全球智能传感器产业现状、竞争格局、政策导向、人才专利解析（深度观察）

本文来自深圳市传感器与仪器仪表行业协会发布《智能传感器产业专利导航》系列内容，主要整理了全球智能传感器产业现状、全球智能传感器竞争格局、政策环境、智能传感器产业专利概况、创新人才概况等信息：

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全球智能传感器产业现状

1.定义

2.智能传感器发展

3.产业链结构

4.产业规模

全球智能传感器竞争格局

1美国

2欧洲

3日本

全球政策环境

1美国

2欧洲

3日本

智能传感器产业专利概况

01全球专利趋势分析

02全球专利地域分布情况

03全球申请人排名情况

04法律状态分析

05主要国家产业迁移趋势和调整情况

创新人才概况

全球智能传感器产业现状

1.定义

传感器制造行业开始由传统型向智能型发展。智能传感器是具有信息处理功能的传感器，带有微处理机，具有采集、处理、交换信息的能力，是传感器集成化与微处理相结合的产物。与一般传感器相比，智能传感器具有以下三个优点：通过软件技术可实现高精度的信息采集，而且成本低;具有一定的编程自动化能力;功能多样化。

传感器将被测的物理量转换成相应的电信号，送到信号调理电路中，进行滤波、放大、模-数转换后，送到微计算机中。计算机是智能传感器的核心，它不但可以对传感器测量数据进行计算、存储、数据处理，还可以通过反馈回路对传感器进行调节。由于计算机充分发挥各种软件的功能，可以完成硬件难以完成的任务，从而大大降低传感器制造的难度，提高传感器的性能，降低成本。

2.智能传感器发展

传感器发展历程的三个阶段：

第一是结构型传感器出现，它利用结构参量变化或由它们引起某种场的变化来反应被测量的大小和变化(如利用结构的位移或力的作用产生电阻、电容或电感值的变化)。

第二是固体型传感器的发展，它利用某些材料自身的物理特性在被测量的作用下发生变化，从而将被测量转化为电信号或其他信号输出(如用半导体、电介质、磁性材料等固体元件制作的传感器)。

第三是智能型传感器的发展，2000 年开始传感技术和产品的发展朝着具有感、知、联一体化功能的智能感知系统方向发展，传感器、通信芯片、微处理器、驱动程序、软件算法等有机结合，通过高度敏感的传感器实现多功能检测，通过边缘计算实现在线数据处理，基于无线网络实现感知测量系统的数据汇聚。一般智能传感器采用半固态或全固态材料，结构微型化、集成化，系统向多功能、分布式、智能化、无线网络化方向发展。

3.产业链结构

智能传感器上游主要包括各类传感器制造所需原材料的供应，常规材料包括半导体材料、陶瓷材料、金属材料以及有机化工材料等;中游主要是各类传感器的制造和封装等，从传感器种类来看，具体包括压力传感器、图像传感器、光传感器以及温度和湿度传感器的生产制造;在下游应用市场，传感器广泛的应用于通讯电子、消费电子、工业、汽车电子、智慧农业、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、智能家居、机器人

技术等众多领域。

传感器的产业链主要受上游材料类型影响。上游材料不同，对应的生产制造工艺也存在明显区别，导致产业链的构成上存在明显差异。由于不同类型传感器的材料和工艺的存在明显区别，传感器厂商往往更倾向于 IDM(Integrated Design and Manufacture，垂直整合制造)的生产经营模式，即自己全面负责产品的设计、生产和测试，对于某些更特殊类型的传感器，甚至上游材料的生产和加工都需要由企业自己完成。

智能传感器产业链主要环节在于研究与开发、设计、制造、封装和测试环节。

以 MEMS 传感器为例：

材料方面，与芯片类似，MEMS 传感器的基础材料是 Si 晶圆。一些特殊应用会使用玻璃、高分子聚合物、金属等，二氧化钛(TiO2)、二氧化锡(SnO2)和氧化锌(ZnO)等金属氧化物也逐渐成为有吸引力的材料。

