技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)等概念，但事實(shí)上關(guān)鍵核心技術(shù)不等同于核心技術(shù)，前者屬于后者的充分不必要條件，關(guān)鍵核心技術(shù)是核心技術(shù)中處于關(guān)鍵地位的技術(shù)[1]?；诖耍疚膶⒑诵募夹g(shù)定義為“在某一領(lǐng)域中居于重要地位，蘊(yùn)含經(jīng)濟(jì)價(jià)值并推動(dòng)其它技術(shù)發(fā)展的技術(shù)”[2]，將關(guān)鍵技術(shù)定義為“占據(jù)關(guān)鍵位置的技術(shù)”[3]，將關(guān)鍵核心技術(shù)定義為“核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)的交集”。

核心技術(shù)的識(shí)別主要依據(jù)同族專利數(shù)[4]、專利權(quán)利要求數(shù)[5]、專利引證分析[6]、專利共類[7, 8]等；關(guān)鍵技術(shù)識(shí)別手段主要有層次聚類分析[9, 10]、模糊層次分析[11]、專利共類[12]、引用關(guān)系分析[13]等。這些方法可分為三類，第一類是專家評(píng)價(jià)法，包括層次聚類分析、模糊層次分析等，這類方法雖然操作靈活、針對(duì)性強(qiáng)，但大量的技術(shù)難以快速識(shí)別，且對(duì)專家有較強(qiáng)的依賴性，難以保證其準(zhǔn)確性和客觀性。第二類是利用專利數(shù)量和專利間的引用關(guān)系識(shí)別關(guān)鍵核心技術(shù)，這類方法可以挖掘出專利間的關(guān)系，但是存在專利引用時(shí)間滯后的問題[14]，且難以分析技術(shù)間的相關(guān)性和技術(shù)特征。第三類是依據(jù)專利共類識(shí)別關(guān)鍵核心技術(shù)，這類方法一般以專利分類號(hào)或德溫特分類代碼為識(shí)別依據(jù)，具有客觀、時(shí)效性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[15]。但現(xiàn)有專利共類方法大多把識(shí)別出的熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域籠統(tǒng)地看作核心技術(shù)，未進(jìn)一步區(qū)分，如楊仲基等(2017)[16]、侯未等(2016)[17]依據(jù)共現(xiàn)頻次來篩選核心技術(shù)。本文將在專利共類的方法上，依據(jù)相似度和影響力指標(biāo)對(duì)識(shí)別出的熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行篩選分類，使技術(shù)識(shí)別結(jié)果更加合理。

目前關(guān)于關(guān)鍵核心技術(shù)的識(shí)別方法主要依據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)及專家判斷，例如張治河等(2020)[18]結(jié)合技術(shù)預(yù)見與技術(shù)趨勢(shì)研判等經(jīng)驗(yàn)提出了關(guān)鍵核心技術(shù)甄選機(jī)制體系；鄭思佳等(2021)[19]從專利技術(shù)性、專利經(jīng)濟(jì)性和專利法律性三個(gè)維度選取指標(biāo)識(shí)別關(guān)鍵核心技術(shù)專利等；湯志偉等(2021)[20]向?qū)＜覍W(xué)者發(fā)放問卷識(shí)別關(guān)鍵核心技術(shù)。但調(diào)查問卷主觀性較強(qiáng)、難以重復(fù)進(jìn)行，因此本文提出了利用專利數(shù)據(jù)操作簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確性較高的關(guān)鍵核心技術(shù)識(shí)別模型。

本文在界定關(guān)鍵核心技術(shù)概念的基礎(chǔ)上，以專利共類為基礎(chǔ)識(shí)別關(guān)鍵核心技術(shù)。利用技術(shù)共現(xiàn)度篩選出熱點(diǎn)技術(shù)；依據(jù)核心技術(shù)在領(lǐng)域中的重要地位且對(duì)其它技術(shù)有重大影響的定義，以技術(shù)關(guān)聯(lián)度和技術(shù)交叉影響指數(shù)構(gòu)建矩陣，計(jì)算技術(shù)相似度、技術(shù)影響力并結(jié)合技術(shù)增長(zhǎng)潛力率從熱點(diǎn)技術(shù)中識(shí)別核心技術(shù)和潛力技術(shù)；關(guān)鍵技術(shù)是在技術(shù)領(lǐng)域中占據(jù)關(guān)鍵位置的技術(shù)，且關(guān)鍵核心技術(shù)是核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)的交集，本文借助社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法，計(jì)算其結(jié)構(gòu)洞并排序，篩選關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，從核心技術(shù)和潛力技術(shù)中遴選關(guān)鍵核心技術(shù)。該方法利用專利客觀數(shù)據(jù)，避免在識(shí)別關(guān)鍵核心技術(shù)中對(duì)專家意見的依賴，同時(shí)采用專利分類號(hào)分析，也避免了專利引用網(wǎng)絡(luò)的時(shí)滯等問題。

