孫曉玲，楊頌頌

（大連理工大學(xué) 科學(xué)學(xué)與科技管理研究所，遼寧 大連 116024）

0 引言

2020年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》（以下簡(jiǎn)稱《若干政策》），強(qiáng)調(diào)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量。一系列促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的相關(guān)政策以及全面優(yōu)化完善高質(zhì)量發(fā)展芯片和集成電路產(chǎn)業(yè)的有關(guān)環(huán)境政策的發(fā)布，表明了我國(guó)政府高度重視芯片產(chǎn)業(yè)、集成電路產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，并在各行各業(yè)對(duì)該領(lǐng)域發(fā)展進(jìn)行大力扶持。2016年由國(guó)際知名專利檢索公司QUESTEL發(fā)布的《芯片行業(yè)專利分析及專利組合質(zhì)量評(píng)估》中指出，在數(shù)量上中國(guó)已經(jīng)成為目前世界上芯片專利申請(qǐng)的第一大國(guó)。雖然我國(guó)芯片專利申請(qǐng)數(shù)量排名連年居高，但《若干政策》中指出，我國(guó)目前的芯片產(chǎn)量仍未有效滿足各行各業(yè)對(duì)芯片的需求，在高端芯片方面嚴(yán)重依賴于進(jìn)口。姜迪等指出中國(guó)芯片制造工藝水平低下是芯片產(chǎn)業(yè)鏈中最為薄弱的環(huán)節(jié)，芯片自給率低，芯片制造設(shè)備嚴(yán)重依賴進(jìn)口。高端芯片制造的核心設(shè)備是極紫外（Extreme Ultraviolet，簡(jiǎn)稱為EUV）光刻機(jī)，全球能夠生產(chǎn)EUV光刻機(jī)的只有荷蘭的阿斯麥以及日本的尼康、佳能。現(xiàn)階段我國(guó)只能生產(chǎn)中低端光刻機(jī)，難以滿足高端芯片制造的需求。光刻機(jī)（也稱光刻系統(tǒng)）是光刻技術(shù)的關(guān)鍵裝備，光刻技術(shù)的發(fā)展大大提高了芯片的計(jì)算速度及存儲(chǔ)量，可以說光刻技術(shù)是促進(jìn)芯片產(chǎn)業(yè)和集成電路及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)。

技術(shù)和知識(shí)資產(chǎn)優(yōu)勢(shì)在發(fā)達(dá)國(guó)家與發(fā)展中國(guó)家博弈中占有壓倒一切的核心地位與關(guān)鍵作用。為了維持與發(fā)展中國(guó)家的技術(shù)差距，發(fā)達(dá)國(guó)家將以前的“技術(shù)封鎖”戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變?yōu)椤凹夹g(shù)鎖定”戰(zhàn)略，使發(fā)展中國(guó)家形成了長(zhǎng)期的技術(shù)依賴。隨著中美貿(mào)易摩擦的加劇，美國(guó)進(jìn)一步對(duì)我國(guó)關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)進(jìn)行全方位封鎖，因此，尋求產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的破解已經(jīng)成為我國(guó)各界亟待解決的戰(zhàn)略性課題。要想破解我國(guó)光刻產(chǎn)業(yè)技術(shù)鎖定難題，應(yīng)當(dāng)從光刻技術(shù)領(lǐng)域知識(shí)發(fā)展脈絡(luò)入手，研究光刻技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展歷程。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)進(jìn)步，科技文獻(xiàn)信息正以驚人的速度不斷增長(zhǎng)。由于科學(xué)技術(shù)的更新?lián)Q代和知識(shí)的新陳代謝，大量現(xiàn)有科技文獻(xiàn)信息的利用價(jià)值也正以不同的速度逐步減少。如何快速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域內(nèi)具有重要影響的知識(shí)演化脈絡(luò)，以支撐未來的科技創(chuàng)新與科技決策，成為目前研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。

