硅基MEMS制造技術(shù)美國(guó)成熟中國(guó)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(lái)的硅基MEMS制造技術(shù)目前使用十分廣泛。

　　本文以中美兩國(guó)在硅基MEMS制造技術(shù)領(lǐng)域中的專利態(tài)勢(shì)作為分析對(duì)象，專利數(shù)據(jù)分別源自美國(guó)專利商標(biāo)局和國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站的公開(kāi)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(guó)專利、已公開(kāi)的美國(guó)專利申請(qǐng)以及已公開(kāi)或已授權(quán)的中國(guó)專利申請(qǐng)，對(duì)于已被受理但尚未被公開(kāi)的專利申請(qǐng)不在本文統(tǒng)計(jì)之列。

      國(guó)外技術(shù)發(fā)展日趨成熟

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

      以MEMS術(shù)語(yǔ)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(guó)的專利總數(shù)呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)(美國(guó)專利商標(biāo)局專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)庫(kù)只提供2001年至今的數(shù)據(jù))。就專利申請(qǐng)數(shù)量來(lái)看，從2002年開(kāi)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(guó)專利申請(qǐng)與授權(quán)專利的國(guó)家(地區(qū))是美國(guó)、日本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣等，美國(guó)權(quán)利人/申請(qǐng)人擁有的授權(quán)專利數(shù)量遠(yuǎn)超其他國(guó)家，具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

　　在美國(guó)專利權(quán)利人/申請(qǐng)人排名前10位中有7家美國(guó)企業(yè)，這也充分表明美國(guó)在硅基MEMS制造技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)一定優(yōu)勢(shì)。其中，Honeywell擁有的美國(guó)專利最多，且該公司的申請(qǐng)趨勢(shì)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(guó)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(kāi)專利申請(qǐng)方面排名第二、三位的是三星公司與高通公司。

　　總體上，各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家都非常重視硅基MEMS制造技術(shù)的研發(fā)。美國(guó)在硅基MEMS制造領(lǐng)域創(chuàng)新全球領(lǐng)先，近十年來(lái)成立了不少的MEMS創(chuàng)新公司，成為美國(guó)MEMS產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐力量；歐洲MEMS產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間的累積，形成了一定數(shù)量的專利技術(shù)和成果，同時(shí)將目標(biāo)市場(chǎng)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(cuò)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(guó)起步不晚發(fā)展較緩

　　我國(guó)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(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金委和原國(guó)防科工委的支持。

　　但是總體上國(guó)內(nèi)MEMS制造技術(shù)與國(guó)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(hào)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(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站檢索的公開(kāi)專利信息見(jiàn)圖3。硅基MEMS制造技術(shù)在國(guó)內(nèi)的專利公開(kāi)數(shù)量經(jīng)歷了兩次高峰，分別在2005年與2008年，其同比增長(zhǎng)都接近50%。前者的公開(kāi)數(shù)量高峰是由于2003年專利申請(qǐng)數(shù)量大幅度增加，具體原因可能是由于2002年國(guó)家863計(jì)劃“微機(jī)電系統(tǒng)重大專項(xiàng)”的適時(shí)啟動(dòng)所致。而2008年的高峰則是由于2006年出現(xiàn)了專利申請(qǐng)數(shù)量的低谷所致。

　　由圖4可見(jiàn)，中國(guó)權(quán)利人/申請(qǐng)人大多選擇在國(guó)內(nèi)進(jìn)行專利布局，而發(fā)達(dá)國(guó)家的布局和相對(duì)的比例與在美國(guó)的專利布局形式?jīng)]有太大區(qū)別。需要特別說(shuō)明的是，日本權(quán)利人/申請(qǐng)人的專利含金量最高，不僅已公開(kāi)的專利申請(qǐng)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(guó)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(qǐng)人主要為國(guó)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(guó)別分布相對(duì)應(yīng)的是，只有IBM與三星兩家國(guó)外企業(yè)進(jìn)入前十。

　　從國(guó)內(nèi)省市中領(lǐng)先的專利權(quán)人來(lái)看，我國(guó)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(chǔ)備，初步形成了幾個(gè)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(guó)專利布局未形成

　　通過(guò)硅基MEMS制造技術(shù)領(lǐng)域中美兩國(guó)專利情況比對(duì)分析，可以得出以下結(jié)論：

　　一、美國(guó)專利數(shù)量遠(yuǎn)多于中國(guó)專利，國(guó)外技術(shù)研發(fā)水平大幅領(lǐng)先。經(jīng)過(guò)對(duì)比可知，硅基MEMS制造技術(shù)領(lǐng)域美國(guó)專利數(shù)量遠(yuǎn)多于中國(guó)。其中，美國(guó)授權(quán)專利數(shù)量達(dá)4411件，公開(kāi)專利申請(qǐng)總量達(dá)6648件。而該領(lǐng)域已公開(kāi)中國(guó)專利申請(qǐng)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(guò)專利量年度分布可看出，近年美國(guó)授權(quán)專利以及專利申請(qǐng)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(guó)專利量持續(xù)上揚(yáng)，說(shuō)明國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研發(fā)逐步活躍，但趕上國(guó)外先進(jìn)水平尚需時(shí)日。

　　二、專利集中度較高，國(guó)外產(chǎn)業(yè)化程度明顯高于國(guó)內(nèi)。該領(lǐng)域美國(guó)專利主要集中在美國(guó)、日本和韓國(guó)的大公司，而國(guó)內(nèi)尚無(wú)公司占據(jù)一席之地。在美國(guó)的專利權(quán)人/申請(qǐng)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(guó)內(nèi)專利權(quán)人/申請(qǐng)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(guó)外企業(yè)。相較于國(guó)內(nèi)重研究輕產(chǎn)業(yè)化的運(yùn)作模式，國(guó)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(guó)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(guó)外企業(yè)搶占技術(shù)制高點(diǎn)，繼而受制于人。

　　三、國(guó)外企業(yè)在中國(guó)的專利布局尚未形成，中國(guó)企業(yè)應(yīng)積極部署有針對(duì)性的專利。通過(guò)分析，國(guó)外企業(yè)在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)專利數(shù)量較少，排名靠前的僅有美國(guó)IBM公司和韓國(guó)三星公司，整體專利布局尚未形成。而國(guó)內(nèi)企業(yè)在專利總量上遠(yuǎn)超國(guó)外企業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)趁此機(jī)遇加快研發(fā)進(jìn)度，申請(qǐng)更多有針對(duì)性的專利，并在海外積極申請(qǐng)重要專利，逐步打破該領(lǐng)域的國(guó)外技術(shù)壁壘。