设计及仿真软件，MEMS 传感器的设计是多层次和跨领域的，存在极高的难度。为了解决这些问题，商业化的设计及仿真软件出现，其显著提升了设计人员的工作效率：(1)有助于设计人员理解微小范围内的力、热、电磁等能量之间的相互作用，方便在虚拟设计阶段优化 MEMS 结构和工艺，减少试制和测试成本;(2)使用成熟pdk(工艺设计套件)和工艺，缩短设计周期，增强市场竞争力。

生产设备，MEMS 传感器的生产工艺与半导体工艺类似，因此需要的生产设备也基本相通，包括光刻设备、刻蚀设备、沉积设备、封装设备、测试设备等。光刻设备的主要生产厂商有荷兰的阿斯麦(ASML)等，刻蚀设备的主要生产厂商有美国的泛林半导体(Lam Research)、美国的应用材料(Applied Materials)等，沉积设备的主要生产厂商包括美国的应用材料(Applied Materials)、美国的泛林半导体(Lam Research)和日本的东京电子(TEL)等，封装设备的典型供应商包括日本川崎(KAWASAKI)、美国的太平洋科技(ASM Pacific)等，测试设备的主要生产厂商有美国的安捷伦(Agilent)、美国的泰克(Tektronix)、日本的安立(Anritsu)等。

设计，MEMS 传感器的设计一般包括系统级设计、器件级设计和工艺级设计三层。系统级设计面向用户的需求，着重研究系统的整体行为特性与性能，承担产品概念设计与设计方案制定等设计任务，为器件级设计提供依据;器件级设计是根据 MEMS 器件的

实体模型来研究其行为特性和物理特性，完成 MEMS 器件的实体设计、分析和优化，为器件的工艺、版图设计奠定基础;工艺级设计主要包括器件的掩模版图设计和工艺流程设计，是 MEMS 器件加工前的最后一步。

加工制造，MEMS 传感器的加工工艺可依据材料分为硅基和非硅基两种路线。硅基 MEMS 加工技术以集成电路加工技术为基础，具有批量化、成本低、集成度高等优势;非硅基加工技术包括 LIGA、准 LIGA(即 X 光同步辐射光刻、电铸成型及注塑工艺)和精密加工技术，非硅基加工技术实现的可动微结构能够拥有更大纵向尺寸，但批量能力差、重复性差、加工成本高。

封装，封装是 MEMS 研发过程的重要环节，其决定了 MEMS 传感器的体积、可靠性以及成本。根据 Yole 的研究，目前 MEMS 传感器成本中，封装约占 30%-40%，IC 约占 40%-50%，足以体现封装的重要性。由于结构和应用环境的不同，传感器的封装过程与传统集成电路也存在明显不同。MEMS 封装建立在 IC 封装基础之上，并衍生出新的封装技术和工艺，例如阳极键合、硅熔融键合、硅通孔(TSV)、玻璃通孔(TGV)等，进而反哺 IC 封装。

测试，由于封装占整个系统的成本较高，因此使得 MEMS 传感器的测试也较传统集成电路更为复杂。在最终封装之后测出器件失效不但费钱，还浪费了 R&D、工艺过程和代工时间，因此晶圆级测试的重要性更为凸显。晶圆级测试对传感器厂商来说实现难度较高，或者投入较大，一般可以交给代工厂完成。不过封装后的标定和测试一般由传感器厂商自己完成。

4.产业规模

在科技的驱动下，全球智能传感器市场正以磅礴之势迅猛发展。数据显示，2022年全球市场规模已达432.9亿美元，2019至2022年间年均复合增长率高达10.59%。中商产业研究院的分析师预测，这股增长势头不减，到2024年市场规模预计将突破541.1亿美元。

