科普|芯片行业特有的知识产权形式：集成电路布图设计登记

发布时间：2021.01.14 陕西省查看：2259 评论：1

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科普|芯片行业特有的知识产权形式：集成电路布图设计登记
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作者：李晓骏

芯片行业，尤其是Fabless企业，最重要的资产之一，就是知识产权。集成电路布图设计登记作为芯片行业特有的知识产权形式，其内容又是如何定义的呢？

在此前的一篇文章（《商业秘密还是专利？以存储芯片为例讲述芯片知识产权布局策略》）中，笔者提到了在芯片知识产权领域，主要包括专利、商业秘密、集成电路布图登记这三种。那么，集成电路布图登记究竟是什么，在芯片产业是如何发挥作用的呢？

芯片：智能制造发展的核心技术

芯片是智能制造发展的核心技术之一，其发展水平直接决定着智能制造的成败。芯片现在几乎用于所有电子设备中，并彻底改变了电子领域。由于芯片体积小、成本低而使计算机、移动电话和其他数字家电作为现代社会结构中不可分割的一部分。

随着国际形势日趋复杂化，作为体现科研实力的芯片产业日趋被国人所熟悉。以至于现如今普罗大众随口也能说出诸多芯片产业的名词，诸如：光刻机、摩尔定律、纳米芯片、代工厂、EDA工具等，更至于芯片行业成了众多大学里的火爆专业，让众多年轻人趋之若鹜，大有超过数年前爆表的软件行业的趋势。

集成电路布图设计登记：芯片知识产权的核心

同时，知识产权作为*****中另一个重量级的话题，不仅是美国打压中国的武器，也是中国科技实力提升的必由之道。

芯片又称为集成电路，从字面解释，集成电路就是在小小的硅片上将很多电路集成制造到一起。随着所能制造的尺寸越来越小，单位面积芯片所集成的元器件越来越多。芯片的制造生产最终是由集成布图通过光刻等工艺制造步骤实现的。下图1是某款CPU的芯片图片，这就是芯片制造完成最终的样子。

图1 某款CPU芯片

集成电路布图设计登记作为芯片行业特有的知识产权形式，其自身有着独有的特点和性质。

集成电路布图设计登记的定义为：集成电路布图设计是用以制造集成电路的电子元件在半导体材料中的几何图形排列和连接的布局设计，实质上是一种图形设计。权利人通过将上述图形设计申请注册后，依法获得布图设计相应的专有权。

集成电路布图设计保护的是什么？

根据中国保护知识产权网的定义，集成电路布图设计实质上是一种图形设计，但它并非是工业品外观设计，不能适用专利法保护。它既不是一定思想的表达形式，也不具备艺术性，因而不在作品之列，不能采用版权法加以保护。

由于现有专利法、版权法对集成电路布图设计无法给予有效的保护，世界许多国家就通过单行立法，确认布图设计的专有权，即给予其他知识产权保护，我国也制定了《集成电路布图设计保护条例》（以下简称《条例》）及实施细则。1989年，世界知识产权组织通过了《关于集成电路知识产权的华盛顿条约》，我国于1990年签署了该条约。

所以，根据国家知识产权局的解答，集成电路布图设计专有权是根据《条例》对具有独创性的集成电路布图设计进行保护的一种知识产权。它与专利权、著作权等一样，是知识产权的分支。

图2：仙童半导体诺伊斯集成电路的内部连线设计

上图是网络上流传的仙童半导体诺伊斯集成电路的内部连线设计。在1959年，仙童半导体的诺伊斯（Noyce）和德州仪器的基尔比（Kilby）分别前后发明了集成电路，在申请专利权时，双方争执不下。经过多年的诉讼，美国法庭最后将集成电路的发明授予了德州仪器的基尔比，而将内部连线技术授予了仙童的诺伊斯。据传，德州仪器依靠基尔比的这件专利，以及这件专利过期后，后续又申请的“基尔比275”专利，向日本企业收取的专利许可费多达上千亿日元。

因为早期还没有“集成电路布图设计登记”这样专门的保护方式，所以这里是通过专利的方式对集成电路布图设计进行保护的。

由此，可见集成电路布图设计的重要价值！

从技术角度说明为什么需要保护集成电路

布图设计？

集成电路布图在芯片设计领域习惯被称之为集成电路版图（Layout），集成电路版图设计作为芯片（集成电路）设计过程中的后端步骤，对芯片的性能、成本等有着重要的影响。而知识产权是创造性智力劳动所创造的劳动成果。既然集成电路布图可以作为知识产权进行保护，必然有创造性的智力劳动包含在里面。

