【20年來MEMS傳感器專利分析，三星電子霸占榜首】MEMS這一概念在國際上尚未有統(tǒng)一的名稱和定義，美國、歐洲和日本根據(jù)其各自的發(fā)展特點而命名。美國稱之為Micro-Electro-MechanicalSystem，即微機電系統(tǒng)，根據(jù)其在半導體集成電路工藝技術基礎上延伸和拓展而來的，這是目前廣為使用的名稱。歐洲則更強調系統(tǒng)的觀點，即如何將多個微型化的傳感器、執(zhí)行器、處理電路等元部件集成為一個智能化的有機整體，因此稱之為Microsystem，即微系統(tǒng)。日本則根據(jù)其在精密機械加工方面的傳統(tǒng)優(yōu)勢，稱之為Micromachine，即微機械。

MEMS是微電子與精密機械加工技術相結合的產(chǎn)物，涉及電子、機械、材料、物理學、化學、生物學、醫(yī)學等多種學科與技術，而MEMS傳感器是采用微機械加工技術制造的新型傳感器，是MEMS系統(tǒng)的重要分支。

MEMS傳感器以其優(yōu)異的性能，如體積小、重量輕、成本低、功耗低、靈敏度高、可批量化生產(chǎn)、易于集成和實現(xiàn)智能化等特點，逐步取代傳統(tǒng)機械傳感器而占據(jù)主導地位。目前MEMS傳感器主要應用在消費電子、汽車電子、航空航天、工業(yè)控制、醫(yī)療健康等領域，未來物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將是MEMS傳感器應用的重要領域。

專利是人類科學技術成果的重要體現(xiàn)，反映了最新科技發(fā)明、創(chuàng)造和設計。通過對專利數(shù)據(jù)的分析，可以明確產(chǎn)業(yè)領域的技術發(fā)展現(xiàn)狀、該領域內國內外知名企業(yè)研發(fā)重點和核心技術情況。通過專利分析，可以明確我國在某個領域內存在的技術問題，有助于政府及企業(yè)更好的布局。

目前，國內外關于對MEMS傳感器的專利分析文章越來越多，Polesello等以歐洲專利局的數(shù)據(jù)為基礎，分析了MEMS相關技術的發(fā)展情況。梁琴琴等以美國科學情報研究所的德溫特專利數(shù)據(jù)庫為基礎，分析了2000-2014年全球34個國家及地區(qū)MEMS傳感器發(fā)展情況。張運鴻等從物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)角度出發(fā)，分析了2008-2011年間德溫特專利數(shù)據(jù)庫中MEMS傳感器技術發(fā)展情況。

1數(shù)據(jù)來源及分析方法

本文通過Orbit數(shù)據(jù)庫，共檢索全球106個國家、地區(qū)及世界知識產(chǎn)權組織專利數(shù)據(jù)。為了檢索的準確性和全面性，共進行三次檢索。檢索式為MEMS傳感器、MEMSSensor、微機電系統(tǒng)、Micro-Electro-MechanicalSystem、Microsystem、微系統(tǒng)技術、Micromachine、微機械、Micro&Nano技術、Microsensor，通過初次檢索擴查看IPC分類號，根據(jù)同一類的IPC號進行二次篩選，再由不同類的IPC號進行第三次篩選得出最終結果。檢索時間為2017年9月26日，專利檢索范圍為1997-2017年。通過Orbit數(shù)據(jù)庫共找到2000年至2017年間收錄專利組有122061個。

2專利態(tài)勢分析

2.1優(yōu)先權年分析

1997年至2017年間公開的MEMS傳感器相關專利優(yōu)先權年分布情況如下圖1所示，可以看出全球每年申請的相關專利勢態(tài)良好，尤其在2000年以后。根據(jù)文獻報道可知MEMS傳感器的發(fā)展分為三個階段：

第一次MEMS傳感器浪潮是20世紀90年代開始的，收益于汽車安全系統(tǒng)的驅動，MEMS傳感器迎來了飛速發(fā)展，從圖1可以看出，從1997年至2000年MEMS傳感器專利增長迅速。第二次浪潮是2000年開始，受益于消費電子，全球MEMS傳感器專利申請量最高達到8000件。隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，MEMS傳感器迎來第三次浪潮。由圖２、圖３可以看出，前十名MEMS傳感器專利申請國中，以美國最為突出，1997年至2017年專利的申請量達到7.5萬件，占比24%。第二名是日本，專利量為5萬件，占比16%。我國占據(jù)第三位，尤其在近幾年，專利申請飛速增長，占比15%。第四名是世界知識產(chǎn)權組織（WO），專利量將近3萬件，占比9%。第五名是韓國，專利量占比9%，第六名為歐洲，專利量占比7%。