我國(guó)光刻技術(shù)領(lǐng)域正處于被技術(shù)封鎖的困局中，識(shí)別知識(shí)流動(dòng)脈絡(luò)以及探索光刻產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)發(fā)展規(guī)律是值得深入研究的方向。在識(shí)別知識(shí)流動(dòng)脈絡(luò)的過程中不僅可以建立起整個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展骨架，觀察到整個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展全貌，而且可以幫助研究者識(shí)別出該領(lǐng)域的重要根源文獻(xiàn)，并且得到重要根源文獻(xiàn)在時(shí)序上的知識(shí)流動(dòng)關(guān)系。本文應(yīng)用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析方法建立起技術(shù)引證網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上，將主路徑方法以及文本挖掘方法應(yīng)用于關(guān)鍵主路徑方法中，通過對(duì)核心文獻(xiàn)和非核心文獻(xiàn)相似度的大小歸類文獻(xiàn)，不僅可以避免丟失非核心文獻(xiàn)的知識(shí)演化過程，而且可以提高整個(gè)引證網(wǎng)絡(luò)的鏈接強(qiáng)度，得到更為聚集的文獻(xiàn)群落。在此引證網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上可以快速得到各自方向的關(guān)鍵主路徑，進(jìn)而得到每一條知識(shí)流動(dòng)路徑。探索光刻產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)發(fā)展規(guī)律可以幫助研究者快速掌握光刻產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)演化軌跡，為更早發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新型技術(shù)方向提供可能，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破提供方法參考。

1 相關(guān)研究

最早提出引文網(wǎng)絡(luò)主路徑方法的是Hummon和Doreian，他們從引文的關(guān)系出發(fā)而非節(jié)點(diǎn)之間的相似性來挖掘主要事件、主要理論和主要任務(wù)，提出了NPPC、SPLC和SPNP三種遍歷算法以生成主路徑。

1.1 基于遍歷權(quán)重算法的主路徑分析

在NPPC、SPLC和SPNP算法以及社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析理論基礎(chǔ)上，V.Batagelj進(jìn)一步深化了主路徑分析方法，并提出了此后在多數(shù)領(lǐng)域應(yīng)用中最為主流且與NPPC、SPLC和SPNP等價(jià)的SPC算法。SPC算法通過遍歷某條邊所有從源節(jié)點(diǎn)到尾結(jié)點(diǎn)的次數(shù)計(jì)算出這條邊的權(quán)重值。相比于NPPC、SPLC和SPNP，SPC可以更快地計(jì)算出每條邊的權(quán)重，提高了運(yùn)算效率。Wang等使用SPC算法從知識(shí)來源多樣性和技術(shù)領(lǐng)域多樣性角度出發(fā)進(jìn)一步研究了知識(shí)演變，取得了很好的效果。

除了早期的NPPC、SPLC和SPNP算法外，后續(xù)出現(xiàn)了基于SPNP和SPLC的最優(yōu)主路徑演化網(wǎng)絡(luò)的NETP算法，該算法是一種局部最優(yōu)主路徑算法，局部最優(yōu)有可能出現(xiàn)遺漏掉全局最優(yōu)解的情況。在最新的研究中，王婷等將社區(qū)發(fā)現(xiàn)算法與SPNP算法結(jié)合起來，對(duì)中藥產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行衍生路徑識(shí)別。Li等則在引文網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上結(jié)合引文分析與文本挖掘方法來監(jiān)控納米發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展路徑并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)。馬瑞敏等從有機(jī)電激光顯示技術(shù)入手證實(shí)了從節(jié)點(diǎn)重要性出發(fā)來探索一個(gè)領(lǐng)域的主路徑是很有必要且可行的。這些方法被學(xué)者們陸續(xù)應(yīng)用到概念系譜、學(xué)科劃分等研究領(lǐng)域以及燃料電池、電線交換等技術(shù)領(lǐng)域。