面对这一趋势，行业内外的企业与投资者无不摩拳擦掌，期待抓住时代的脉搏。从智能家居到工业自动化，从环境监测到健康医疗，智能传感器正悄然改变着我们的生活与工作方式。

全球智能传感器竞争格局

全球传感器市场主要由美国、德国、日本的几家巨头公司把控。比如美国、日本、德国及中国合计占据全球传感器市场份额的 72%。智能传感器方面，据智研咨询发布的《2022-2028 年中国智能传感器行业市场深度分析及发展趋向分析报告》：2020 年北美智能传感器产业占 43.3%，为全球最高；欧洲智能传感器产业占 29.7%，为全球第二；亚太（除日本）智能传感器产业占 6.2%；日本智能传感器产业占 19.8%；其他国家/地智能传感器产业占 1.0%。

全球智能传感器行业的重要参与企业众多， 其中包括 MURATA MANUFACTURING [6981.T]、安费诺(AMPHENOL) [APH.N]、SAMSUNG SDI [006400.KS]、佳能 [CAJ.N]、 CANON [7751.T]、康宁(CORNING) [GLW.N]、京瓷 [6971.T]、OMRON [6645.T]、TDK [6762.T]、安川电机 [6506.T]、SAMSUNG ELEC MECH [009150.KS]、杜比实验室(DOLBY LABORATO-A) [DLB.N] 、 OMRON [OMR.DF] 、 通 用 显 示 器 [OLED.O] 、 LG INNOTEK[011070.KS]、美国力特保险丝(LITTELFUSE DE) [LFUS.O]等。这些企业各自拥有独特的技术优势和市场地位，多数来自美国、欧洲和日本。

01

美国

美国是全球传感器顶尖强国之一，早在 2020 年北美智能传感器产业占 43.3%，为全球最高。美国是 MEMS 产业、技术和产品的发源地，其发展水平世界领先。上世纪 60 年代，斯坦福等大学就从事 MEMS 领域的研究开发，佐治亚理工学院和美国加利福尼亚大学洛杉矶分校等众多美国大学几乎都建立有自己的 MEMS 晶圆生产线。美国麻省理工学院、斯坦福大学、加利福尼亚大学伯克利分校、凯斯西储大学等还开发用于 MEMS 研究的设备、仪器等，支撑其技术研究。

美国拥有全球主要的 MEMS 传感器公司：比如德州仪器（TI）、模拟器件（ADI）、飞思卡尔、楼氏电子（Knowles）、SiTime、惠普、IMT、SiliconMicrostructures（SMI）、 GEInfrastructureSensing 等，此外，大部分半导体制造公司同时具有 MEMS 生产加工的业务。

表 2-2 部分美国 MEMS 传感器企业

02

欧洲

德国是享誉世界的传感器制造强国，是世界传感器三大巨头国家之一。德国拥有众多的世界级传感器巨头，尤其是闻名遐迩的德国博世，是世界上最大的传感器企业，也是世界上最大的 MEMS 传感器厂商。博世是一家典型的 IDM 厂商，博世所有 MEMS 传感器均在德国罗伊特林根 (Reutlingen)制造。德国博世是全球多个细分传感器领域 TOP1，包括汽车传感器、MEMS 压力传感器、MEMS 气体传感器等领域。博世的 MEMS 传感器涵盖惯性、环境、智能、光学、声学传感器 5 大类，是汽车制造、消费类电子、家用电器等 MEMS 制造商的一线顶尖领头羊，牢牢占据着全球汽车与消费电子两大市场。

德国英飞凌科技股份公司，为现代社会的三大科技挑战领域——高能效、连通性和安全性提供半导体和系统解决方案。英飞凌平均每年投入销售额的 17%用于研发，全球共拥有 22900 项专利。英飞凌是全球领先的半导体公司之一，生产的半导体传感器性能优良。

瑞士在传感器领域具有较强的实力，比如瑞士享誉世界的 KELLER 测量技术有限公司，是欧洲领先的隔离压力传感器和变送器制造商，同时也是世界著名的扩散硅压阻式压力传感器领先制造商；MEMSENS 公司位于瑞士微电子技术和微机械加工技术的中心，是全球著名的从事专业开发和制造压力传感器和压力变送器的瑞士公司。

