中國(guó)傳感器技術(shù)專利統(tǒng)計(jì)分析

徐晶 李雙 張弦 張薇 莊寶森 董接蓮

摘 要：針對(duì)MEMS傳感器技術(shù)在國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)狀況，文中結(jié)合關(guān)鍵詞檢索、IPC檢索、邏輯表達(dá)式檢索等多種檢索方式，檢索了2018年12月31日前公開(kāi)的專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)MEMS傳感器技術(shù)專利的申請(qǐng)數(shù)量統(tǒng)計(jì)，分析中國(guó)MEMS傳感器技術(shù)專利的申請(qǐng)趨勢(shì)、MEMS傳感器技術(shù)產(chǎn)出分布和MEMS傳感器技術(shù)國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)人，揭示中國(guó)MEMS傳感器技術(shù)發(fā)展存在的問(wèn)題，并提出針對(duì)性的建議。

關(guān)鍵詞：專利統(tǒng)計(jì);專利分析;傳感器;物聯(lián)網(wǎng);專利申請(qǐng)趨勢(shì);微機(jī)電系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2020）06-00-02

0 引 言

MEMS傳感器結(jié)合了MEMS技術(shù)與傳感技術(shù)，是集微型機(jī)構(gòu)、微傳感器、微執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，直至接口、通信與電源于一體的微機(jī)電系統(tǒng)。它是采用微電子和微機(jī)械加工技術(shù)制造出來(lái)的新型傳感器[1]，可以將物理化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)從信號(hào)取樣、處理到執(zhí)行的整體集成，是微電子、材料、機(jī)械、化學(xué)、傳感器、自動(dòng)控制等多學(xué)科交叉的產(chǎn)物[2]。

MEMS傳感器以其體積小、重量輕、成本低、功耗低、靈敏度高、可批量化生產(chǎn)、易于集成和實(shí)現(xiàn)智能化等優(yōu)異的性能，逐步取代傳統(tǒng)機(jī)械傳感器而占據(jù)主導(dǎo)地位[3]。目前，MEMS傳感器在消費(fèi)電子、汽車電子、航空航天、工業(yè)控制、醫(yī)療健康等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，產(chǎn)品包括各種運(yùn)動(dòng)傳感器和執(zhí)行器、氣敏/濕敏/光敏傳感器、紅外成像傳感器等[4]。物聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展升溫，MEMS傳感器的重要性也與日俱增，需求也跟著水漲船高。

通過(guò)專利信息分析了解傳感器技術(shù)領(lǐng)域的研究發(fā)展、重要研究機(jī)構(gòu)及專利壁壘等情況[5-8]。信息的獲取通過(guò)對(duì)專利文獻(xiàn)的著錄事項(xiàng)及技術(shù)內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)和分析實(shí)現(xiàn)[9]。統(tǒng)計(jì)工作主要通過(guò)專利數(shù)據(jù)庫(kù)提供的統(tǒng)計(jì)功能和相關(guān)專利分析軟件完成，經(jīng)過(guò)人工甄別和修正，統(tǒng)計(jì)結(jié)果以圖表等可視化形式直觀展示。通過(guò)對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行解讀和分析，便能呈現(xiàn)該技術(shù)領(lǐng)域或方向的整體專利態(tài)勢(shì)[10]。

針對(duì)傳感器技術(shù)在國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)狀況，本文檢索結(jié)合關(guān)鍵詞檢索、IPC檢索、邏輯表達(dá)式檢索等方式，檢索了2018年12月31日前公開(kāi)的專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)。對(duì)我國(guó)傳感器技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)、技術(shù)產(chǎn)出區(qū)域分布和主要申請(qǐng)人進(jìn)行分析。

1 中國(guó)傳感器專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

中國(guó)傳感器專利歷年申請(qǐng)量如圖1所示。由圖1可知，中國(guó)開(kāi)始進(jìn)行MEMS傳感器研究的時(shí)間并不晚，1991年已有1件相關(guān)申請(qǐng)。從歷年趨勢(shì)來(lái)看，中國(guó)的專利申請(qǐng)集中在1999年以后，在經(jīng)歷了2005—2007年的平穩(wěn)期后，申請(qǐng)量繼續(xù)增長(zhǎng)，并在2016年達(dá)到了頂峰，2017年和2018年專利申請(qǐng)的下降則是由于專利公開(kāi)的滯后性所導(dǎo)致。