圖1MEMS傳感器專利優(yōu)先權年分布情況

圖2全球主要國家（地區(qū)）MEMS專利優(yōu)先權年分布情況

圖3全球主要國家（地區(qū)）MEMS專利數(shù)量占比情況

2.2專利權人分析

MEMS傳感器專利數(shù)量領先的前20名公司如圖4所示，分別是韓國三星電子公司、日本精工愛普生公司、日本東電電子公司、日本松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社、臺灣積體電路制造股份有限公司（簡稱臺積電）、美國應用材料公司、德國羅伯特·博世有限公司（Bosch）等。MEMS專利公司主要來自日本、韓國、美國及德國。雖然我國MEMS傳感器的專利數(shù)量排名第三，總體上具有優(yōu)勢，但是除了臺積電之外，在MEMS傳感器上的專利布局的龍頭公司幾乎沒有，說明我國在MEMS傳感器上的發(fā)展較日本、韓國、美國及德國等還有一定差距。

圖4在MEMS專利數(shù)量上領先的前20家公司

由圖5可以看出，前20名公司在專利布局的趨勢基本一致，1997年至2006年，專利申請量呈逐年上升勢態(tài)，受益于MEMS傳感器在汽車電子中的大規(guī)模應用，在2006年之后其在汽車電子上的應用基本趨于飽和，因此2006年至2010年企業(yè)在MEMS傳感器的申請量略有下降。自2010年后，MEMS傳感器在消費電子上的應用開始爆發(fā)，故2010年至2014年企業(yè)在MEMS傳感器的申請量呈現(xiàn)小幅度上升趨勢，但是在2014年后其在消費電子的應用也將近飽和，因此2014年至2017年呈下降趨勢。這與文獻報道的MEMS傳感器的發(fā)展浪潮趨勢相一致，未來隨著新型產(chǎn)業(yè)如物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、無人駕駛、智慧醫(yī)療及智能機器人等下游應用端的商業(yè)化進程，MEMS傳感器將迎來第三次浪潮。

圖5前20名公司專利優(yōu)先權年分布情況

2.3技術領域分析

進一步分析MEMS傳感器技術的IPC按小類的分布情況，表1列出了專利數(shù)量排在前15位的小類?？梢钥闯?，排在第一名是H01L小類，專利量共有62718項；第二名是G02B，專利量為22733項；第三名是B81C，專利量為14054項。其中屬于G部的最多，體現(xiàn)了MEMS傳感器的工作原理及測量對象。其次為H部，體現(xiàn)了MEMS傳感器的所屬領域。再次為Ｂ部，體現(xiàn)了MEMS傳感器的制備方法、裝置和系統(tǒng)。

表1MEMS傳感器專利IPC小類分析

3結論

本文通過對全球范圍內優(yōu)先權年為1997-2017年期間，MEMS傳感器專利的優(yōu)先權年、專利權人及技術領域的分析研究，得出如下結論：

（1）通過對專利優(yōu)先權年的分析可以看出，MEMS傳感器受益于汽車電子及消費電子的發(fā)展，專利數(shù)量自1997年開始快速增長，2000年后申請數(shù)量開始保持在相對平穩(wěn)的狀態(tài)，而近幾年尤其在2016年后，MEMS傳感器專利數(shù)量開始明顯下降，這是由于MEMS在汽車電子及消費電子領域的應用已趨于飽和，而新增產(chǎn)業(yè)如物聯(lián)網(wǎng)的應用還沒有形成規(guī)模。未來隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，MEMS傳感器將迎來新一輪的發(fā)展高峰。

（2）通過對MEMS專利主要國家及地區(qū)的分析可以看出，MEMS傳感器申請量主要集中在美國、日本、中國及世界知識產(chǎn)權組織等。雖然我國的專利數(shù)量占據(jù)全球第三的位置，但是專利質量較差，核心專利較少。建議我國企業(yè)及研發(fā)機構加大MEMS傳感器技術領域的研發(fā)力度及國際專利的申請。

（3）通過對MEMS傳感器專利權人的分析可以看出，規(guī)模以上的企業(yè)有韓國三星電子、日本愛普生、美國應用化學、德國博世等公司，這些公司掌握了MEMS傳感器的核心技術，并占據(jù)全球MEMS傳感器市場主要份額。我國僅有臺積電（中國臺灣）上榜，主要是因為我國MEMS傳感器專利集中在高校、研究所等單位，產(chǎn)業(yè)化程度不高。同時企業(yè)自主研發(fā)能力薄弱，政府對MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)的支持力度有限，這些因素制約了MEMS傳感器的發(fā)展。隨著近幾年下游應用端的發(fā)展，MEMS傳感器受到政府及企業(yè)的重視。政府以基金或項目的方式在資金或政策上基于MEMS傳感器的支持，企業(yè)也通過收購、并購、交流合作等方式布局MEMS傳感器，如國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金出資20億人民幣助力耐威科技布局8英寸MEMS代工線。未來建議企業(yè)與高校或研究所加強產(chǎn)學研合作，建議政府大力支持下，加緊在MEMS傳感器領域的布局。

未來MEMS傳感器將是物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智能機器人、智慧醫(yī)療及無人駕駛等領域實現(xiàn)的重要條件，隨著下游應用的發(fā)展，MEMS傳感器將迎來發(fā)展高峰。