意大利将精密仪器作为主要高技术产业之一，在传感器领域也有较强的实力。Datalogic 自动化部门是全球工业领域内自动识别系统的主要生产企业之一，为客户提供更全面的自动化解决方案，包括工业传感器，工业安全防护，自动条码扫描系统，机器视觉系统，RFID 技术方案等。其著名的 TLu、TL80、TL10、S60-W、S50-W 等色标志传感器系列产品，在世界的色标志传感器市场中占据领导地位。

03

日本

日本与美国、德国并称世界三大传感器强国，其传感器产品在世界传感器市场中有举足轻重的地位，尤其是在全球工业自动化、机器人等领域，日本传感器的占比更加重要。

全球图像传感器领域世界首位—2023 年索尼以55%的份额占据全球图像传感器市场的主导地位，第二名为全球占比 25%左右的三星，索尼与三星的差距如此之大，可见索尼在全球传感器行业的存在感是十分出众的。早在 2018 年日本在 MEMS 和传感器产能方面居世界领先地位。

日本企业在汽车用MEMS、机器人用 MEMS 领域具有全球领先地位。在十分重要的 MEMS产业中，一直是美国、欧盟、日本三分天下之势且各有千秋。美国以军用促民用，具有无可比拟的 MEMS 技术综合实力；而日本则在汽车电子用 MEMS、机器人用 MEMS 等方向能力十分突出；欧盟在汽车电子用 MEMS、消费电子用 MEMS 占有重要的市场份额。主要企业有电装 DENSO、欧姆龙、佳能、旭化成、基恩士、横河电机、村田、安川电机等。

04

日本 10 大主流传感器企业：

一、电装 DENSO

电装是世界屈指可数的汽车零部件生产厂家之一，在日本排名第一。1949 年 12 月，作为丰田汽车工业株式会社的零部件工厂之一的电装，从丰田集团独立分离出来，以 1500 万日元的资本金和 1445 名员工的规模，在日本爱知县刈谷市成立了“日本株式会社电装”，并开始了运营。如今，电装已发展到日本排名第一、世界顶级的汽车零部件供应商集团公司，在全球 35 个国家和地区设有 198 家关联公司，集团员工数达 167950名（截止 2022 年 8 月）。

主要生产汽车的空调系统、点火系统（如铱合金火花塞）、燃油喷射系统、发动机点火控制系统等，以及各类汽车传感器。

二、欧姆龙

欧姆龙（Omron）是日本的一家自动化控制及电子设备制造商，总部位于京都。欧姆龙掌握世界领先的传感与控制技术，产品涉及工业自动化控制、电子元器件、汽车电子、社会系统、健康医疗设备等领域。较为大众熟知的产品包括电子血压计、计步器、秤、电动牙刷等健康产品。

欧姆龙的前身是 1930 年立石一真在京都创立的“彩光社”。欧姆龙公司是于 1933年（昭和 8 年）5 月 10 日正式创业，时称“立石电机制作所”；1948 年（昭和 23 年）5 月 19 日法人化，成立“立石电机股份有限公司”；1990 年为使公司名称与其知名商标名称一致，更名为“欧姆龙股份有限公司”。欧姆龙的全球网络遍及日本、大中华区、亚太地区、美洲及欧洲。台湾欧姆龙股份有限公司则成立于 1987 年，主要是以工业自动化商品为主，其在台关系企业有：台湾欧姆龙健康事业股份有限公司、香港商欧姆龙电子部品有限公司台湾分公司，员工数各为 100 多人上下。

三、松下电器

松下电器于 1918 年由松下幸之助在大阪创立，创业时做的是电灯灯座。1927 年制作自行车用的车灯。1951 年松下幸之助到美国，打开了松下电器在美国的市场，最初的产品是电视机，他与飞利浦签定了技术合作合约，将西方的技术带到日本。因此让松下电器从 1950 年代到 1970 年代有突破性的成长。