1 關(guān)鍵核心技術(shù)識(shí)別模型構(gòu)建

隨著專利技術(shù)日益增多，專利技術(shù)間關(guān)系日益復(fù)雜。一種技術(shù)的變化會(huì)影響其它相關(guān)聯(lián)技術(shù)，從而影響整個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展、演進(jìn)和更新[21]。關(guān)鍵核心技術(shù)在技術(shù)中扮演著重要角色，準(zhǔn)確識(shí)別關(guān)鍵核心技術(shù)是推動(dòng)關(guān)鍵核心技術(shù)發(fā)展的前提。

識(shí)別的基本思路是先識(shí)別出光刻技術(shù)領(lǐng)域熱點(diǎn)技術(shù)，再利用技術(shù)關(guān)聯(lián)度和交叉影響指標(biāo)從熱點(diǎn)技術(shù)中篩選出核心技術(shù)和潛力技術(shù)，計(jì)算結(jié)構(gòu)洞大小，從核心技術(shù)和潛力技術(shù)中篩選出TOP20作為關(guān)鍵核心技術(shù)。

1.1 熱點(diǎn)技術(shù)識(shí)別

熱點(diǎn)技術(shù)是在某些領(lǐng)域內(nèi)，受科研人員廣泛關(guān)注并已產(chǎn)生相應(yīng)成果的技術(shù)，反映了領(lǐng)域內(nèi)的研究現(xiàn)狀和技術(shù)結(jié)構(gòu)[22]。技術(shù)共現(xiàn)能反映技術(shù)同時(shí)出現(xiàn)的次數(shù)[23]，技術(shù)共現(xiàn)強(qiáng)度越大，與其它技術(shù)間的關(guān)系越緊密，即為該領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)技術(shù)。技術(shù)共現(xiàn)度[24]計(jì)算公式如下：

(1)

其中N代表總專利量，N(i∩j)指同時(shí)包含技術(shù)i和技術(shù)j的專利數(shù)量。為探索技術(shù)焦點(diǎn)，可以通過構(gòu)建熱點(diǎn)技術(shù)圖譜清晰直觀地展現(xiàn)[25]。

1.2 核心技術(shù)識(shí)別

核心技術(shù)是在技術(shù)領(lǐng)域中起到重要作用并對(duì)其它技術(shù)有重大影響的技術(shù)。通過共現(xiàn)分析，可以看出單個(gè)技術(shù)的重要程度，但無法揭示不同技術(shù)間的關(guān)系，因此本文基于專利共類，在綜合考慮技術(shù)間整體相互關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出從技術(shù)間的相關(guān)性[26]和影響力[27]角度識(shí)別核心技術(shù)的方法。首先，利用關(guān)聯(lián)規(guī)則分析法，提出使用技術(shù)關(guān)聯(lián)度[28]和技術(shù)交叉影響力[29]指標(biāo)：

(2)

技術(shù)關(guān)聯(lián)度I2表示技術(shù)i與技術(shù)j的相似度，其中i和j為兩個(gè)不同技術(shù)所對(duì)應(yīng)的向量，兩個(gè)向量的余弦值越接近于1，其相似度就越高，本文運(yùn)用這一原理衡量不同IPC間的關(guān)聯(lián)度。

(3)

其中，N(i∩j)指同時(shí)包含技術(shù)i和技術(shù)j的專利量，N(i)和N(j)分別表示只包含技術(shù)i和技術(shù)j的專利量。技術(shù)交叉影響力I3=P(i|j)∈[0,1]，其值越大，技術(shù)j對(duì)技術(shù)i的影響就越大。