總體來說，已有研究都只是基于引證網(wǎng)絡(luò)做出網(wǎng)絡(luò)中路徑的相關(guān)搜索算法，需要在后續(xù)的研究中對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化。早期文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)工作者大多基于學(xué)術(shù)文獻(xiàn)間的相似性聚類結(jié)果探究引文網(wǎng)絡(luò)中的知識(shí)演化結(jié)構(gòu)，從而缺少了從引文內(nèi)容角度探究知識(shí)的生產(chǎn)、傳播、吸收和創(chuàng)新等方面的相關(guān)研究。而以主路徑分析為基礎(chǔ)的引文網(wǎng)絡(luò)知識(shí)流動(dòng)研究，恰好利用了引文網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、學(xué)術(shù)文獻(xiàn)間的應(yīng)用關(guān)系、處于引文網(wǎng)絡(luò)核心地位且對(duì)知識(shí)流通具有樞紐作用的學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，展現(xiàn)了引文網(wǎng)絡(luò)中的知識(shí)繼承與改寫關(guān)系。

1.2 基于引文內(nèi)容權(quán)重的主路徑分析

在SPC算法的基礎(chǔ)上，隨著自然語言處理技術(shù)的發(fā)展，后續(xù)學(xué)者們陸續(xù)考慮科學(xué)文獻(xiàn)中的其它要素，主要是以引文內(nèi)容為主。學(xué)者們嘗試著將自然語言處理技術(shù)用于這些文章內(nèi)容中，試圖挖掘文本中潛在的語義信息聯(lián)系，計(jì)算出更為真實(shí)可靠的主路徑。學(xué)者們對(duì)于引文內(nèi)容的研究關(guān)注于節(jié)點(diǎn)所包含的信息，主要使用方法包括主題模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語言模型等。

程潔瓊等受PageRank算法思想的啟發(fā)，在路徑搜索中，通過PageRank算法計(jì)算節(jié)點(diǎn)的影響力，之后基于邊鏈接影響力流進(jìn)行主路徑的搜索，利用海水淡化領(lǐng)域內(nèi)專利數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。Liu等提出了關(guān)鍵路徑搜索得到的主路徑既有全局最優(yōu)主路徑還有局部最優(yōu)主路徑。Liu等在后續(xù)的研究中利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的引證關(guān)系對(duì)原始的連邊遍歷數(shù)進(jìn)行加權(quán)調(diào)節(jié)，然后根據(jù)加權(quán)后的連邊遍歷數(shù)來確定主路徑。

已有的主路徑分析算法利用路徑權(quán)重指標(biāo)所得到的高權(quán)重路徑、局部最優(yōu)主路徑等一方面可能因?yàn)槁窂缴瞎?jié)點(diǎn)數(shù)量較多以及局部最優(yōu)所產(chǎn)生的累加效應(yīng)導(dǎo)致該高權(quán)重路徑會(huì)遺漏掉全局最優(yōu)主路徑，未能反映出路徑的重要性，另一方面現(xiàn)有的主路徑分析方法所得出的結(jié)論大多數(shù)將所有的引文關(guān)系一視同仁，但是在真實(shí)的引用關(guān)系中，僅有研究主題較為相似的引文對(duì)該關(guān)鍵路徑中的主題演化起到關(guān)鍵作用。因此本文在引文網(wǎng)絡(luò)中充分考慮了引文內(nèi)容在整體引文網(wǎng)絡(luò)中所起的作用，本文將深度學(xué)習(xí)中的表示學(xué)習(xí)方法應(yīng)用到主路徑分析方法中，挖掘網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵路徑。

