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    行業新聞

    硅基MEMS制造技術美國成熟中國活躍
    發布時間:2018.11.27  瀏覽次數:

    MEMS(微電子機械系統)技術是一種使產品集成化、微型化、智能化的微型機電系統。在半導體集成電路技術之上發展起來的硅基MEMS制造技術目前使用十分廣泛。 

    本文以中美兩國在硅基MEMS制造技術領域中的專利態勢作為分析對象,專利數據分別源自美國專利商標局和國家知識產權局網站的公開信息。數據截止日期為2010年10月25日。主要包括采集年限內已獲授權的美國專利、已公開的美國專利申請以及已公開或已授權的中國專利申請,對于已被受理但尚未被公開的專利申請不在本文統計之列。

    國外技術發展日趨成熟 

    上世紀80年代,在美國政府的高度重視下MEMS技術研發開始起步。1992年“美國國家關鍵技術計劃”把“微米級和納米級制造”列為“在經濟繁榮和國防安全兩方面都至關重要的技術”。此后美國國家自然基金會(NSF)、美國國防部先進研究計劃署(DARPA)等機構先后對該項目給予了支持。 

    以MEMS術語以及其他半導體制造領域關鍵詞進行檢索,結果如圖1。硅基MEMS制造技術在美國的專利總數呈逐年增長態勢(美國專利商標局專利申請數據庫只提供2001年至今的數據)。就專利申請數量來看,從2002年開始大幅度增加,從2008年至今發展平穩,表明該技術趨向成熟,相應專利授權數量穩定在550件以上。


    由圖2可知,擁有美國專利申請與授權專利的國家(地區)是美國、日本、韓國和中國臺灣等,美國權利人/申請人擁有的授權專利數量遠超其他國家,具有絕對優勢。

    在美國專利權利人/申請人排名前10位中有7家美國企業,這也充分表明美國在硅基MEMS制造技術領域占據一定優勢。其中,Honeywell擁有的美國專利最多,且該公司的申請趨勢還在持續上揚。在授權專利方面緊隨其后的是英特爾公司,韓國三星公司,日本索尼公司、富士通公司分列第三、第九、第十位。而在已公開專利申請方面排名第二、三位的是三星公司與高通公司。

    總體上,各個發達國家都非常重視硅基MEMS制造技術的研發。美國在硅基MEMS制造領域創新全球領先,近十年來成立了不少的MEMS創新公司,成為美國MEMS產業發展的支撐力量;歐洲MEMS產業經過相當長一段時間的累積,形成了一定數量的專利技術和成果,同時將目標市場鎖定為汽車電子領域;日本公司在MEMS相關領域也有著不錯的科技與技術積累,并且在MEMS基礎研發上投入相當多的資源,頗具實力。 

    我國起步不晚發展較緩 

    我國MEMS的研究始于20世紀90年代初,起步并不晚。在“八五”、“九五”期間一直得到了科技部、教育部、中國科學院、國家自然科學基金委和原國防科工委的支持。但是總體上國內MEMS制造技術與國外存在著較大差距,原因在于MEMS技術與IC技術相比在材料、結構、工藝、功能和信號接口等方面存在諸多差別,往往需要更小的尺寸和較高的精度。 

    通過國家知識產權局網站檢索的公開專利信息見圖3。硅基MEMS制造技術在國內的專利公開數量經歷了兩次高峰,分別在2005年與2008年,其同比增長都接近50%。前者的公開數量高峰是由于2003年專利申請數量大幅度增加,具體原因可能是由于2002年國家863計劃“微機電系統重大專項”的適時啟動所致。而2008年的高峰則是由于2006年出現了專利申請數量的低谷所致。


    由圖4可見,中國權利人/申請人大多選擇在國內進行專利布局,而發達國家的布局和相對的比例與在美國的專利布局形式沒有太大區別。需要特別說明的是,日本權利人/申請人的專利含金量最高,不僅已公開的專利申請全部為發明專利,且發明專利獲得授權的比例在所有國家中最高。在華擁有最多MEMS技術相關專利的權利人/申請人主要為國內科研機構與大專院校。排名前三的分別為上海交大、清華大學與北京大學。與前述國別分布相對應的是,只有IBM與三星兩家國外企業進入前十。


    從國內省市中領先的專利權人來看,我國在多種微型傳感器、微型執行器和若干微系統樣機等方面已有一定的基礎和技術儲備,初步形成了幾個MEMS研究力量比較集中的地區。以上海北京兩大研發基地為領頭,上海交大、上海微系統所以及北大清華成為各自的科研代表。

    外企在中國專利布局未形成 

    通過硅基MEMS制造技術領域中美兩國專利情況比對分析,可以得出以下結論: 

    一、美國專利數量遠多于中國專利,國外技術研發水平大幅領先。經過對比可知,硅基MEMS制造技術領域美國專利數量遠多于中國。其中,美國授權專利數量達4411件,公開專利申請總量達6648件。而該領域已公開中國專利申請總量為1799件,其中發明專利為1659件,實用新型為140件。已獲得授權的發明專利數量為704件。 

    通過專利量年度分布可看出,近年美國授權專利以及專利申請量趨于平穩,表明該領域已從創新活躍階段逐步變為成熟發展階段。中國專利量持續上揚,說明國內在該領域的研發逐步活躍,但趕上國外先進水平尚需時日。

    二、專利集中度較高,國外產業化程度明顯高于國內。該領域美國專利主要集中在美國、日本和韓國的大公司,而國內尚無公司占據一席之地。在美國的專利權人/申請人排名前幾位的皆為商業化運作較為成功的公司,如Honeywell、英特爾、三星等,而國內專利權人/申請人排名前幾位的基本都為高校和科研院所,排名靠前的企業都是國外企業。相較于國內重研究輕產業化的運作模式,國外更重視技術研發后的產業化推廣和應用。因此,國內企業應當重點關注專利技術成果的商業轉化,避免被國外企業搶占技術制高點,繼而受制于人。 

    三、國外企業在中國的專利布局尚未形成,中國企業應積極部署有針對性的專利。通過分析,國外企業在國內申請專利數量較少,排名靠前的僅有美國IBM公司和韓國三星公司,整體專利布局尚未形成。而國內企業在專利總量上遠超國外企業,國內企業應趁此機遇加快研發進度,申請更多有針對性的專利,并在海外積極申請重要專利,逐步打破該領域的國外技術壁壘。

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