依據(jù)公式(2)、(3)構(gòu)造技術(shù)相似矩陣和技術(shù)交叉影響矩陣。技術(shù)交叉影響矩陣每列之和代表該技術(shù)對(duì)其他技術(shù)的影響力之和，值越大說明該技術(shù)在這一領(lǐng)域?qū)ζ渌夹g(shù)的影響程度越大，具有較強(qiáng)的主導(dǎo)性。技術(shù)相似矩陣每列之和是該技術(shù)對(duì)其它技術(shù)的相似度之和，其值越高越能反映該技術(shù)在某一領(lǐng)域的重要性。

組合分析法早期是利用專利對(duì)技術(shù)投資分析[30]。本文參考此方法，利用技術(shù)影響力和技術(shù)相似度對(duì)熱點(diǎn)技術(shù)分析。其中，橫軸代表技術(shù)相似度，縱軸代表技術(shù)影響力，以平均值作為行列劃分依據(jù)[31]。其中第一象限的技術(shù)特點(diǎn)為高技術(shù)相似度和高技術(shù)影響力，是當(dāng)前的研究重點(diǎn)和核心技術(shù)。第二象限的技術(shù)影響力較高但與其它技術(shù)的相似度較低，表明該區(qū)域的技術(shù)是在某一領(lǐng)域內(nèi)重要程度較低但具有較強(qiáng)的主導(dǎo)性，影響著某一技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展方向，可能是需要關(guān)注的潛力技術(shù)。第三象限是具有低技術(shù)相似度和低技術(shù)影響力的技術(shù)，有可能是可以忽略的非核心技術(shù)，也有可能是剛剛出現(xiàn)，未來會(huì)發(fā)展成核心技術(shù)的潛力技術(shù)，這一區(qū)域的技術(shù)需要結(jié)合技術(shù)增長(zhǎng)潛力率研究；第四象限是高技術(shù)相似度和低技術(shù)影響力，表明這些技術(shù)在技術(shù)領(lǐng)域中重要程度較高，但并非是主導(dǎo)性技術(shù)，未來可能會(huì)發(fā)展為核心技術(shù)的潛力技術(shù)，因此需要結(jié)合技術(shù)增長(zhǎng)潛力率甄別。

技術(shù)增長(zhǎng)潛力率很大程度決定技術(shù)的未來發(fā)展。本文對(duì)光刻技術(shù)的未來發(fā)展?jié)摿M(jìn)行探究，通過測(cè)算某一特定技術(shù)的增長(zhǎng)潛力率推算該技術(shù)未來的發(fā)展?jié)摿?。技術(shù)增長(zhǎng)潛力率為在某領(lǐng)域內(nèi)某一技術(shù)前后兩個(gè)階段專利申請(qǐng)平均增長(zhǎng)率的比值，表明技術(shù)發(fā)展兩個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)技術(shù)增長(zhǎng)變化強(qiáng)度比值[32]。若增長(zhǎng)潛力率大于1則為潛力技術(shù)。為了保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，在計(jì)算技術(shù)增長(zhǎng)潛力率時(shí)選取2011—2020年這十年間的專利數(shù)據(jù)，每5年劃分一個(gè)時(shí)間窗，即分為2011—2015、2016—2020兩階段。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)識(shí)別

關(guān)鍵技術(shù)是在一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中處于重要位置且不可或缺的技術(shù)。結(jié)構(gòu)洞理論認(rèn)為在網(wǎng)絡(luò)中的兩方不存在直接關(guān)系，而通過第三方來聯(lián)系，第三方即處于結(jié)構(gòu)洞位置[33]。技術(shù)網(wǎng)絡(luò)中有很多結(jié)構(gòu)洞，結(jié)構(gòu)洞數(shù)量的增加使結(jié)構(gòu)洞占據(jù)者能夠聯(lián)系的各方資源增加，可以獲取更快、更新的知識(shí)和信息，具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，即為領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)[34]，對(duì)其它技術(shù)產(chǎn)生廣泛影響?；诖?，本文選取結(jié)構(gòu)洞作為識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)的方法，以核心技術(shù)和潛力技術(shù)為節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間的共現(xiàn)強(qiáng)度為連邊依據(jù)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)并計(jì)算。

焦點(diǎn)技術(shù)i的結(jié)構(gòu)洞可以通過以下公式計(jì)算得到：

(4)