2 研究方法

本文從科技文獻(xiàn)引證以及文本挖掘的角度研究知識(shí)流動(dòng)與技術(shù)軌跡，從而破解我國(guó)光刻產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)被發(fā)達(dá)國(guó)家鎖定的困局。首先闡述我國(guó)光刻產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)被鎖定的現(xiàn)狀，其次從引文網(wǎng)絡(luò)以及引證網(wǎng)絡(luò)的角度出發(fā)，建立起光刻產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)軌跡骨架，最后通過將機(jī)器學(xué)習(xí)方法中的Doc2Vec應(yīng)用到該技術(shù)軌跡骨架中，進(jìn)一步聚合文獻(xiàn)群落，對(duì)骨架中的知識(shí)流動(dòng)進(jìn)行分析，從而獲取其核心技術(shù)發(fā)展規(guī)律。運(yùn)用實(shí)證分析，對(duì)我國(guó)光刻技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行研究。在此基礎(chǔ)上，從不同的角度對(duì)我國(guó)破解光刻產(chǎn)業(yè)技術(shù)鎖定困局提出科學(xué)的策略，為我國(guó)光刻技術(shù)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展提供科學(xué)的理論依據(jù)。

本文具體的研究技術(shù)路線圖，如圖1所示：

圖1 技術(shù)路線

2.1 SPC引文分析方法

利用SPC方法在網(wǎng)絡(luò)中提取主路徑，網(wǎng)絡(luò)是指專利的引證關(guān)系網(wǎng)絡(luò)以及科技文獻(xiàn)的引文網(wǎng)絡(luò)，這里以科技文獻(xiàn)的引文網(wǎng)絡(luò)為例進(jìn)行介紹。Batagelj提出的SPC算法中，通過遍歷得到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)圖中從源點(diǎn)到匯點(diǎn)的所有路徑，所有路徑經(jīng)過某條邊的計(jì)數(shù)次是該邊的權(quán)重值。

如圖2所示，該網(wǎng)絡(luò)一共有6條路徑，經(jīng)過（A，B）的有3條，故（A，B）的權(quán)重值就是3，同理求出所有直接邊的權(quán)重值，進(jìn)行累計(jì)求和，得出總值為12的路徑A→B→D→E→G、A→B→D→E→F、A→C→D→E→G、A→C→D→E→F是全局主路徑。

圖2 SPC遍歷算法

2.2 單路徑SPC權(quán)重值

根據(jù)Batagelj提出的SPC算法，路徑起點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中的源點(diǎn)之一，路徑終點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)中的匯點(diǎn)之一。定義邊（A，B）為由節(jié)點(diǎn)A指向節(jié)點(diǎn)B的邊，也稱為單路徑。該單路徑的權(quán)重值SPC ：

其中，C（）為遍歷網(wǎng)絡(luò)中所有的全局路徑，其中對(duì)包含（，）邊的全局路徑進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為（，）的權(quán)重值。

對(duì)于SPC算法來講，某一條全局路徑的值計(jì)算如下：

其中這條全局路徑包含個(gè)節(jié)點(diǎn)，表示為（，，…，A ）。將每一個(gè)子路徑權(quán)重值累計(jì)求和即為該全局路徑SPC值。

2.3 單路徑SIM權(quán)重值

本研究所使用的文本向量模型為Gensim庫的Doc2Vec模型。本研究使用的是PV－DM實(shí)現(xiàn)方式。使用Doc2Vec模型訓(xùn)練之后，就可以將每條專利數(shù)據(jù)表示成向量。使用文本相似度方法計(jì)算每篇專利之間的相似度以衡量每條引證關(guān)系的重要性。比較常用的向量相似度計(jì)算方法是余弦相似度。定義節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的相似度S im ：

2.4 關(guān)鍵路徑權(quán)重值

對(duì)于某一條全局主路徑，這條路徑包含個(gè)節(jié)點(diǎn)，表示為（，，…，A）。傳統(tǒng)的SPC算法將所有的引證關(guān)系視為一致，未充分考慮引用的具體含義、研究主題是否相似等一致性問題，因此本研究從文本內(nèi)容入手，充分考慮節(jié)點(diǎn)之間的主題與文本相似問題，對(duì)此算法提出改進(jìn)。最終的路徑值為結(jié)合權(quán)重值和引文內(nèi)容相似度權(quán)重值的乘積：

