文/林志堅 吳巧玲 儲曉露 仇秋飛(浙江省科技信息研究院)

　　近年來，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)的發(fā)展推動紅外傳感器產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。本文從加強政府引導(dǎo)與扶持培育優(yōu)勢企業(yè)、密切關(guān)注競爭對手針對性開展專利布局、強化熱點技術(shù)新興技術(shù)專利布局和實施專利導(dǎo)航工程引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級等角度，提出了浙江省發(fā)展紅外傳感器產(chǎn)業(yè)的思路與對策，為相關(guān)部門提供決策參考。

　　紅外傳感器是用紅外線為介質(zhì)的測量儀器，廣泛應(yīng)用于國防、安防、航天航空、石油、化工、鋼鐵、冶金、礦山、環(huán)保、市政、醫(yī)療、食品等諸多領(lǐng)域(張雪、梁曉庚，2013)。近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，紅外傳感器在新興的智能家居、可穿戴設(shè)備、智能移動終端等領(lǐng)域的應(yīng)用突飛猛進，大幅擴展了應(yīng)用空間，需求量也發(fā)生數(shù)量級的改變(盧坤，2016;邵永星,2013;劉玉賓，2011)。紅外傳感器帶動了產(chǎn)業(yè)和消費結(jié)構(gòu)升級及大量新業(yè)態(tài)涌現(xiàn)，迫切需要進一步研究紅外傳感器新形勢下知識產(chǎn)權(quán)保護在內(nèi)的戰(zhàn)略部署，推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和政策引導(dǎo)。浙江省是國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究的先行者之一。據(jù)了解，浙江省約有300家企業(yè)不同程度地生產(chǎn)制造敏感元件及傳感器，產(chǎn)業(yè)集中度列北京、上海、廣東、江蘇之后，在產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用等方面已形成一定領(lǐng)先優(yōu)勢。涌現(xiàn)出包括麥樂克電子、浙大網(wǎng)新、中瑞思創(chuàng)、聚光科技、中國電子科技集團公司第五十二研究所、?？低?、銀江股份和東方通信等一批特色優(yōu)勢企業(yè)，在細分領(lǐng)域具備較好的技術(shù)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)影響力(陶冶，2011)。目前，全省基本形成了包括關(guān)鍵控制芯片設(shè)計研發(fā)、傳感器和終端設(shè)備制造、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成以及相關(guān)運營服務(wù)的全產(chǎn)業(yè)體系(陶冶，2011;李文博，2016)。為提升浙江省乃至我國紅外傳感器產(chǎn)業(yè)的競爭力，本項目以紅外傳感器的核心部件紅外特征敏感元件等為研究對象，從國家層面、省級層面、專利權(quán)人層面、技術(shù)層面開展專利分析研究。明確我國紅外傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢、生命周期、地域分布及其技術(shù)構(gòu)成、主要專利權(quán)人及其技術(shù)構(gòu)成、核心專利技術(shù)等內(nèi)容，分析了浙江省發(fā)展紅外傳感器的優(yōu)勢與存在的問題。

　　一、紅外傳感器特征敏感元專利分析

　　(一)從產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢看

　　從產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢看，紅外特征敏感元件技術(shù)正處于快速發(fā)展期，具有廣闊的發(fā)展前景。紅外特征敏感元件技術(shù)第一份相關(guān)專利出現(xiàn)于1963年，至今歷經(jīng)了四個典型發(fā)展階段：第一階段技術(shù)孕育期(1963—1976年)、第一次快速發(fā)展期(1977-1987年)、波動發(fā)展期(1988—2007年)和第二次快速發(fā)展期(2008—2018年)。人類社會進入互聯(lián)網(wǎng)時代以來，“互聯(lián)網(wǎng)+傳感器”推動物聯(lián)網(wǎng)大發(fā)展的同時也進一步推動了傳感器的加速擴張;特別是近年來，人工智能技術(shù)的發(fā)展再次引爆傳感器市場。許多風(fēng)投機構(gòu)、巨頭公司開始注重在傳感器領(lǐng)域的投資布局。2008年以來，該領(lǐng)域?qū)＠暾垟?shù)量直線上升，年均專利申請量180項?？梢灶A(yù)測，未來紅外特征敏感元件藥物專利申請量仍會有持續(xù)增長的趨勢，發(fā)展前景毋庸置疑。最近10年的專利申請主要來自我國的中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所、電子科技大學(xué)、杭州麥樂克、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所和華中科技大學(xué)，以及日本的富士膠片、三菱公司;可以說中國引領(lǐng)了全球紅外傳感器特征敏感元的第二次快速發(fā)展浪潮。

