2020年2月28日晚，北京證監會官網披露：中科寒武紀科技股份有限公司（以下簡稱“寒武紀”）與中信證券已簽署輔導協議，全力衝擊科創板。3月26日晚間，在不到一個月時間，上交所官網就顯示，寒武紀的科創板上市申請獲受理，這條IPO之路寒武紀走得易如破竹。
寒武紀，這家各界關注的獨角獸公司，是國內少數已實現AI芯片產品成功規模化應用的公司之一。自成立以來，寒武紀致力於打造各類智能雲服務器、智能邊緣設備、智能終端的核心處理器芯片，旨在建立雲邊端一體的智能新生態。
在3月20日證監會出臺的第21號公告中，明確對申請科創板上市企業的科創屬性評價指標：近三年研發投入佔比5%以上/累計投入6000萬以上，近三年營收復合增長率20%/近一年營收3億元，且“形成主營業務收入的發明專利5項以上”，或者，在營業收入或研發投入等指標尚未達到的情況下，“形成核心技術和主營業務收入的發明專利（含國防專利）合計50項以上”，這充分體現了對科創板企業的科技創新能力和知識產權保護水平的重視。
那麼寒武紀作為一家高科技人工智能企業，其背後是由怎樣的知識產權體系進行支撐？在AI芯片及相關領域其專利申請佈局是如何開展的？未來的技術發展方向如何？下面我們通過分析寒武紀的專利，瞭解寒武紀的專利佈局，從而對寒武紀的發展歷程做初步的介紹。
一、專利申請和佈局分析
1、專利檢索分析方法
本文采用的專利數據來自incoPat信息檢索平臺，通過對申請人、申請日期、技術分類號、關鍵詞等要素進行檢索，並進行去噪，最後對待分析數據進行整理和分析，結合其公司業務發展，得出相應分析結果。
2、申請趨勢分析
寒武紀成立於2016年3月，從圖1可以看出，在公司成立的第一年即開始大量申請專利，至今一直保持穩步上升的申請趨勢，平均每年增長率達到25%（2019年數據回落主要是由於部分專利處於未公開狀態）。值得關注的是2018年與2017年相比，中國專利申請量持平，美國專利申請量顯著增加，這是2016年和2017年申請的PCT專利進入國家階段的結果，同時也表明寒武紀在國際市場上正在加速佈局。除了中美，寒武紀在韓國、中國臺灣、歐洲、澳大利亞、加拿大等國家和地區均進行了專利佈局，以在人工智能和芯片半導體產業的主要匯聚地構建技術壁壘，保護其產業生態。
圖1 寒武紀曆年全球專利申請量
3、申請區域分析
通過incoPat信息檢索平臺可知，目前在中國申請專利數量為561件，美國120件，WIPO101件，歐洲專利局60件，韓國23件，臺灣地區13件，其中，部分專利在多國均已申請，具有同族專利。
中國是寒武紀目前的主要目標市場，因而在中國專利佈局最多，其次是美國和WIPO國際申請（PCT），以便後期可根據需要開拓海外市場。
圖2 寒武紀專利申請地域分佈
4、技術領域分析
通過對其專利進行技術分類，可知寒武紀主要涉及g06n3、g06f9、g06f17、g06f7和g06f15等五個技術領域。具體見下表所示：
表1 寒武紀專利技術領域
接著從不同年份進行詳細的技術類別分析，以期可初步瞭解寒武紀對其技術領域進行專利佈局的策略。
圖3 寒武紀專利申請技術分佈（2016-2019）
通過對2016年申請的專利總體分析，2016年佈局的技術方向均涉及在小內存佔用面積的同時，維持或提高終端各部件的運算處理速度，這裡的終端可以是計算機或智能手機等智能設備，部件可以是電腦的CPU、顯卡上的顯存等具有運算的存儲器。2016年生產的芯片需求均以低功耗、高能效、推理運算為主，對成本敏感。在2017年-2019年，寒武紀根據企業發展願景進一步地確定了g06n3和g06f9兩類的核心技術地位，同時在其他領域圍繞這兩個核心類別進行外圍佈局。
這裡值得注意的是從2018年開始，寒武紀每年都申請了少量實用新型和外觀專利，同時在2018年華為宣佈採用自研的達芬奇架構，從此中似乎可以窺見寒武紀在研發方向上從IP轉向芯片及系統設計的端倪。
總體來說，從2016年至2019年，寒武紀的核心技術始終圍繞g06n3和g06f9類別展開，但是同時也在其他細分領域逐漸進行佈局，到2019年為止，專利涉及到的技術類別已經遍佈所有相關領域，保證了其保護領域更加全面同時又不失重點。
5、重點技術領域
