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本文内容转载自《物联网技术》2020年6期，版权归《物联网技术》编辑部所有。 徐晶，李双，张弦，张薇，庄宝森，董接莲 无锡物联网创新中心有限公司，无锡市新吴区标准化研究中心，无锡物联网创新促进中心 摘要：针对MEMS传感器技术在国内的专利申请状况，文中结合关键词检索、IPC 检索、逻辑表达式检索等多种检索方式，检索了2018年12月31日前公开的专利申请数据。通过对MEMS传感器技术专利的申请数量统计，分析中国MEMS传感器技术专利的申请趋势、MEMS传感器技术产出分布和MEMS传感器技术国内专利申请人，揭示中国MEMS传感器技术发展存在的问题，并提出针对性的建议。 关键词：专利统计；专利分析；传感器；物联网；专利申请趋势；微机电系统 0 引言 MEMS传感器结合了MEMS技术与传感技术，是集微型机构、微传感器、微执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信与电源于一体的微机电系统。它是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器，可以将物理化学信号转换为电学信号，实现从信号取样、处理到执行的整体集成，是微电子、材料、机械、化学、传感器、自动控制等多学科交叉的产物。 MEMS传感器以其体积小、重量轻、成本低、功耗低、灵敏度高、可批量化生产、易于集成和实现智能化等优异的性能，逐步取代传统机械传感器而占据主导地位。目前，MEMS传感器在消费电子、汽车电子、航空航天、工业控制、医疗健康等领域得到广泛应用，产品包括各种运动传感器和执行器、气敏/湿敏/光敏传感器、红外成像传感器等。物联网不断发展升温，MEMS传感器的重要性也与日俱增，需求也跟着水涨船高。 通过专利信息分析了解传感器技术领域的研究发展、重要研究机构及专利壁垒等情况。信息的获取通过对专利文献的著录事项及技术内容的统计和分析实现。统计工作主要通过专利数据库提供的统计功能和相关专利分析软件完成，经过人工甄别和修正，统计结果以图表等可视化形式直观展示。通过对统计结果进行解读和分析，便能呈现该技术领域或方向的整体专利态势。 针对传感器技术在国内的专利申请状况，本文检索结合关键词检索、IPC检索、逻辑表达式检索等方式，检索了2018年12月31日前公开的专利申请数据。对我国传感器技术专利申请趋势、技术产出区域分布和主要申请人进行分析。 1 中国传感器专利申请趋势分析 中国传感器专利历年申请量如图1所示。由图1可知，中国开始进行MEMS传感器研究的时间并不晚，1991年已有1件相关申请。从历年趋势来看，中国的专利申请集中在1999年以后，在经历了2005 ~ 2007年的平稳期后，申请量继续增长，并在2016年达到了顶峰，2017年和2018年专利申请的下降则是由于专利公开的滞后性所导致。 图1 中国MEMS传感器技术历年专利申请量趋势 2 中国传感器技术产出区域分析 由图2可知，原创于美国、日本、中国、德国和韩国的专利申请占到MEMS 技术申请总数的71%，说明这五个国家是该领域的主要技术力量。其中，美国的申请量最多，中国、日本、德国、韩国与美国相比，具有一定的差距。 江苏、北京、上海、广东是我国MEMS传感器技术的主要产出区域，其中江苏的申请量最大，这与江苏传感器技术企业和高校较多有关。南京集聚了众多高等院校，苏州和无锡近年来大力发展MEMS技术产业，引进上百家MEMS企业，长三角地区已成为MEMS技术产业较为集聚的区域。北京和上海的高等院校和研发机构较集中，专利产出量较大。近年来，广东在MEMS领域发展迅速，专利申请量较多。从全国整体水平看，江苏省在MEMS传感器领域的企业比较集中，发展初具规模，是具有竞争力的地区之一。 图2 MEMS传感器技术领域的技术产出格局 3 传感器技术主要申请人分析 3.1 在华申请人排名 由图3可知，MEMS传感器技术专利按照申请量分布大致分为三个梯队。三星电子株式会社处于申请量的第一梯队，申请量在500件以上。