硅基MEMS制造技術(shù)美國成熟中國活躍

MEMS(微電子機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)是一種使產(chǎn)品集成化、微型化、智能化的微型機(jī)電系統(tǒng)。在半導(dǎo)體集成電路技術(shù)之上發(fā)展起來的硅基MEMS制造技術(shù)目前使用十分廣泛。

本文以中美兩國在硅基MEMS 制造技術(shù)領(lǐng)域中的專利態(tài)勢作為分析對象，專利數(shù)據(jù)分別源自美國專利商標(biāo)局和國家知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站的公開信息。數(shù)據(jù)截止日期為2010年10月25日。主要包括采集年限內(nèi)已獲授權(quán)的美國專利、已公開的美國專利申請以及已公開或已授權(quán)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(tǒng)計(jì)之列。

    國外技術(shù)發(fā)展日趨成熟

上世紀(jì)80年代，在美國政府的高度重視下MEMS技術(shù)研發(fā)開始起步。1992年“美國國家關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃”把“微米級和納米級制造”列為“在經(jīng)濟(jì)繁榮和國防安全兩方面都至關(guān)重要的技術(shù)”。此后美國國家自然基金會(NSF)、美國國防部先進(jìn)研究計(jì)劃署(DARPA)等機(jī)構(gòu)先后對該項(xiàng)目給予了支持。

    以MEMS術(shù)語以及其他半導(dǎo)體制造領(lǐng)域關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，結(jié)果如圖1。硅基MEMS制造技術(shù)在美國的專利總數(shù)呈逐年增長態(tài)勢(美國專利商標(biāo)局專利申請數(shù)據(jù)庫只提供2001年至今的數(shù)據(jù))。就專利申請數(shù)量來看，從2002年開始大幅度增加，從2008年至今發(fā)展平穩(wěn)，表明該技術(shù)趨向成熟，相應(yīng)專利授權(quán)數(shù)量穩(wěn)定在550件以上。

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

在美國專利權(quán)利人/申請人排名前10位中有7家美國企業(yè)，這也充分表明美國在硅基MEMS制造技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)一定優(yōu)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(xù)上揚(yáng)。在授權(quán)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(fā)達(dá)國家都非常重視硅基MEMS制造技術(shù)的研發(fā)。美國在硅基MEMS制造領(lǐng)域創(chuàng)新全球領(lǐng)先，近十年來成立了不少的MEMS創(chuàng)新公司，成為美國MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐力量；歐洲MEMS產(chǎn)業(yè)經(jīng)過相當(dāng)長一段時間的累積，形成了一定數(shù)量的專利技術(shù)和成果，同時將目標(biāo)市場鎖定為汽車電子領(lǐng)域；日本公司在MEMS相關(guān)領(lǐng)域也有著不錯的科技與技術(shù)積累，并且在MEMS基礎(chǔ)研發(fā)上投入相當(dāng)多的資源，頗具實(shí)力。

    我國起步不晚發(fā)展較緩

我國MEMS的研究始于20世紀(jì)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(xué)院、國家自然科學(xué)基金委和原國防科工委的支持。

但是總體上國內(nèi)MEMS制造技術(shù)與國外存在著較大差距，原因在于MEMS技術(shù)與IC技術(shù)相比在材料、結(jié)構(gòu)、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(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站檢索的公開專利信息見圖3。硅基MEMS制造技術(shù)在國內(nèi)的專利公開數(shù)量經(jīng)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(shù)量高峰是由于2003年專利申請數(shù)量大幅度增加，具體原因可能是由于2002年國家863計(jì)劃“微機(jī)電系統(tǒng)重大專項(xiàng)”的適時啟動所致。而2008年的高峰則是由于2006年出現(xiàn)了專利申請數(shù)量的低谷所致。

由圖4可見，中國權(quán)利人/申請人大多選擇在國內(nèi)進(jìn)行專利布局，而發(fā)達(dá)國家的布局和相對的比例與在美國的專利布局形式?jīng)]有太大區(qū)別。需要特別說明的是，日本權(quán)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(fā)明專利，且發(fā)明專利獲得授權(quán)的比例在所有國家中最高。

在華擁有最多MEMS技術(shù)相關(guān)專利的權(quán)利人/申請人主要為國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)與大專院校。排名前三的分別為上海交大、清華大學(xué)與北京大學(xué)。與前述國別分布相對應(yīng)的是，只有IBM與三星兩家國外企業(yè)進(jìn)入前十。

從國內(nèi)省市中領(lǐng)先的專利權(quán)人來看，我國在多種微型傳感器、微型執(zhí)行器和若干微系統(tǒng)樣機(jī)等方面已有一定的基礎(chǔ)和技術(shù)儲備，初步形成了幾個MEMS研究力量比較集中的地區(qū)。以上海北京兩大研發(fā)基地為領(lǐng)頭，上海交大、上海微系統(tǒng)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(shù)領(lǐng)域中美兩國專利情況比對分析，可以得出以下結(jié)論：

一、美國專利數(shù)量遠(yuǎn)多于中國專利，國外技術(shù)研發(fā)水平大幅領(lǐng)先。經(jīng)過對比可知，硅基MEMS制造技術(shù)領(lǐng)域美國專利數(shù)量遠(yuǎn)多于中國。其中，美國授權(quán)專利數(shù)量達(dá)4411件，公開專利申請總量達(dá)6648件。而該領(lǐng)域已公開中國專利申請總量為1799件，其中發(fā)明專利為1659件，實(shí)用新型為140件。已獲得授權(quán)的發(fā)明專利數(shù)量為704件。

通過專利量年度分布可看出，近年美國授權(quán)專利以及專利申請量趨于平穩(wěn)，表明該領(lǐng)域已從創(chuàng)新活躍階段逐步變?yōu)槌墒彀l(fā)展階段。中國專利量持續(xù)上揚(yáng)，說明國內(nèi)在該領(lǐng)域的研發(fā)逐步活躍，但趕上國外先進(jìn)水平尚需時日。

二、專利集中度較高，國外產(chǎn)業(yè)化程度明顯高于國內(nèi)。該領(lǐng)域美國專利主要集中在美國、日本和韓國的大公司，而國內(nèi)尚無公司占據(jù)一席之地。在美國的專利權(quán)人/申請人排名前幾位的皆為商業(yè)化運(yùn)作較為成功的公司，如Honeywell、英特爾、三星等，而國內(nèi)專利權(quán)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(yè)都是國外企業(yè)。相較于國內(nèi)重研究輕產(chǎn)業(yè)化的運(yùn)作模式，國外更重視技術(shù)研發(fā)后的產(chǎn)業(yè)化推廣和應(yīng)用。因此，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注專利技術(shù)成果的商業(yè)轉(zhuǎn)化，避免被國外企業(yè)搶占技術(shù)制高點(diǎn)，繼而受制于人。

三、國外企業(yè)在中國的專利布局尚未形成，中國企業(yè)應(yīng)積極部署有針對性的專利。通過分析，國外企業(yè)在國內(nèi)申請專利數(shù)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(nèi)企業(yè)在專利總量上遠(yuǎn)超國外企業(yè)，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)趁此機(jī)遇加快研發(fā)進(jìn)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(lǐng)域的國外技術(shù)壁壘。