式中，Ci是節(jié)點(diǎn)i的約束值，Pij是技術(shù)i與技術(shù)j共現(xiàn)的頻次占技術(shù)i與其他技術(shù)領(lǐng)域總共現(xiàn)頻次的比率，Piq和Pqj具有類似定義。

2 光刻技術(shù)領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)識(shí)別與分析

2.1 數(shù)據(jù)來源

光刻技術(shù)是芯片制造的核心，是集成電路中的關(guān)鍵工藝，分析光刻技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)十分有必要。光刻專利數(shù)據(jù)來源于德溫特(DII)專利數(shù)據(jù)庫。本文采用楊武等(2021)[35]構(gòu)建的光刻技術(shù)檢索式，并對(duì)其完善，得到光刻技術(shù)檢索式為TS=(((“l(fā)ithograph*” OR “microlithograph* OR “photolithograph*” OR stepper OR scanner OR step-and-repeat OR step-and-scan) AND (mask OR photomask OR lens OR resist OR photoresist OR duv OR euv)) OR (“Immersion lithograph*” OR "X-ray lithograph*” OR “Electron beam Lithograph*” OR “Extreme Ultraviolet Lithograph*” OR “Nanoimprint Lithograph*” OR "Surface plasma Lithograph*” OR “Laser holographic lithograph*”))，在德溫特?cái)?shù)據(jù)庫檢索，檢索年限不限，檢索時(shí)間為2021年7月27日，共檢索到61 664條光刻技術(shù)專利數(shù)據(jù)。

2.2 研究結(jié)果

自1947年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明第一只點(diǎn)接觸晶體管，當(dāng)時(shí)人們大量使用計(jì)算機(jī)，芯片需求量大增，于是光刻技術(shù)迅速被重視并發(fā)展。1959年制造出世界上第一架晶體計(jì)算機(jī)，提出了光刻工藝。此后幾十年間，光刻技術(shù)也已基本成熟，到80年代正式進(jìn)入光刻技術(shù)的快速發(fā)展階段，專利申請(qǐng)也迎來了快速增長(zhǎng)期。到2004年，由于光刻技術(shù)的研發(fā)遇到瓶頸，專利申請(qǐng)量開始逐年下降，之后雖有小幅度上升，但整體是呈下降趨勢(shì)的。由于1981年之前專利申請(qǐng)量較少，本文研究選取1981—2020年40年間的專利分析(見圖1)。

圖1 全球光刻技術(shù)專利產(chǎn)出趨勢(shì)

組織機(jī)構(gòu)是研發(fā)人員開展光刻技術(shù)研究的重要依托，組織機(jī)構(gòu)的知識(shí)需求促使機(jī)構(gòu)間進(jìn)行合作[36]，為了解光刻技術(shù)領(lǐng)域的核心機(jī)構(gòu)及機(jī)構(gòu)間的合作關(guān)系，本文利用Sci2Tool和VOSviewer軟件對(duì)光刻技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)機(jī)構(gòu)分析。由于同一組織機(jī)構(gòu)可能存在不同的組織名稱，為了數(shù)據(jù)的精確性，首先利用Sci2Tool軟件檢測(cè)出相似節(jié)點(diǎn)，之后對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)去重。依據(jù)去重后的結(jié)果，選取專利產(chǎn)出TOP100的高產(chǎn)機(jī)構(gòu)，其中前100個(gè)高產(chǎn)機(jī)構(gòu)的專利申請(qǐng)量占據(jù)總專利申請(qǐng)量的43.5%，利用VOSviewer構(gòu)建光刻技術(shù)領(lǐng)域機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖，如圖2所示。

圖2 光刻技術(shù)領(lǐng)域機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

圖2節(jié)點(diǎn)代表組織機(jī)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)越大說明該機(jī)構(gòu)的合作者數(shù)量越多。節(jié)點(diǎn)間的連線代表組織機(jī)構(gòu)間的合作，連線越粗代表機(jī)構(gòu)間的合作強(qiáng)度越大。通過計(jì)算可得出機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)指標(biāo)，網(wǎng)絡(luò)密度為0.047，密度較小，機(jī)構(gòu)間合作較為松散，平均度為3.86，機(jī)構(gòu)間平均合作次數(shù)不多。由圖3可以明顯看出，在光刻技術(shù)領(lǐng)域比較突出的機(jī)構(gòu)有美國IBM、韓國Samsung、德國Infineion等，這些機(jī)構(gòu)與其它機(jī)構(gòu)合作較多，其它機(jī)構(gòu)間聯(lián)系較為不足，值得注意的是中國臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司也在前列。專利產(chǎn)出前100組織機(jī)構(gòu)中大多為企業(yè)，只有少數(shù)高校參與其中，表示目前在光刻技術(shù)領(lǐng)域是以企業(yè)導(dǎo)向的創(chuàng)新模式為主。