3 結(jié)果與分析

3.1 數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理

本文研究專利數(shù)據(jù)來自于Derwent Innovations Index。構(gòu)建專利檢索式為：（（（（（（（（lithograph OR lithography）OR microlithography）OR photolithograph） OR photolithography） OR stepper） OR scanner）OR step－and－repeat）OR step－and－scan），選擇數(shù)據(jù)庫中的主題詞檢索方式，檢索日期均為2021年11月29日，檢索日期范圍不做限制，研究范圍為該數(shù)據(jù)庫的全部光刻產(chǎn)業(yè)專利數(shù)據(jù)。對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾清洗等操作之后，最終得到相關(guān)有效專利256 762條。

3.2 光刻產(chǎn)業(yè)專利演化脈絡(luò)研究

在引證網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上得到了五條專利關(guān)鍵路徑。根據(jù)各個(gè)專利的研究?jī)?nèi)容，將主路徑上的專利進(jìn)行排序分組，這五條專利關(guān)鍵路徑研究主題分別為：光刻掩膜制備技術(shù)演化（PKP－a）、相移掩膜胚料研究演化（PKP－b）、光刻曝光方法研究演化（PKP－c）、光刻成像方法研究演化（PKP－d）、可編程光刻技術(shù)演化（PKP－e）。

3.2.1 光刻掩膜制備技術(shù)演化（PKP－a）

從專利研究?jī)?nèi)容角度出發(fā)，在專利關(guān)鍵路徑PKP－a中，光刻掩膜制備技術(shù)的起源節(jié)點(diǎn)專利主要是對(duì)掩膜技術(shù)的研究，在后續(xù)的發(fā)展中，從該專利研究?jī)?nèi)容中知識(shí)演化大致可以分為三個(gè)方向：光刻工藝防護(hù)膜（PKP－a1、PKP－a2、PKP－a3、PKPa4）、光刻系統(tǒng)元件制造（PKP－a5）、反射式光刻系統(tǒng)研究（PKP－a6）。如圖3所示：

圖3 專利關(guān)鍵路徑PKP－a

在光刻掩膜、半導(dǎo)體器件制造、集成電路制造演化分支中，核心專利均來自于美國(guó)、日本、韓國(guó)等，美日韓在一定程度上掌握著該行業(yè)核心技術(shù)，技術(shù)貢獻(xiàn)也較為突出。而我國(guó)在半導(dǎo)體行業(yè)突出的則是臺(tái)積電公司，其核心技術(shù)分布于芯片制造、半導(dǎo)體器件制造等行業(yè)。值得一提的是，自我國(guó)開始進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)起，日本尼康公司的芯片光刻機(jī)就開始走下坡路。目前半導(dǎo)體制造業(yè)龍頭因特爾、三星、臺(tái)積電等都是從荷蘭阿斯麥（ASML）公司進(jìn)口光刻機(jī)，可見阿斯麥公司處于全球光刻機(jī)尤其是EUV光刻機(jī)的絕對(duì)霸主地位。而我國(guó)光刻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受限絕大多數(shù)原因是由于西方《瓦森納條約》中ASML的EUV和NX 1980D的對(duì)華禁售令，我國(guó)的芯片制造業(yè)目前仍未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，極大限制了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)及高端裝備制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3.2.2 相移掩膜胚料研究演化（PKP－b）

從專利研究?jī)?nèi)容角度出發(fā)，在專利關(guān)鍵路徑PKP－b中，相移掩膜胚料研究的起源節(jié)點(diǎn)專利主要是對(duì)相移掩膜技術(shù)的研究，在該關(guān)鍵路徑的知識(shí)演化過程中，可以分為三個(gè)階段，如圖4所示。

在相移掩膜、掩膜胚料、極紫外光刻掩膜胚料分支下，核心專利均來自于日本、美國(guó)、歐洲。主要的企業(yè)為日本三菱集團(tuán)的旭硝子公司與東芝公司、美國(guó)格羅方德半導(dǎo)體股份有限公司、德國(guó)蔡司公司等。公司主營(yíng)業(yè)務(wù)涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)、光學(xué)消費(fèi)品、晶圓代工生產(chǎn)等領(lǐng)域，在這些技術(shù)領(lǐng)域中，僅有晶圓代工技術(shù)是我國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)，但在關(guān)鍵路徑中臺(tái)積電公司的專利權(quán)重也暫未體現(xiàn)在高權(quán)重路徑中，足以證明在相移掩膜、掩膜胚料及其制造方法與應(yīng)用等技術(shù)領(lǐng)域一直被美日等發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷鎖定。