　　(二)從技術(shù)研發(fā)情況上看

　　從技術(shù)研發(fā)情況上看：(1)德溫特MC代碼分析發(fā)現(xiàn)，在紅外特征敏感元件的應(yīng)用方面，主要集中在溫度測量(S03-A03、S03-B01，尤其是高溫測量)、紅外成像儀(W04-M01E1)和集成電路輻射傳感器(U13-A01)等領(lǐng)域。以傳感器類型來分，基于電子輻射的光度測量系統(tǒng)(S03-A01B)、熱釋輻射探測器(U14-E01)和固態(tài)圖像拾取元件(W04-M01B5)是當(dāng)前的研究熱點。在傳感器的制作方面，半導(dǎo)體加工成電極(L04-C11C)和電極與互聯(lián)層的形成(U11-C05C)是研究熱點。(2)德溫特ThemeScape地圖分析發(fā)現(xiàn)，該領(lǐng)域的研究熱點主要集中在五大方向：熱釋電薄膜和改進型硅基沉底在熱電傳感器中的應(yīng)用;碲鎘汞材料在光電傳感器中的應(yīng)用;銻化鎵、銦化鎵材料和銦柱在量子阱紅外焦平面探測器中的應(yīng)用;電荷耦合攝像傳感器;氣體傳感器。(3)對主要敏感元類型分析發(fā)現(xiàn)，在熱電傳感器中涉及熱釋電型的敏感元件最多;在光電傳感器中涉及光伏特型的敏感元件最多;此外，涉及濾光片的專利也較多，涉及MEMS技術(shù)的專利較少。肖特基勢壘、量子阱紅外傳感元件和濾光片主要分布在2014年以后，屬于近期較為熱門的技術(shù);相比之下，熱釋電、光電導(dǎo)、熱電偶和電荷耦合4類紅外傳感技術(shù)發(fā)展較早，專利主要分布在2007年以前，屬于較成熟的技術(shù)。(4)新興技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，電腦的時鐘信號生成/分布、可變功率透鏡組和FET半導(dǎo)體襯底電極制造等技術(shù)是紅外特征敏感元領(lǐng)域的新興應(yīng)用技術(shù)。

　　(三)從專利的全球區(qū)域分布角度看

　　從專利的全球區(qū)域分布角度看，日本是全球紅外特征敏感元專利最多的國家，其次是中國和美國。日、美、法均十分重視向海外申請專利：日本在美國、中國、韓國和歐洲地區(qū)均申請了大量專利，其PCT和歐洲專利申請全球最多，占本國相關(guān)專利比例14.4%;美國也十分注重PCT和歐洲專利的申請，占本國相關(guān)專利比例高達63.6%，同時也積極在中國、日本和韓國等東亞較發(fā)達地區(qū)申請專利。從日、美的同族專利申請情況也可以反映出其外向型的市場戰(zhàn)略。相比之下，中國研發(fā)機構(gòu)向海外布局紅外特征敏感元件專利的比例相對較少，PCT和歐洲專利僅占比1.2%，專利申請主要集中在本國。這說明近年來國內(nèi)創(chuàng)新主體對紅外特征敏感元件研發(fā)投入和專利保護意識雖有所增強，但值得向國外申請專利的真正有價值的技術(shù)較少，側(cè)面印證了我國在紅外特征敏感元件領(lǐng)域核心技術(shù)的缺失。

　　(四)從中國專利的區(qū)域來源看

　　從中國專利的區(qū)域來源看，在1676項中國專利中，來自國內(nèi)申請人的專利占比87.9%，來自國外機構(gòu)的專利僅占比12.1%。這表明國外企業(yè)和科研單位在我國的專利布局還不深入，國內(nèi)發(fā)展紅外傳感器產(chǎn)業(yè)收到來自國外的專利壁壘比較小。但是值得注意的是，我國CCD敏感元的專利不多，而且有44%的專利來自日本，該技術(shù)子領(lǐng)域是我國研究的薄弱點，我國企業(yè)和科研院所需加快研究步伐，并關(guān)注上述日本企業(yè)的在華專利布局。在國內(nèi)省市排名中，上海、北京的紅外特征敏感元件專利最多;隨后是浙江、四川、湖北和江蘇。在主要地市排名中，杭州、成都和武漢專利較多，在上海、北京之后，處于第二梯隊。產(chǎn)業(yè)專利聚集度分析發(fā)現(xiàn)，浙江省在紅外特征敏感元件產(chǎn)業(yè)中的研發(fā)投入力度不強，既定的產(chǎn)業(yè)資源布局不能夠使紅外傳感器產(chǎn)業(yè)成為浙江省的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。