2.2.1光刻技術(shù)領(lǐng)域熱點(diǎn)技術(shù)分析

國際專利分類號(hào)是目前較為完備的專利技術(shù)分類體系。為了獲得光刻技術(shù)領(lǐng)域的核心技術(shù)，本文提取專利IPC號(hào)的前四位，并進(jìn)行去重處理，光刻技術(shù)共涉及不同類別的IPC號(hào)共541個(gè)。依據(jù)公式(1)構(gòu)建共現(xiàn)矩陣，設(shè)置最小共現(xiàn)度為0.01的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行篩選[24]，篩選出69項(xiàng)技術(shù)，將其共現(xiàn)矩陣導(dǎo)入VOSviewer，分布如圖3所示。光刻技術(shù)熱點(diǎn)技術(shù)可分為5類。首先是光刻材料類，如C08F(光刻膠)、C09D(涂料組合物)等，光刻技術(shù)是精度較高的加工技術(shù)，技術(shù)的每次更新都需要有配套的光刻材料作為支撐條件，光刻材料也易制約光刻技術(shù)的進(jìn)步。其次是應(yīng)用類，如H01L(半導(dǎo)體器件)、H05K(印刷電路)等，光刻技術(shù)最早應(yīng)用于制造印刷電路板，后又被半導(dǎo)體行業(yè)采用制造集成電路。第三類是數(shù)字光處理類，如G02B(光學(xué)元件)、G06F(電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理)等，數(shù)字光處理技術(shù)以數(shù)字光投影的方式進(jìn)行曝光，相比于其它技術(shù)，成型速度更快、精度更高。第四類是曝光光源類，如G21K(γ射線)、H05H(等離子體技術(shù))等，曝光光源波長(zhǎng)的降低是促進(jìn)光刻技術(shù)發(fā)展的重要手段。最后一類是照明裝置，如F21V(照明裝置)、G02F(用于控制光的器件或裝置)等，照明裝置的優(yōu)化可以獲得更好的光刻工藝和更低的掩膜誤差增強(qiáng)因子。

圖3 光刻技術(shù)熱點(diǎn)技術(shù)分布

2.2.2光刻技術(shù)領(lǐng)域核心技術(shù)識(shí)別

以光刻技術(shù)領(lǐng)域69項(xiàng)熱點(diǎn)技術(shù)為研究對(duì)象，依據(jù)技術(shù)相似矩陣和技術(shù)交叉影響矩陣計(jì)算各技術(shù)的技術(shù)相似度和技術(shù)影響力。本文以技術(shù)相似度和技術(shù)影響力的均值為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)光刻專利技術(shù)進(jìn)行組合分析，初步識(shí)別出核心技術(shù)和潛力技術(shù)。結(jié)果如圖4所示，其中位于第一象限的包括C08F(高分子化合物)、G21K(照射裝置)、C09D(涂料組合物)等，這些技術(shù)具有高技術(shù)相似度和高技術(shù)影響力，在光刻技術(shù)中處于核心地位。第二象限和第四象限中C12M(酶學(xué)或微生物學(xué)裝置)、H05H(等離子體技術(shù))、C06F(電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理)等，此區(qū)域技術(shù)具有高技術(shù)影響力或高技術(shù)相似度，有可能成為光刻技術(shù)的核心技術(shù)，需要結(jié)合技術(shù)增長(zhǎng)潛力率識(shí)別。位于第三象限中的HO1L(半導(dǎo)體器件)、H04N(圖像通信)，既無高技術(shù)相似度又無高技術(shù)影響力，結(jié)合技術(shù)增長(zhǎng)潛力值判斷是否為潛力技術(shù)。