松下电器的产品线极广，除了家电以外，还生产数位电子产品，如 DVD、DV（数位摄影机）、MP3 播放机、数码相机、液晶电视、笔记型电脑等，还扩及到电子零件、电工零件（如插座盖板）、半导体等，间接与直接转投资公司有数百家。

四、OKI 公司

冲电气工业是日本一家通讯设备制造商，通称“OKI”。该公司于 1881 年由冲牙太郎建立，并成功开发了日本首台电话机。主要生产信息通用系统和打印机，1956 年生产的纵横制交换机获得日本电信电话公社采用。冲电气工业株式会社是日本最早的电子通信设备生产厂家，如今已发展成为一家在全球范围内研究、生产和销售打印机与传真机、网络与通信、安全与识别认证、宽带与多媒体、半导体与电子元器件等产品和解决方案的国际著名企业。

OKI 打印机是采用独特的 LED 成像技术打印机，此种技术区别于喷墨成像或激光成像，由于 LED 打印机结构简单，较之激光打印机有速度快、不易卡纸等优点，同时在打印过程中不会有臭氧产生，对空气环境不会造成空气污染，所以被业界认为是比激光打印机更新一代的打印机。

五、旭化成（AKM）

旭化成集团自上世纪五十年代起积极推动业务的多元化，旭化成从创业至今，不断开发出前所未有的新素材和新产品。从电气化学、氨制造扩大到纤维、石油化学、建材、医药/医药医疗器械、住宅、电子，在多元化的市场下，凭借多种类技术，开展多方面业务。

在电子零部件领域，作为便携式信息终端主要零部件的电子罗盘，以独有的混合信号技术得到广泛认可的 LSI，磁·电流·红外线传感器等传感设备，是电子零部件领域业务开展的中心。使用其他公司望尘莫及的高科技生产出来的产品群，在全球受到高度评价。

在电子材料领域，主要提供的产品包括在各种便携式设备和电动汽车中使用的锂离子二次电池隔膜“Hipore”、用于液晶·半导体制造工艺的防尘保护膜等，通过卓越的化学技术和产品开发实力，提供善待环境和高功能的能源材料和电子材料。

六、佳能

佳能（Canon）是一家生产影像、光学、医疗设备、半导体工业设备和办公自动化产品的日本企业制造商，成立于 1937 年，产品系列共分布于三大领域：个人产品、办公设备和工业设备，主要产品包括照相机及镜头、数码相机、打印机、复印机、传真机、扫描仪、广播设备、医疗器材及半导体生产设备等。佳能总部位于日本东京，并在美洲、欧洲、亚洲及日本设有 4 大区域性销售总部，在世界各地拥有子公司 200 家，雇员超过10 万人。

佳能 EOS 系列：EOS 代表电子光学系统（ElectroOpticalSystem）的意思，同时亦蕴含希腊神话中黎明女神的意思，正代表创新科技迈向高峰的光明时期。1987 年日本褔岛工厂开始生产 EOS 相机，首部推出的 EOS 相机系列为 1987 年 3 月出产的 EOS650 自动对焦单镜反光相机；EOS650 当年全球首部配备全电子镜头接环系统的相机。2000 年推出配备自行研发的CMOS 影像感应器的EOSD30 正式步入单镜反光相机数码化年代。由EOS系列相机于 1987 年推出至 2011 年 9 月的 24 年间产量已超过 5 千万台。而 EOS 专用 EF系列镜头则在 2012 年 8 月达到 8 千万只的总产量。

七、基恩士

基恩士公司（Keyence Corporation，株式会社キーエンス，或 Kīensu）是日本一家上市公司，创立于 1974 年，制造销售自动化传感器、视觉系统、扫码器、激光打标机、测量仪器、数字显微镜等工厂自动化领域。在 16 个国家设有分支机构，采取直销方式。

泷崎武光于 1974 年成立 Lead 电机公司，1986 年更名为 Keyence（Key of Science之意），2021 年 9 月泷崎武光取代优衣库创始人成为日本新首富，相关介绍请参看《揭秘新晋日本首富，居然来自传感器王者基恩士？！》内容。美国《富比世》杂志每年选出全球百大创新企业，从 2011 年至 2019 年已连续 8 年入选，行销特色是不透过代理商，而是让业务人员直接销售。