2 中國(guó)傳感器技術(shù)產(chǎn)出區(qū)域分析

由圖2可知，原創(chuàng)于美國(guó)、日本、中國(guó)、德國(guó)和韓國(guó)的專利申請(qǐng)占到MEMS技術(shù)申請(qǐng)總數(shù)的71%，說(shuō)明這五個(gè)國(guó)家是該領(lǐng)域的主要技術(shù)力量。其中，美國(guó)的申請(qǐng)量最多，中國(guó)、日本、德國(guó)、韓國(guó)與美國(guó)相比，具有一定的差距。

江蘇、北京、上海、廣東是我國(guó)MEMS傳感器技術(shù)的主要產(chǎn)出區(qū)域，其中江蘇的申請(qǐng)量最大，這與江蘇傳感器技術(shù)企業(yè)和高校較多有關(guān)。南京集聚了眾多高等院校，蘇州和無(wú)錫近年來(lái)大力發(fā)展MEMS技術(shù)產(chǎn)業(yè)，引進(jìn)上百家MEMS企業(yè)，長(zhǎng)三角地區(qū)已成為MEMS技術(shù)產(chǎn)業(yè)較為集聚的區(qū)域。北京和上海的高等院校和研發(fā)機(jī)構(gòu)較集中，專利產(chǎn)出量較大。近年來(lái)，廣東在MEMS領(lǐng)域發(fā)展迅速，專利申請(qǐng)量較多。從全國(guó)整體水平看，江蘇省在MEMS傳感器領(lǐng)域的企業(yè)比較集中，發(fā)展初具規(guī)模，是具有競(jìng)爭(zhēng)力的地區(qū)之一。

3 傳感器技術(shù)主要申請(qǐng)人分析

3.1 在華申請(qǐng)人排名

由圖3可知，MEMS傳感器技術(shù)專利按照申請(qǐng)量分布大致分為三個(gè)梯隊(duì)。三星電子株式會(huì)社處于申請(qǐng)量的第一梯隊(duì)，申請(qǐng)量在500件以上。第二梯隊(duì)的專利申請(qǐng)量在400件以上，包括精工愛(ài)普生株式會(huì)社、索尼公司、歌爾股份有限公司、羅伯特·博世有限公司和東南大學(xué)。第三梯隊(duì)的專利申請(qǐng)量在300件以下，包括上海交通大學(xué)、高通MEMS科技公司、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所和清華大學(xué)。在MEMS領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)量排名前十的專利申請(qǐng)人中國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人和國(guó)外申請(qǐng)人各占一半。這表明國(guó)外高科技企業(yè)比較重視中國(guó)市場(chǎng)，在中國(guó)布局大量的專利。而國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人主要以高校和科研機(jī)構(gòu)為主，產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化相對(duì)國(guó)外還有一定差距。

3.2 國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人排名

在MEMS傳感器技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)主要申請(qǐng)人前10名中，包括2家企業(yè)、7所高校和1家研究機(jī)構(gòu)，如圖4所示。排名第一的歌爾股份有限公司和第十的瑞聲聲學(xué)科技（深圳）有限公司主要的專利技術(shù)集中在MEMS麥克風(fēng)領(lǐng)域，目前是中國(guó)MEMS領(lǐng)域發(fā)展較好的企業(yè)。排在第2到第9位除上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所外，其他都是高校。

4 研究結(jié)論與對(duì)策建議

由MEMS傳感器技術(shù)歷年專利申請(qǐng)量趨勢(shì)可知，中國(guó)的MEMS傳感器技術(shù)起步早、發(fā)展快，與世界MEMS傳感器技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)基本一致。但是中國(guó)的MEMS傳感器技術(shù)的發(fā)展仍存在以下問(wèn)題。

4.1 專利申請(qǐng)量大但不強(qiáng)，核心技術(shù)受制于人

中國(guó)MEMS傳感器技術(shù)專利申請(qǐng)量排名世界第三，占世界MEMS傳感器技術(shù)專利申請(qǐng)量的13%。但國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)量排名前十的申請(qǐng)人中有一半國(guó)外申請(qǐng)人且排名均較高，MEMS傳感器核心技術(shù)掌握在國(guó)外大型跨國(guó)企業(yè)手中。

4.2 技術(shù)與市場(chǎng)對(duì)接不暢，產(chǎn)業(yè)化不足

在MEMS傳感器技術(shù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)排名前10的專利申請(qǐng)人以高校和科研院所為主，僅有兩家企業(yè)。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)集中度不高，尚未形成主導(dǎo)企業(yè)。缺少龍頭企業(yè)有效整合產(chǎn)業(yè)鏈資源，緊密銜接產(chǎn)業(yè)鏈中各層級(jí)，發(fā)揮各環(huán)節(jié)的協(xié)同效應(yīng)。