圖4 技術(shù)相似度與技術(shù)影響力組合指標(biāo)分析

為了更加準(zhǔn)確地識(shí)別光刻技術(shù)中的核心技術(shù)，本文在技術(shù)相似度和技術(shù)影響力的基礎(chǔ)上增加了技術(shù)增長(zhǎng)潛力率，依據(jù)技術(shù)增長(zhǎng)潛力率大小最終識(shí)別光刻技術(shù)領(lǐng)域的核心技術(shù)和潛力技術(shù)。光刻技術(shù)領(lǐng)域核心技術(shù)識(shí)別結(jié)果如表1所示，可以發(fā)現(xiàn)核心技術(shù)主要包括C08F、G21K、B32B和C23F等，這些技術(shù)與其他技術(shù)相似度較高，影響力較大，既是光刻技術(shù)領(lǐng)域的重要技術(shù)又影響著其他技術(shù)發(fā)展方向。其中CO8F增長(zhǎng)潛力率最高，表明近幾年光刻膠研究相較于其它研究發(fā)展更為迅速，是最近研究的熱點(diǎn)。

表1下半部分是具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，來自于第二、四象限。第二象限包括B81B、C12Q、C12M等，這類技術(shù)有著較高的影響力但其技術(shù)相似度較低，在一定程度上帶動(dòng)了其它技術(shù)的發(fā)展。第四象限的技術(shù)包括G03B、G06F、G11B等，這些技術(shù)相似度較高，但對(duì)其他技術(shù)的影響力不夠。值得注意的是，相較于核心技術(shù)，潛力技術(shù)多了包含酶、核酸或微生物的測(cè)定技術(shù)、電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理技術(shù)等，說明光刻技術(shù)突破的實(shí)現(xiàn)，不僅依靠領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)的整合，還要結(jié)合其它領(lǐng)域的技術(shù)，例如與生物醫(yī)藥領(lǐng)域的技術(shù)有機(jī)結(jié)合形成基因芯片；與電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理技術(shù)重組形成數(shù)字光刻技術(shù)，與傳統(tǒng)光刻技術(shù)相比，數(shù)字光刻技術(shù)成本更低、更具靈活性，因此要把握在技術(shù)融合基礎(chǔ)上涌現(xiàn)的科技突破機(jī)會(huì)。潛力技術(shù)是光刻技術(shù)領(lǐng)域的非核心技術(shù)，但這些技術(shù)的技術(shù)增長(zhǎng)潛力率高于1，說明近幾年快速發(fā)展，未來很有可能成為核心技術(shù)。

表1 核心技術(shù)和潛力技術(shù)識(shí)別

為了對(duì)光刻技術(shù)有全面了解，除了對(duì)一、二、四象限的技術(shù)研究，本文還篩選出第三象限中技術(shù)增長(zhǎng)潛力率高于1的技術(shù)，通過表2可以看出，第三象限中具有高增長(zhǎng)潛力率的技術(shù)有3個(gè)，分別是H01L(半導(dǎo)體器件)、G02B(光學(xué)元件)和H04N(圖像通信)，這些技術(shù)也有可能在未來成為核心技術(shù)。

表2 第三象限高增長(zhǎng)潛力率技術(shù)

2.2.3 光刻技術(shù)領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)識(shí)別

為了識(shí)別光刻技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，本文依據(jù)公式(4)，采用PAJEK計(jì)算結(jié)構(gòu)洞。依據(jù)結(jié)構(gòu)洞的大小排序，識(shí)別出核心技術(shù)和潛力技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合實(shí)際情況選取TOP20作為關(guān)鍵核心技術(shù)。關(guān)鍵核心技術(shù)與技術(shù)主題如表3所示。

表3 TOP20光刻技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)

由表3可知，微生物或酶、光學(xué)元件、對(duì)表面涂布流體的一般工藝等技術(shù)為光刻技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)，對(duì)其它技術(shù)起到引領(lǐng)性作用。究其原因，可以從三方面解釋，首先是材料，如層狀產(chǎn)品、微生物或酶等材料，材料的完備是完成光刻技術(shù)的前提，也是光刻技術(shù)突破的重要條件。其次是裝置，光學(xué)元件、微觀結(jié)構(gòu)的裝置、酶學(xué)或微生物學(xué)裝置，這類裝置支撐光刻技術(shù)的完成。最后一類是工藝，包括對(duì)表面涂布流體的一般工藝、包含酶、核酸或微生物的測(cè)定或檢驗(yàn)方法等技術(shù)，光刻的工藝流程包括：底膜的形成、涂膠、軟烘、曝光、顯影、堅(jiān)模、檢測(cè)、刻蝕和去膠，光刻工藝是半導(dǎo)體制造中至關(guān)重要的工藝步驟，而工藝步驟成功的前提是具有高分辨率的光刻工具和高質(zhì)量的材料。現(xiàn)有研究進(jìn)展也表明，光刻技術(shù)領(lǐng)域中材料、裝置和工藝都有著至關(guān)重要的作用，每一項(xiàng)技術(shù)的突破都能影響其它技術(shù)的發(fā)展方向。