　　(五)從競爭機構(gòu)上看

　　從競爭機構(gòu)上看，全球紅外特征敏感元件專利申請排名Top20的申請人主要來自日本和中國，其中Top10申請人有6個來自日本，4個來自中國。在國外，針對紅外特征敏感元的研發(fā)，以企業(yè)為主，高校院所較少;在國內(nèi)，專利申請人則以高校院所為主，企業(yè)相對較少。該領(lǐng)域全球的主要專利申請人是松下、富士通、三菱、中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所和NEC公司。專利申請時間分布看，松下、堀場集團、富士通、NEC和東芝的相關(guān)專利相對較少，主要集中在2007年及以前。近5年專利申請比較活躍的機構(gòu)有：中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所、電子科技大學(xué)、富士膠片、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、華中科技大學(xué)、上海集成電路研發(fā)中心有限公司、中國電子科技集團公司第十一研究所、煙臺睿創(chuàng)微納、美國ARC公司和南陽森霸;尤其是美國ARC公司的專利全部集中在這一段時間。從申請人技術(shù)特長看，松下主要側(cè)重于熱釋電和光伏特敏感元的研究;富士通和中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所側(cè)重于光伏特、光電導(dǎo)和量子阱敏感元研究;NEC側(cè)重于光伏特、光電子和熱敏電阻敏感元研究;杭州麥樂克絕大多數(shù)專利都涉及濾光片;富士膠片側(cè)重于濾光片和CCD(電荷耦合)敏感元件;ARC公司的專利主要涉及熱釋電和熱敏電阻敏感元。中國專利的Top20申請人分析發(fā)現(xiàn)，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所、電子科技大學(xué)、杭州麥樂克的專利較多。日本的松下、富士膠片、三菱和NEC公司在我國也有不少專利布局，分別位列第8、15、16和19位;說明這些企業(yè)十分重視中國市場，早已在我國開展專利布局，國內(nèi)企業(yè)需重點關(guān)注上述外國公司在國內(nèi)的專利申請動向。

　　(六)從競爭機構(gòu)專利布局策略看

　　從競爭機構(gòu)專利布局策略看，在紅外特征敏感元件領(lǐng)域各主要專利申請人的技術(shù)特長具有明顯不同：松下主要側(cè)重于熱釋電和光伏特敏感元的研究;富士通和中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所側(cè)重于光伏特、光電導(dǎo)和量子阱敏感元研究;NEC側(cè)重于光伏特、光電子和熱敏電阻敏感元研究;杭州麥樂克絕大多數(shù)專利都涉及濾光片;富士膠片側(cè)重于濾光片和CCD(電荷耦合)敏感元件。國內(nèi)專利申請人中，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所和中國電子科技集團公司第十一研究所側(cè)重于光伏特、光電導(dǎo)和量子阱敏感元研究;中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所側(cè)重于量子阱和光伏特;中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所和中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院在MEMS技術(shù)的研究比較多;南陽森霸和鄭州煒盛側(cè)重于熱釋電和濾光片。

　　二、推進浙江省紅外傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思路與對策

　　(一)加強頂層設(shè)計，配套政策扶持

　　為改善浙江省紅外特征敏感元件專利數(shù)量不多、專利聚集度低、產(chǎn)品研發(fā)缺乏特色、核心技術(shù)欠缺等問題，政府可從以下三方面入手。一是，研究設(shè)立紅外特征敏感元件重大專項，在CCD敏感元、MEMS技術(shù)應(yīng)用、熱電偶和熱釋電型敏感元等我國專利較少的領(lǐng)域開展基礎(chǔ)研究攻關(guān)，夯實基礎(chǔ)、提升整體技術(shù)水平。二是，積極引導(dǎo)企業(yè)與高校院所開展產(chǎn)學(xué)研合作，在提升企業(yè)科研水平的同時，促進基礎(chǔ)科研成果落地生根。國內(nèi)企業(yè)可關(guān)注中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所、電子科技大學(xué)、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、華中科技大學(xué)和中國電子科技集團公司第十一研究所等在紅外特征敏感元件領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量較多、研究基礎(chǔ)較好的高校院所，開展產(chǎn)學(xué)研合作。發(fā)現(xiàn)具有發(fā)展前景的項目，要及早介入洽談合作，采取合作研發(fā)、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、團隊引進等方式，以資本優(yōu)勢實現(xiàn)彎道超車，爭取獲得突破性進展。三是，研究出臺紅外傳感器專項扶持政策，建立相關(guān)投資引導(dǎo)基金，引導(dǎo)社會資本合理向紅外傳感器核心技術(shù)領(lǐng)域流動，推動我省紅外特征敏感元件技術(shù)發(fā)展。