基恩士是一家无厂半导体公司，专注于产品规划与研发，并不最终制造出产品；而是由合同厂商制造并检验产品，全球客户超过 200,000 家。

八、村田

全称为株式会社村田制作所，成立于 1950 年 12 月 23 日，总部位于日本京都，世界 500 强企业。村田制作所是全球领先的电子元器件制造商，主要产品有陶瓷滤波器、振荡子、振动传感器等。其主打产品陶瓷滤波器和振荡子市场占有率为 65-70%，振动传感器则占有 90%的市场份额，系该领域的霸主。

村田制作所的客户分布在 PC、手机、汽车电子等领域。随着消费电子领域竞争的不断加剧，产品更新换代的速度不断加快，而作为上游电子元器件供应商，能够随时了解客户需求，甚至走在客户之前开发出更新产品，成为村田制作所业务持续增长的关键。

九、横河电机

横河电机有限公司（日语：横河電機株式会社）是日本的一家电机工程公司，主营测量、控制、信息领域。1983 年 4 月 1 日，横河电机由横河电机制作所（1915）和北辰电机制作所（1918）合并而成，当时叫横河北辰电机株式会社，1986 年改名横河电机株式会社。

横河电机在世界 29 个地区拥有 60 多家子公司，经营领域涉及测量、控制、信息三大领域，在工业控制行业是全球最为专业的跨国公司之一。1975 年率先研制出世界上第一套具有划时代意义的集散型控制系统(DCS 系统)，对石油、化工等大型工厂的生产过程进行测量、运行监视和控制，为工业的发展和社会的进步做出了极大贡献，到 2000年已相继推出了 7 代 CENTUM DCS 系列产品，流量表、变送器、分析仪等现场仪表也得到了用户的高度评价。

十、爱普生

精工爱普生（英文：SeikoEpson），通常简称爱普生（英文：Epson），是一家日本公司，成立于 1942 年 5 月，总部位于日本长野县诹访市，是数码映像领域的全球领先企业。主要生产喷墨打印机、激光打印机、点阵式打印机、扫描器和手表（虽然母公司精工品牌更加知名）、桌上型电脑、商务和家用投影机、大型家庭剧院电视、机器人、以及工业自动化设备、POS 发票打印机和收银机、笔记型电脑、集成电路、LCD 元件和其他相关的电子设备。公司总部位于日本长野县，在全世界各地有许多分公司。

全球政策环境

01

美国

美国将高端传感器视为保持国家竞争力优势的关键，其《先进制造国家战略计划》将高端传感器列为重点发展领域。其次，传感器件研究方面，美国通过国家纳米技术计划推动基于纳米技术的物理、化学、生物传感器研究工作，在《纳米技术引发的重大挑战：未来计算》报告中将能自主运行的智能大数据传感器列为技术优先领域之一。

传感器应用研究方面，美国通过国家制造业创新网络框架下的数字化制造和设计、集成光子、柔性混合型电子、智能制造、先进机器人等制造业创新研究所推动工业智能传感器、医疗传感器、装备状态监控传感器、可穿戴传感器、成像传感器、基于感知模型的传感器等新型传感器的应用研究。

02

欧洲

欧盟发布的《关键使能技术发展共同战略》同样将高端传感器列为重点发展领域。传感器件研究方面，欧盟利用石墨烯旗舰计划推动石墨烯传感器的基础研究工作。传感器应用研究方面，欧盟利用未来工厂、机器人等大型公私合作关系计划以及应对社会挑战战略领域下的相关医疗设备和护理机器人计划，推动工业智能传感器；医疗传感器；触觉、视觉、嗅觉、听觉传感器；生物传感器；化学传感器等新型传感器的应用研究。

