张运鸿， 张善杰 （上海海事大学，上海 201306）

1 什么是物联网

物联网 （Internet of things,IOT）概念的提出已经有10余年的历史，并在世界范围内引起越来越高的关注，但由于物联网的概念一直以来缺乏清晰可辨识的定义，以及一些利益相关方针对这一概念进行基于自身利益的解读，使得市场各方对其内涵和外延认识不清。

目前关于物联网的定义有多种，众多专家也有自己的描述，在对物联网本质的认识上也存在着一些误区，物联网还缺乏一个清晰的定义，为此中国物流技术协会曾汇聚了多家的物联网定义并给予了总结归纳：物联网就是 “物物相连的互联网”，是通过各类传感装置、RFID技术、视频识别技术、红外感应、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备、按约定的协议，根据需要实现物品互联互通的网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的智能网络系统。

从以上定义看出，传感器技术对于物联网的发展至关重要，MEMS（Micro Electro Mechanical System）作为国际公认的21世纪最有前途的新兴产业，受到了越来越多的重视，本文以数据挖掘等先进信息技术手段，通过Thomson Reuters科技集团出版的全球最权威的深加工专利数据库——德温特专利数据库对MEMS技术做出全面透彻的专利分析，以期帮助我国传感器产业顺利的由传统型向新型传感器发展。

2 MEMS传感器技术专利态势分析

MEMS传感器是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统，是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的。MEMS传感器能够将信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。制造商采用它能将一件产品的所有功能集成到单个芯片上，从而降低成本，适用于大规模生产。当今的趋势，无论是物联网的发展、智能手机的热潮、移动网络的崛起，都和传感器有着密切的关系。传感器已经渗透到日常生活，存在于每个角落，大到汽车、工业设备，小到手机，都大量使用了各种传感器 （符合了智能化的潮流，传感器则是其中最基本也是最重要的一环）。而MEMS技术极具在有限的空间内最大限度地发挥传感器的功能，是解决传感器微型化的关键手段。物联网建设使得MEMS传感器开始广泛受到业界的关注，MEMS对于物联网的重要性，堪比集成电路技术之于IT产业的重要性。

通过DII专利数据库查找到2008年至2011年间收录专利族有2 139个。

2.1 年代分析 （优先权年）

图1为2008年至2011年间公开的MEMS传感器技术专利优先权年分布情况，可知目前全球每年申请的有关专利为700件左右。由图2可知，主要国家 （地区）中仍以美国最为突出，每年的专利申请量在300件左右，占全球专利申请量的50%左右。

图1 MEMS传感器专利优先权年分布情况

2.2 专利权人分析

在MEMS传感器技术专利数量上领先的20家公司按照排名先后分别为日本精工爱普生公司（SEIKO EPSON CORP）、美国霍尼韦尔国际公司 （HONEYWELL INT INC）、日本山叶株式会社（YAMAHA CORP）、 日本尼康公司 （NIKON CORP）、 日本松下电器 （MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD）、日本阿尔卑斯电气株式会社 （ALPS ELECTRIC CO LTD）、法国原子能委员会 （COMMISSARIAT ENERGIE ATOMIQUE）、澳大利亚西尔弗布鲁克研究有限公司 （SILVERBROOK RES PTY LTD）、台湾亚德诺半导体股份有限公司 （ANALOG DEVICES INC）、德国罗伯特·博世 （BOSCH GMBH ROBERT）等，详见图3。在排名前20位的公司中，掌握较多专利技术的公司主要来自于日本，中国台湾的亚德诺半导体股份有限公司位列第九。日本精工爱普生公司和美国霍尼韦尔国际公司近年来专利数量处于高位且相对稳定，其技术研发处于稳定阶段；日本阿尔卑斯电气株式会社在2008、2009年专利申请量增长迅速，其技术研发处于迅速发展阶段，见图4。

2.3 技术领域分析

由表1有关MEMS传感器技术的IPC按类和组的覆盖情况可知，在H01L小类和H01L-021/02小组覆盖专利数量最多，覆盖专利量前10位的小类和小组详见下表。

表1 IPC技术领域分布情况 （类、组）

依据 《国际专利分类表》，有关IPC分类号代表的技术范围说明如下：

H01L：半导体器件；其他类目未包含的电固体器件；

B81B：微观结构的装置或系统，例如微观机械装置；

G01P：线速度或角速度、加速度、减速度或冲击的测量；运动的存在、不存在或方向的指示；

B81C：专门适用于制造或处理微观结构的装置或系统的方法或设备；

G01C：测量距离、水准或者方位；勘测；导航；陀螺仪；摄影测量学或视频测量学；

G01L：测量力、应力、转矩、功、机械功率、机械效率或流体压力；

G01N：借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料；

G02B：光学元件、系统或仪器；

H04R：扬声器、传声器、唱机拾音器或其他声—机电传感器、助听器、扩音系统；

G03F：图纹面的照相制版工艺，例如，印刷工艺、半导体器件的加工工艺，其所用材料，其所用原版，其所用专用设备；

H01L-021/02：半导体器件或其部件的制造或处理；

H01L-029/84：通过所施加的机械力，如压力的变化可控的 （所在大组为：H01L 29/00专门适用于整流、放大、振荡或切换，并具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的半导体器件；具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒，例如PN结耗尽层或载流子集结层的电容器或电阻器，半导体本体或其电极的零部件）；