圖4 專利關(guān)鍵路徑PKP－b

3.2.3 光刻曝光方法研究演化（PKP－c）

此關(guān)鍵路徑也包含著SPC算法的主路徑。從專利研究?jī)?nèi)容角度出發(fā)，在專利關(guān)鍵路徑PKP－c中，光刻曝光方法研究的起源節(jié)點(diǎn)專利主要是對(duì)半導(dǎo)體器件光刻曝光方法的研究。在后續(xù)的技術(shù)軌跡中知識(shí)演化主要分為兩個(gè)方面：光刻圖案方法研究（PKP－c1）、光刻圖案技術(shù)應(yīng)用研究（PKP－c2）。此關(guān)鍵路徑在基礎(chǔ)的SPC算法中為權(quán)重最高的主路徑，如圖5所示。

圖5 專利關(guān)鍵路徑PKP－c

在兩個(gè)演化分支下，核心專利都為美國(guó)的專利，這也證實(shí)了在光刻曝光方法研究及應(yīng)用領(lǐng)域中，技術(shù)仍舊是處于美國(guó)的封鎖中。在光刻圖案方法研究分支中不得不提的是專利US8671368－B1的標(biāo)準(zhǔn)化當(dāng)前權(quán)利人——鏗騰電子（Cadence），該公司是美國(guó)三大電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化公司之一，其他兩家公司分別為新思科技（Synopsys）和明導(dǎo)國(guó)際（Mentor Graphics）。半導(dǎo)體的軟件產(chǎn)品電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化由這三家美國(guó)公司所壟斷，合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)到70%以上。我國(guó)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化企業(yè)仍然處于起步階段，值得一提的企業(yè)有北京華大九天科技股份有限公司和杭州廣立微電子股份有限公司，前者成立于2009年，一直致力于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的開發(fā)、銷售以及相關(guān)業(yè)務(wù)；后者是領(lǐng)先的集成電路EDA軟件與晶圓級(jí)電性測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商，潛力無限。荷蘭阿斯麥EUV光刻機(jī)在華禁售禁令之后，如若軟件方面被限制，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致我國(guó)光刻技術(shù)產(chǎn)業(yè)乃至芯片制造業(yè)面臨硬件與軟件雙方面的封鎖，從而大大地延緩我國(guó)在光刻技術(shù)產(chǎn)業(yè)、芯片制造業(yè)以及集成電路制造業(yè)的發(fā)展。挑戰(zhàn)重重，但是往往機(jī)遇伴隨著挑戰(zhàn)一起存在。隨著我國(guó)相關(guān)政策的出臺(tái)，國(guó)內(nèi)企業(yè)越發(fā)注重自身知識(shí)產(chǎn)權(quán)，越發(fā)重視自主科技研發(fā)，我國(guó)的半導(dǎo)體行業(yè)正慢慢崛起，打破發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我國(guó)光刻技術(shù)封鎖的時(shí)刻就在不久的將來。

3.2.4 光刻成像方法研究演化（PKP－d）

從專利研究?jī)?nèi)容角度出發(fā)，在專利關(guān)鍵路徑PKP－d中，早期研究集中在光刻成像系統(tǒng)方法及其優(yōu)化方面，在后續(xù)的技術(shù)軌跡中知識(shí)演化主要分為兩個(gè)方面：光刻投影成像工藝方法及其優(yōu)化（PKP－d1）和數(shù)字光刻系統(tǒng)方法分支（PKP－d2），如圖6所示。