　　(二)密切關(guān)注競爭對手，強化熱點技術(shù)、新興技術(shù)專利布局

　　日、美、法等發(fā)達國家開展紅外特征敏感元件研究與應(yīng)用起步早，在全球進行了較為密集的專利布局，占得先機。浙江省企業(yè)和科研機構(gòu)應(yīng)重點關(guān)注松下、富士通、三菱、NEC、富士膠片、法國原子能和替代能源委員會、美國ARC公司等競爭對手的研發(fā)動態(tài)與最新成果及其在華專利申請。如：對于松下公司，主要跟蹤其在熱釋電和濾光片領(lǐng)域的專利布局;對富士通公司，關(guān)注其在肖特基、量子阱、光電導(dǎo)型敏感元方面的研究;對于三菱公司，關(guān)注其在熱敏電阻和CCD等方面的專利布局;對于NEC公司，關(guān)注其在光電導(dǎo)和光伏特型敏感元件的專利布局;對于法國原子能和替代能源委員會，關(guān)注其在光電導(dǎo)和CCD等方面的專利布局;對于ARC公司，關(guān)注其在熱釋電和熱敏電阻敏感元的專利布局。在專利布局策略上，要優(yōu)化專利布局，在重視核心專利的同時，更要重視外圍專利，在方法、用途、整機等方面多做文章，才能形成牢不可破的專利保護網(wǎng)。另外在新興技術(shù)方面，我國企業(yè)和科研機構(gòu)可關(guān)注電腦的時鐘信號生成/分布、可變功率透鏡組和FET半導(dǎo)體襯底電極制造等技術(shù)近三年來新技術(shù)較為聚集的技術(shù)領(lǐng)域，提前開展技術(shù)攻關(guān)。針對重要研究成果積極申請PCT專利，為開拓海外市場構(gòu)筑知識產(chǎn)權(quán)保護網(wǎng)。

　　在國內(nèi)機構(gòu)方面，浙江省創(chuàng)新主體需密切關(guān)注的競爭對手及其技術(shù)特長：中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所和中國電子科技集團公司第十一研究所，關(guān)注其在光伏特、光電導(dǎo)和量子阱敏感元的研究;電子科技大學(xué)，關(guān)注其在熱敏電阻和熱釋電敏感元的研究;中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所，關(guān)注其在量子阱和光伏特敏感元的研究;中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所和中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院，關(guān)注其在MEMS技術(shù)的研究;南陽森霸和鄭州煒盛電子公司，關(guān)注其在熱釋電和濾光片領(lǐng)域的專利布局。

　　(三)實施專利導(dǎo)航工程，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級

　　為提高浙江省紅外傳感器產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新主體的專利創(chuàng)造與運用能力，政府在專利導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展工作上，可適當(dāng)支持和引導(dǎo)企業(yè)與高校院所聯(lián)合申報企業(yè)運營類專利導(dǎo)航項目，充分發(fā)揮知識產(chǎn)權(quán)對企業(yè)科技創(chuàng)新的引領(lǐng)支撐作用，加快培育建設(shè)省專利導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展實驗區(qū)，發(fā)布紅外傳感器產(chǎn)業(yè)專利發(fā)展態(tài)勢報告。通過專利導(dǎo)航與合理的專利布局，在浙江省具有一定專利基礎(chǔ)的子領(lǐng)域(如濾光片)，以及新興技術(shù)領(lǐng)域形成一批專利組合，構(gòu)建支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展和提升企業(yè)競爭力的專利儲備，提升浙江省紅外特征敏感元的產(chǎn)業(yè)專利聚集度，充分發(fā)揮專利引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展的作用。

　　(四)支持創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

　　紅外傳感器是近年發(fā)展較快的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，浙江省相關(guān)企業(yè)大多處于初創(chuàng)階段，浙江省應(yīng)依托創(chuàng)業(yè)氛圍濃、民間資本活等優(yōu)勢，大力支持紅外傳感器領(lǐng)域，尤其是特征敏感元領(lǐng)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)，形成優(yōu)勢特色。重點支持紅外傳感器企業(yè)相對集聚的地區(qū)，打造一批專業(yè)化的產(chǎn)業(yè)眾創(chuàng)空間、孵化器、產(chǎn)業(yè)園區(qū)和特色小鎮(zhèn)。為加強紅外特征敏感元的協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，目前，國內(nèi)先進省市已成立了一些產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟或行業(yè)協(xié)會。建議浙江省積極依托龍頭企業(yè)、重點園區(qū)，組織建立紅外特征敏感元產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，引導(dǎo)支持高校院所、高新技術(shù)企業(yè)之間的合作。構(gòu)建“產(chǎn)-學(xué)-研-用”一體化的敏感元件發(fā)展模式。

　　本文為“智江南”智庫研究成果，浙江省專利戰(zhàn)略推進項目“紅外傳感器技術(shù)專利戰(zhàn)略研究”(2018Z01018)的部分研究成果。