其中，德国是微机电系统和传感器技术的领先者。早在 2006 年，德国首次发布的《德国高技术战略》中，就微系统、纳米技术等列为 17 个现代技术创新范围，随即投入了前所未有的资金和精力，以保持其国际领先的地位。2015 年，德国发布工业 4.0战略，传感器被描绘成信息物理系统的核心组件，包括加速度传感器、气压传感器、电子罗盘等。2018 年 9 月 5 日，德国联邦内阁通过了《高技术战略 2025》，确定了德国未来研究与创新资助三大行动领域的总共 12 项使命，其中发展微电子、通信系统、材料、量子技术、现代生命科学和航空航天研究作为加强德国未来能力的重点任务。2020年，德国传感和测量技术协会（AMA）在《传感器技术 2022——让创新互联》报告中指出，传感器技术是很多机器、设备和车辆竞争力的核心技术，是提升其价值增值的手段。与当前快速发展的互联网一样，传感器的发展为其带来机遇与挑战。未来传感器的先进程度决定了机械制造、汽车、过程控制和制造领域的国际竞争力。

03

日本

日本将传感器技术列为十大技术之首、国家重点发展的六大核心技术之一。日本传感器产业侧重实用化和商品化，走的是先普及后提高，由引进、消化、仿制到自行改进设计创新的路子。2013 年，日本经济产业省启动了“传感器技术在社会公共服务中的应用开发项目”。同年 7 月，日本新能源产业技术综合开发机构（NEDO）公布了该项目委托研究机构。2015 年 7 月，日本召开了“物联网升级制造模式工作组”会议，该工作组的目标主要是，跟踪全球制造业发展趋势的科技情报，通过政府与民营企业的同心通力合作，实现物联网技术对日本制造业的变革。10 月 23 日，日本成立产学官合作组织“物联网推进联盟”，从事传感器技术的研发和测试。2017 年，日本内阁会议通过第五期（2016～2020 年度）科学技术基本计划（以下简称基本计划），将微电子、材料等列为重点发展领域。

·智能传感器产业专利概况·

01

全球专利趋势分析

在全球范围内，智能传感器产业累计专利申请量超过 173.12 万件，近五年复合增速为 0.17%。全球智能传感器产业专利授权量近五年复合增速为-5.36%。

作为新兴技术产业，智能传感器产业持续发展。截止目前，全球智能传感器产业累计专利申请量超过 173.12 万件，近五年复合增速为 0.17%。在 2019-2020 年期间专利数量有所上升，2020 年全球智能传感器产业专利申请量同比上升 9.08%。

关于全球智能传感器产业的专利授权趋势，专利授权量近五年复合增速为-5.36%。2019年和2020年，全球智能传感器产业专利授权量有小幅度增长。

图 2-5全球智能传感器专利申请趋势

图 2-6全球智能传感器专利授权趋势

02

全球专利地域分布情况

全球智能传感器产业的集聚效应明显，专利主要分布中国、美国、日本、韩国和德国。其中，中国智能传感器产业专利申请量近五年复合增速最快。

从全球智能传感器产业累计专利申请量的分布情况来看，中国 80.68 万件、美国23.9 万件、日本 19.7 万件、韩国 5.5 万件、德国 5.2 万件。中国、美国、日本、韩国、德国的累计专利申请量共计 141.74 万件，占全球总量的 81.87%，产业集聚效应明显。

从全球智能传感器产业技术来源国的地域分布情况来看，主要来源于中国（82.1万件）、美国（27.4 万件）、日本（25.9 万件）、德国（8.2 万件）和韩国（7.8 万件），其中来自中国的专利量超过美、日、德、韩四国，说明中国是全球智能传感器产业的主要技术来源国，且日本的专利产出超出专利受理近 6 万件专利，技术产出实力比较强，日本创新主体主要在日本、美国和中国布局专利。