寒武紀專注於提供人工智能加速芯片，人工智能加速芯片是AI應用的硬件加速器，其多用於人工神經網絡、機器視覺和機器學習。
從上圖3可以看出，寒武紀專利佈局最多的技術領域是g06n3，涉及基於生物學模型的計算機系統，其在該領域中的專利包括硬件實現和軟件算法。經過對專利的檢索分析發現，2016年申請的專利基本集中於神經網絡算法，更多傾向於對算法本身的改進去提高運算性能，隨著寒武紀的技術側重點轉變，近年來申請的專利領域也發生了一些變化。下表是對該技術領域2018-2019年的專利進行了分類統計：
表2 寒武紀g06n3專利技術細分
總體來說，近年來專利佈局開始從單一的軟件算法擴展至軟硬件實現，同時軟件算法自身也根據應用場景不同進行了佈局。這與公司產品的發展趨勢也是保持一致的。值得注意的是此處將2018年的專利劃分為針對終端和邊緣端的專利，但經過對專利文件的分析，這期間的專利具有普適性（即有可能同時應用在終端和邊緣端），未涉及技術壁壘。2019年涉及到終端和邊緣端的專利則更具有針對性和專用性，尤其針對邊緣端的應用。
二、研發方向分析
從招股書可以看到，近三年，公司主要收入構成從單一結構朝多樣化結構演變，由IP授權業務為主導逐漸轉向芯片及系統設計服務。從上述對專利的分析也可看出，其在保持研發重點的同時逐漸覆蓋相關領域，同時在研發重點的內部也逐步分化。這說明核心技術的專利申請和佈局戰略和企業自身發展規劃是相適應的。
表3 寒武紀近三年主營收入統計（來自招股書）
目前寒武紀的四大明星產品的推出時間及落地情況如下表所示：
表4 寒武紀近明星產品一覽（來自“芯東西”公眾號）
其中，公司最新的思元220系列高算力、低功耗芯片，在實現最大32TOPS（INT4）算力下，功耗僅10W，並且支持通過低功耗技術，將功耗進一步降低。除了高性能之外，思元220還集成了通用計算能力和各類接口，方便各種場景部署。該系列採用了TSMC的16nm工藝，同時採用了先進的FCCSP的封裝，尺寸僅僅15mmx15mm。其應用場景主要包括安防領域。目前公司已經具備了從終端、邊緣端到雲端的完整的AI芯片產品線。
未來公司的技術發展方向大致包括：
1、現有產品改進：處理器架構改進、存儲技術改進、工藝改進（chiplet工藝）、算法軟件改進，致力於進一步提高算力、能耗比、計算核的利用率等。
2、新產品線研發：開發新產品，深入更多應用領域（例如為了應用於自動駕駛，其芯片性能需要達到車規級別），逐步完成在AI芯片各個應用領域的產品佈局。
三、結論
1、戰略上重視技術創新和知識產權。公司成立時間雖然不長，然而從成立之初就重視知識產權的申請和佈局、成立知識產權管理部門，且知識產權管理方式具有可持續性、創新性和多樣性（“走廊談話”、知識產權培訓、頭腦風暴或技術座談會等），充分說明公司在知識產權戰略上的重視程度。
2、全球佈局。結合市場開發的現狀和未來趨勢，不僅在國內大量展開佈局，還在美國、歐洲、臺灣地區展開專利佈局，在佔領國內市場份額的同時，放眼海外市場，為後續市場擴張奠定堅實基礎。
3、佈局方向清晰明確，同時又具有高度的可調整性。首先設置重點佈局領域，同時結合公司的發展步伐，逐漸在所有相關領域進行佈局。因此即使華為宣佈採用自研架構之後，也未自亂陣腳，專利上提前佈局申請，產品上持續發佈新系列，同時研發方向也進一步擴展到芯片產品、系統及軟件設計。
如寒武紀公司知識產權部總監胡帥所說：“人工智能芯片不僅是一個嶄新的技術領域，更是一個擁有廣闊前景的朝陽產業。面對國內外眾多科技巨頭的激烈競爭，寒武紀只有在技術上不斷精耕細作，全面開展專利佈局，才能在競爭中始終保持領先優勢，將自身打造成為人工智能產業的‘獨角獸’。”從此基調中，我們完全可以理解，為什麼寒武紀能幾經波折終於華麗地走到臺前；我們也完全相信，寒武紀已經做好準備迎接未來的各種狙擊和挑戰。
參考文獻：
人工智能芯片技術白皮書（2018）
寒武紀招股書
寒武紀IPO文件公佈：三年營收增長超50倍--芯東西公眾號
寒武紀實現雲、邊、端AI芯片佈局，推出思元220及加速卡賦能百業-半導體投資聯盟
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