在光刻投影成像工藝方法及其優(yōu)化（PKP－d1）演化分支中，分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段為光刻設(shè)備的照明方法及其優(yōu)化研究，第二階段為光學(xué)建模、光刻工藝模型及其優(yōu)化方法研究。在2010年以前，對(duì)于光刻成像方法的研究核心專利都為美國(guó)新思科技（Synopsys）所有，新思科技是全球集成電路設(shè)計(jì)提供電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件工具的龍頭企業(yè)，該領(lǐng)域早期核心專利幾乎都來自于新思科技，這也說明了此領(lǐng)域的技術(shù)封鎖存在已久。一直到2012年我國(guó)的上海華力微電子有限公司才開始在光刻工藝技術(shù)方面有所起步，之后，廣東工業(yè)大學(xué)在半隱式光源掩膜協(xié)同優(yōu)化方法的研究取得進(jìn)一步進(jìn)展，并將其應(yīng)用于光刻系統(tǒng)成像，得到了很好的效果，這也說明雖然我國(guó)在光刻成像工藝技術(shù)方面面臨著早期的技術(shù)封鎖，但相關(guān)研究布局已經(jīng)有所起色，不過想要完全突破封鎖，使我國(guó)光刻相關(guān)企業(yè)成為全球首屈一指的研發(fā)企業(yè)仍需努力。

3.2.5 可編程光刻技術(shù)演化（PKP－e）

從專利研究?jī)?nèi)容角度出發(fā)，在專利關(guān)鍵路徑PKP－e中，早期研究集中在可編程光刻技術(shù)，在后續(xù)的技術(shù)軌跡中知識(shí)演化主要分為兩個(gè)方面：應(yīng)用于成像系統(tǒng)及成像設(shè)備制備（PKP－e1）和光刻照明裝置制備研究（PKP－e2），如圖7所示。

圖6 專利關(guān)鍵路徑PKP－d

圖7 專利關(guān)鍵路徑PKP－e

在可編程光刻技術(shù)的演化分支中，雖說在成像系統(tǒng)及成像設(shè)備制備方面的核心技術(shù)被美日所壟斷，但在另外的演化分支——光刻照明裝置制備研究中，我國(guó)中科院上海光機(jī)所、北京國(guó)望光學(xué)科技有限公司、中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所等都在曝光光學(xué)系統(tǒng)、光刻投影裝置制備等核心技術(shù)研發(fā)方面進(jìn)展順利。在可以預(yù)見的未來，我國(guó)的光刻機(jī)核心技術(shù)研發(fā)水平擁有從基礎(chǔ)研究到關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新到應(yīng)用示范的創(chuàng)新價(jià)值鏈的無限潛力，有朝一日定能成為世界級(jí)光刻技術(shù)科技研究中心。

3.3 對(duì)比分析

結(jié)合前沿研究?jī)?nèi)容，對(duì)基于專利內(nèi)容的分析、主路徑分析算法、局部最優(yōu)主路徑算法、基于引證網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)算法等方法進(jìn)行了在同一數(shù)據(jù)上的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)前對(duì)光刻領(lǐng)域的技術(shù)軌跡發(fā)展研究得出的結(jié)論著重在于光刻膠技術(shù)、光刻圖案研究、曝光技術(shù)、掩膜技術(shù)等，對(duì)于光刻機(jī)的研究顯示出我國(guó)的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)備的整合、組裝，短板在于光刻機(jī)組件、系統(tǒng)和整機(jī)設(shè)計(jì)等方面。當(dāng)涉及到一些激光光刻技術(shù)研究以及激光光刻設(shè)備技術(shù)研究時(shí)，我國(guó)的研究相對(duì)較少，這些核心設(shè)備也仍依賴于進(jìn)口。本研究獲取到的光刻產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)中的關(guān)鍵路徑在于關(guān)注光刻膠、光刻材料的基礎(chǔ)之上，發(fā)掘出一些更為關(guān)鍵的技術(shù)，比如光刻成像方法、可編程光刻技術(shù)下的光刻成像設(shè)備制造以及應(yīng)用于影像學(xué)等關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外主要研究方法所得出的領(lǐng)域分布情況見表1。