3 結(jié) 論

本文提出了一種識(shí)別關(guān)鍵核心技術(shù)的方法，運(yùn)用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘光刻技術(shù)中的熱點(diǎn)技術(shù)，從專利技術(shù)的技術(shù)相似度、技術(shù)影響力和技術(shù)增長(zhǎng)潛力率三方面對(duì)光刻技術(shù)的核心技術(shù)和潛力技術(shù)識(shí)別和分析，通過結(jié)構(gòu)洞理論從光刻技術(shù)的核心技術(shù)及潛力技術(shù)中識(shí)別關(guān)鍵核心技術(shù)，選取前20項(xiàng)技術(shù)作為關(guān)鍵核心技術(shù)。最終得出以下結(jié)論：a.光刻技術(shù)領(lǐng)域TOP100的組織機(jī)構(gòu)中，韓國、日本、美國等占據(jù)主要位置，而中國在光刻技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新有待進(jìn)一步提升。除此之外，從組織機(jī)構(gòu)的類型來看，TOP100的機(jī)構(gòu)只有加利福尼亞大學(xué)、中國科學(xué)院和麻省理工學(xué)院三所高校，且較為靠后，表明光刻技術(shù)領(lǐng)域呈現(xiàn)企業(yè)主導(dǎo)的創(chuàng)新模式。b.本文運(yùn)用技術(shù)增長(zhǎng)潛力率識(shí)別熱點(diǎn)技術(shù)中的潛力技術(shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與核心技術(shù)相比，潛力技術(shù)主要集中在與其它領(lǐng)域技術(shù)相結(jié)合的新興技術(shù)，這些技術(shù)也是未來的重點(diǎn)研究方向。c.從識(shí)別出的關(guān)鍵核心技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)，光刻技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)主要分布在微生物或酶、光學(xué)元件、對(duì)表面涂布流體的一般工藝等技術(shù)，光刻技術(shù)不是一種技術(shù)，而是包含光刻材料、裝置、工藝等的一系列技術(shù)，光刻技術(shù)的發(fā)展需要這些技術(shù)的共同進(jìn)步。

本文的主要貢獻(xiàn)是：依據(jù)關(guān)鍵核心技術(shù)的定義，將關(guān)鍵核心技術(shù)分解為核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)而逐步識(shí)別出關(guān)鍵核心技術(shù)，能夠更準(zhǔn)確識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)鍵核心技術(shù)，豐富了關(guān)鍵核心技術(shù)的識(shí)別方法；用技術(shù)相似度、技術(shù)影響力和技術(shù)增長(zhǎng)潛力率識(shí)別核心技術(shù)和潛力技術(shù)，能夠更加清晰的認(rèn)識(shí)和把握技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，幫助中國更加科學(xué)的實(shí)施戰(zhàn)略布局，推動(dòng)光刻技術(shù)的高質(zhì)量發(fā)展；將模型應(yīng)用于光刻技術(shù)領(lǐng)域，驗(yàn)證了關(guān)鍵核心技術(shù)識(shí)別模型的有效性，對(duì)其他領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)識(shí)別有借鑒意義。

本文為關(guān)鍵核心技術(shù)的識(shí)別奠定了一定的基礎(chǔ)，但同樣存在不足。本文選取IPC號(hào)前四位作為識(shí)別依據(jù)，分類精度受限，若要進(jìn)行深入研究，IPC分類號(hào)細(xì)分程度不足以支撐關(guān)鍵核心技術(shù)的識(shí)別。另外，本文未考慮時(shí)間維度的IPC共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)演化軌跡來展示技術(shù)的發(fā)展歷程，可以進(jìn)一步的深入研究，為技術(shù)預(yù)測(cè)提供幫助。