其实从技术角度而***如芯片业内技术人员非常推崇的一本经典教科书的名字一样——《模拟电路版图的艺术》，如图3所示。所以说集成电路版图设计（尤其是模拟集成电路版图设计）一定程度上可以认为是“艺术”的创作，这也更加直观说明集成电路版图设计中创造性智力劳动的意义所在。当然，此处的艺术，跟我们传统所认为的绘画、音乐、书法等艺术有所区别，因此与前述中国保护知识产权网给出定义时，所称“集成电路版图设计”不具备法律意义上的“艺术性”并不能混为一谈。

图3 图书：模拟电路版图的艺术

下面结合图示对集成电路版图进行简要的介绍，这里以集成电路中的常见器件（MOS管，场效应晶体管）示例说明。如图4-1，图中的上面和下面分别是MOS晶体管的俯视图和横截面图。图4-1上面的俯视图就是集成电路（MOS晶体管）版图结构。而下面的横截面图是上面相应的剖面图。芯片就是由无数个类似这样的版图结构组成的。

图4-1

在制造过程中，芯片是由不同层的材料共同结合组成的，而这些不同的层分别对应不同的版图结构。组成图4-1中上面俯视图不同结构的层见图3-2所示。图4-2中a-e对应不同的层，每层会被制作成相应的掩膜版（Mask），由此这些层也可以称之为掩膜版层。芯片制造过程中，光刻机（就是传说中很贵又很容易被卡脖子的那种设备）通过掩膜版对硅片进行不同程度的曝光（光刻）处理，再辅以不同材料的生长加工等步骤，最终即可制造成我们通常所见到的芯片。

集成电路布图设计登记其实就是将图4-2中a-e不同掩膜版层所对应的图案按照一定的格式要求做成图片或者图样，进而在政府相关机构进行登记备案。当然，实际中芯片的掩膜版层不像图4-2中仅仅展示的聊聊几层那样简单。由于工艺和尺寸的发展，目前芯片的掩膜版层（Mask）可以多达几十层，例如20纳米工艺的芯片掩膜版层大概有30层以上。

图4-2

图1中的CPU芯片就是由无数个类似图4-1中的器件组成的。而像华为发布的采用7nm工艺的麒麟990中晶体管的数量则达到 100 亿个以上。至于通常我们常听说的工艺尺寸，比如这里提到的7nm工艺，是指芯片中所能加工的最小尺寸，这里可以简单理解为图4-2中多晶（图4-2中c）或者金属1（图4-2中e）所能做到的最小宽度。

集成电路布图设计：艺术与技术的结合

集成电路布图设计就是将成千上万个不同尺寸和不同形状的上述器件（当然还包括电阻、电容等其他器件），根据它们在电路中所起到的作用，依照一定的规则摆放并连接在一起，进而形成不同功能的芯片。

随着技术的发展芯片集成度越来越高，越来越多的功能和器件被集成到一个芯片中。而对于集成电路版图的设计也越来越充满着挑战，集成电路版图的设计更多的趋向于采用计算机辅助工具（EDA工具）进行的自动设计，即自动布局布线（APR—Auto Place Route），尤其是数字电路部分更为如此。

正如前面所提到的麒麟等芯片，其中绝大部分是数字电路，所以它们的很大一部分是由EDA工具自动实现集成电路版图设计的。而对于模拟电路，因为器件和信号布局需要考量的因素很多，所以更多的是通过人工进行版图设计的，人工设计的器件位置和连线方式的不同，最终导致制作出来的电路性能千差万别，这也就是为什么模拟版图可以称之为“艺术”的原因之一，这也或许是集成电路版图能够作为知识产权保护的重要原因。

参考文献：

1、《浅析集成电路布图设计在中国知识产权发展中对芯片设计企业的重要性》

https://mp.weixin.qq.com/s/idrycOErqKLwyZrFcxwBWg

2、《最高人民法院知识产权案件年度报告（2016-2019）》中国法院网https://www.chinacourt.org/

3、《模拟CMOS集成电路设计》【美】毕查德-拉扎维著西安交通大学出版社

4、《模拟电路版图的艺术》【美】黑斯廷斯电子工业出版社

标签：知识产权集成电路