新的技術(shù)創(chuàng)新會(huì)帶來很好的發(fā)展前景，影像學(xué)研究的一大應(yīng)用場(chǎng)景就是高端醫(yī)療器械制造。在高端醫(yī)療器械千億級(jí)別的市場(chǎng)下，發(fā)達(dá)國(guó)家早已布局，而當(dāng)前我國(guó)在醫(yī)療器械制造核心技術(shù)方面的科學(xué)布局與技術(shù)布局尚不活躍，這也是我國(guó)值得關(guān)注的研究方向之一。這在《中國(guó)制造2025》中提出的“重點(diǎn)發(fā)展影像設(shè)備等高性能診療設(shè)備”也有所體現(xiàn)。

4 結(jié)論與展望

本文通過對(duì)技術(shù)演化脈絡(luò)進(jìn)行深入研究，基于專利文本內(nèi)容的語義信息，探索技術(shù)演化關(guān)聯(lián)規(guī)律。以光刻技術(shù)產(chǎn)業(yè)為例，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)每條演化脈絡(luò)進(jìn)行溯源，得到如下結(jié)論：

（1）光刻產(chǎn)業(yè)技術(shù)演化脈絡(luò)未來的主要研究方向?yàn)椋汗饪萄谀ぜ捌渲苽浞椒ㄑ芯?、相移掩膜胚料研究、光刻曝光方法研究、光刻成像方法研究與可編程光刻技術(shù)研究。

（2）從光刻產(chǎn)業(yè)的技術(shù)研究演化脈絡(luò)入手，可以幫助科研人員識(shí)別光刻產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中知識(shí)流動(dòng)與技術(shù)演化的方向以及發(fā)掘出眾多技術(shù)研究中的核心關(guān)鍵技術(shù)。依據(jù)光刻產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域下技術(shù)研究演化脈絡(luò)的關(guān)鍵信息，我國(guó)在技術(shù)應(yīng)用相關(guān)研究層面較為活躍，而在高端裝備器械及其零部件的制造方面涉及到的核心關(guān)鍵技術(shù)層面研究相對(duì)較少，說明我國(guó)需要提高創(chuàng)新意識(shí)，強(qiáng)化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)，鼓勵(lì)企業(yè)加大研發(fā)投入占比。與此同時(shí)，還需要在光刻產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中加強(qiáng)核心技術(shù)瓶頸攻關(guān)，尤其是光刻成像方法等核心關(guān)鍵技術(shù)。

表1 當(dāng)前前沿研究?jī)?nèi)容領(lǐng)域分布

（3）近年來在政策加持下，國(guó)內(nèi)很多企業(yè)已經(jīng)有所突破，在整個(gè)核心零部件產(chǎn)業(yè)鏈中我國(guó)的弱勢(shì)在于原料生產(chǎn)、核心零部件生產(chǎn)等，要實(shí)現(xiàn)整個(gè)領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化仍有一定距離，可以通過在設(shè)備的組裝、整合方面的優(yōu)勢(shì)面向產(chǎn)業(yè)鏈下游中的裝備出口提高我國(guó)在整個(gè)領(lǐng)域中的認(rèn)可度，從而促進(jìn)基礎(chǔ)研究的進(jìn)一步發(fā)展。尤其是在數(shù)字時(shí)代的今天，AI醫(yī)療的發(fā)展熱度不斷提升，不僅僅是高端醫(yī)療器械領(lǐng)域，我國(guó)光刻產(chǎn)業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)、科研院所與企業(yè)如若能把握住光刻產(chǎn)業(yè)未來幾年的核心發(fā)展方向，定能實(shí)現(xiàn)高端光刻機(jī)制造國(guó)產(chǎn)化，從而突破我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)被發(fā)達(dá)國(guó)家所封鎖的現(xiàn)狀，促進(jìn)我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)及高端裝備制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，這也是我國(guó)邁向科技強(qiáng)國(guó)的潛在機(jī)遇。