第二梯队的专利申请量在400件以上，包括精工爱普生株式会社、索尼公司、歌尔股份有限公司、罗伯特·博世有限公司和东南大学。第三梯队的专利申请量在300件以下，包括上海交通大学、高通MEMS科技公司、中国科学院上海微系统与信息技术研究所和清华大学。在MEMS领域，国内专利申请量排名前十的专利申请人中国内申请人和国外申请人各占一半。这表明国外高科技企业比较重视中国市场，在中国布局大量的专利。而国内申请人主要以高校和科研机构为主，产品产业化相对国外还有一定差距。 图3 MEMS传感器技术在华主要申请人 3.2 国内申请人排名 在MEMS传感器技术领域，国内主要申请人前10名中，包括2家企业、7所高校和1家研究机构，如图4所示。排名第一的歌尔股份有限公司和第十的瑞声声学科技（深圳）有限公司主要的专利技术集中在MEMS麦克风领域，目前是中国MEMS领域发展较好的企业。排在第2到第9位除上海微系统与信息技术研究所外，其他都是高校。 4 研究结论与对策建议 由MEMS传感器技术历年专利申请量趋势可知，中国的MEMS传感器技术起步早、发展快，与世界MEMS传感器技术专利申请趋势基本一致。但是中国的MEMS传感器技术的发展仍存在以下问题。 图4 MEMS传感器技术国内主要申请人 4.1 专利申请量大但不强，核心技术受制于人 中国MEMS传感器技术专利申请量排名世界第三，占世界MEMS传感器技术专利申请量的13%。但国内专利申请量排名前十的申请人中有一半国外申请人且排名均较高，MEMS传感器核心技术掌握在国外大型跨国企业手中。 4.2 技术与市场对接不畅，产业化不足 在MEMS传感器技术领域，国内排名前10的专利申请人以高校和科研院所为主，仅有两家企业。市场竞争集中度不高，尚未形成主导企业。缺少龙头企业有效整合产业链资源，紧密衔接产业链中各层级，发挥各环节的协同效应。 4.3 产业布局分散，没有明显的产业集聚 江苏、北京、上海和广东是我国MEMS传感器技术的主要产出区域，在国内专利申请量相差不大，产业布局上分散，没有明显的产业集聚。 针对MEMS传感器技术产业存在的问题提出建议： （1）加大政策扶持力度，加快物联网核心技术突破 加大对MEMS传感器技术产业研发核心技术的资金、人才和设备的集中投入，提供专项资金，重点支持处于MEMS传感器技术产业链的关键技术，重点开发前瞻性、战略性、基础性及关键共性等促进产业化的MEMS传感器技术。 （2）鼓励企业与高校和科研机构加强产学研合作，促进MEMS传感器技术产业化 建立MEMS传感器技术相关科研院所和企业在研发与产业化的分工体系，强化技术成果的转化应用机制，将MEMS传感器技术产业化作为最终目的，重点推动MEMS传感器关键技术的创新。鼓励国内外公司与高校和科研院所联合设立研究开发机构，共同研究开发制约MEMS传感器技术发展的关键技术。 （3）加强传感器产业链联动，布局重点应用示范 合理布局MEMS传感器技术产业链，加大龙头企业培育力度。以产业链招商促进MEMS传感器技术产业集群，以MEMS传感器技术产业集群带动招商工作，形成良性循环，打造良好的物联网产业生态环境。 5 结语 本文检索结合了关键词检索、IPC 检索、逻辑表达式检索等多种检索方式，检索了2018年12月31日前公开的专利申请数据。对我国传感器技术专利申请趋势、技术产出区域分布和主要申请人进行分析，揭示中国MEMS传感器技术发展存在的问题，并提出针对性的建议。 推荐培训： 8月14日至16日，由麦姆斯咨询主办的『第24期“见微知著”培训课程：MEMS技术进阶』在无锡开课，主要内容包括：（1）从MEMS发展到NEMS的启示；（2）惯性MEMS，如组合式惯性传感器、高精尖惯性传感器；（3）光学MEMS，如MEMS可调谐激光器、气体传感器；（4）红外探测器，如应用于红外测温的微测辐射热计；（5）生物MEMS，如应用于新冠病毒检测的微流控器件；（6）MEMS制造工艺及封装技术；（7）MEMS可靠性分析，如加速度计、陀螺仪、微镜。 联系人：彭琳 E-mail：PengLin@MEMSConsulting.com |
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