H01L-029/66：按半导体器件的类型区分的 （所在大组同H01L 29/00）；

B81C-001/00：在基片内或其上制造或处理的装置或系统；

B81B-007/00：微观结构系统；

B81B-003/00：由柔性或可变形的元件组成的装置，例如由弹性舌或膜片组成；

B81B-007/0：包括功能上有特定关系的不同的电或光学装置，例如微—电子—机械系统 （MEMS）；

G01C-019/56：带有振动部件的转动敏感装置，例如音叉；

G01P-015/125：应用电容变送器 （所在大组为：G01P 15/00测量加速度，测量减速度，测量冲击即加速度的突变）；

G01P-015/08：用变换成电或磁量 （所在大组同G01P 15/00）。

前10位IPC分类中专利量排名前10位的国家 （地区）拥有的专利情况见图5，各专利国 （地区）的专利覆盖的技术主题和侧重点不同。如：中国大陆 （CN）和德国 （DE）拥有B81B领域的专利量占其总量的比值高于其他国家 （地区）； 美国 （US）、 日本 （JP）、 韩国 （KR） 和中国台湾 （TW） 拥有H01L领域的专利量占其总量的比值相对较高。

2.4 专利发明人分析

在同一公司申请专利量排名前5位 （含共同申请）的发明人情况见表2，分别为日本山叶株式会社的HATTORI A （29件）、澳大利亚西尔弗布鲁克的SILVERBROOK K （29件）、日本精工爱普生公司的SATO A（20件）、澳大利亚西尔弗布鲁克的MALLINSON S G（18件）、日本罗姆半导体公司的NAKATANI G（18件）。以上的日本和澳大利亚有关公司在研发团队上具有明显人才优势，尤以澳大利亚西尔弗布鲁克研究有限公司的研发团队最为突出。

表2 排名前5位的专利发明人

2.5 专利族及引用分析

图6有关被引频次排名前5位的专利信息分析可知，被引频次较高的专利仍多为美国专利，且在多个国家申请了同族专利保护专利权。美国专利US 2008167672同时覆盖了RFID和MEMS传感器主题，为该领域最受关注的专利技术，极具参考价值。

3 结论及建议

通过以上对物联网核心技术 （以MEMS传感器技术为例）的专利优先权年、专利国家 （地区）分布、核心专利权人和发明人、技术研发重点领域等相关信息的分析研究，得出以下结论并提出相应建议，供物联网产业发展主管机关、企业管理人员、技术研发人员等参考和借鉴。

图6 被引频次排名前5位的专利及其专利成员情况

（1）国外企业在我国的专利布局现象日益突出，如我国专利权人提出的MEMS传感器专利申请比率不足50%，严重阻碍和制约我国传感器技术及物联网产业的快速发展。建议我国主管部门给予高度重视，为相关产业发展出台系列鼓励和支持政策，给予有关研发企业重点支持，以确保我国拥有核心技术，实现产品的自主供给。

（2）在MEMS传感器技术领域具有较强自主研发能力的企业多为国外公司，拥有的专利聚集度较高；我国企业在相关技术领域专利分散，未形成自己的核心竞争力，在国际上话语权较弱。建议我国相关重点研发企业加大投入，组建相应的研发团队，攻关关键技术。

（3）国外发达国家掌握的技术领域范围相对较广，我国掌握的技术面较为单一，技术全面协调发展度较弱。建议我国研发企业研发MEMS传感器技术过程中，注重于其他相关技术的关系，做好专利布局，充分保护相关权益。

（4）在MEMS传感器关键技术研发方面，我国距美国、日本掌握该技术的能力差距较大，具有较大的发展空间。建议加大在MEMS传感器技术领域的研发力度。

（5）国外企业有关技术产业化能力强，专利多集中于相关领域的龙头企业；而我国的有关专利多属于国内高等院校、科研院所以及个人，多停留的理论研究阶段，产业化程度不高。建议企业与有关研究院所、高校加强产学研结合，有关主管机关亦应给予宏观指导和支持，共同促进有关技术的早日应用及产业化，推动产业发展。

（6）国外专利质量较高 （尤以美国专利最为突出），我国的专利质量相对较差，核心专利较少，不利于产业发展。建议我国研发机构和人员加强专利质量的提升，真正意义上促进我国物联网领域技术的发展，并加大国际专利申请量，切实做好专利权的保护。

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