03

全球申请人排名情况

从全球智能传感器产业专利申请人排名情况来看，排名第一的是三星，在智能传感器产业中布局 2.04 万件专利；其次是日立，相关专利为 1.79 万件；第三是松下，共有1.34 万件专利；第四是博世，相关专利为 1.32 万件；排名第五的三菱，共 1.12 万件专利，紧接着是岛津制作所、佳能、索尼、东芝、以及丰田，在智能传感器产业中布局的专利量分别为 1.06 万件、1.04 件、1.02 件、9448 件以及 7752 件。排名前十的申请人中，有七位是日本企业，排名前 15 的申请人有 14 位均是海外申请人，其中日本申请人占 10 位，中国申请人仅一位，为国家电网。

总的来说，从全球申请人排名中可以看出海外申请人在智能传感器产业内占有优势地位，特别是日本申请人，具备较强的产业竞争力。

图 2-9全球智能传感器专利申请人排名

04

法律状态分析

图 2-10全球智能传感器简单法律状态分析

从全球智能传感器法律状态来看，目前处于“失效”状态下的专利量最多，约 70.6万件，其中未缴年费约 31.72 万件、撤回（包含主动撤回与视为撤回）约 22.74 万件、驳回 10.88 万件、期限届满 10.91 万件、权利终止约 2.72 万件、放弃 1.88 万件；其次是“有效”状态下的专利，约 63.36 万件，第三是处于“审中”状态下的专利，约 21.80万件。总的来说，全球各申请人对智能传感器领域专利的后期维护不够到位，需进一步加强。另外，日本、美国等发达国家专利布局时间比较早，目前很多专利已期限届满而失效。

05

主要国家产业迁移趋势和调整情况

通过全球智能传感器产业 2001 年至今，中国、美国、日本、德国、韩国等五个主要国家专利申请量的时期变化，分析产业迁移趋势。区分 2001-2005 年、2006-2010 年、 2011-2015 年、2016-2023 年四个时期，主要国家统计数据如下：

表 2-3 2001 年至今各时期主要国家专利申请量（件）

2001 年至今，智能传感器产业中，产业从德国、美国、日本、韩国逐步迁移到中国，中国专利申请量占比不断上升，但中国核心技术实力相较于德国、美国、日本、韩国等国家/地区仍有较大的不足，核心技术实力较差，大部分高端产品仍依赖进口。

由于上述五个国家在全球技术研发最活跃、市场热度最强，通过研究 2001 年至今不同时期专利申请量在这五个国家的占比，发现智能传感器产业的迁移趋势。2001 年至今不同时期专利申请量在这五个国家的占比计算，例如五个国家/ 地区原材料在 2001-2005 年的专利申请总量为463+2627+1814+955+601=6460 ，中国的占比为463/6460=7.17%，美国的占比为 2627/6460=40.67%。

图 2-11 各时期主要国家原材料领域申请量占比

2001-2005 年，原材料领域中专利申请量占比最高的国家是美国，其次是日本，占比均在 25%以上；同时期中国的申请量在 5 个国家/地区中占比最低，不足 9%，且主要是院校专利。第二时期至今，美国、日本、德国的专利占比呈下降趋势，中国的专利申请增幅较大，占比不断提升；中国在第三阶段已超过美国，占比为 34%，美国、日本基本持平占比在 22%上下；第四时期，中国申请量再次大幅度增长，远超其他国家/地区，占比接近 60%，但排名前二十的主要申请人基本为高校，专利成果转化应用较少，美国、日本、德国的申请量占比再度下滑，日本和韩国的申请量基本相同。总体而言，中国在原材料领域的技术实力逐步上升，承接了大部分的普通市场，但是在高端材料和新兴材料的技术实力较差。

图 2-12 各时期主要国家设计领域申请量占比

2001-2005 年，设计领域中主要国家申请量排名依次为美国、德国、日本、中国、韩国，其中德国、日本、中国的占比在 20%左右，相差不大。2006-2010 年期间，德国赶超美国排名第一，排名靠前的申请人主要是博世、西克股份等知名企业，中国在设计领域的申请量有所上涨，占比超过美国，排在第二。2011-2015 年、2016-2023 年，中国申请量呈井喷式迅速增加，位居第一位，占比接近 70%，但是其中实用新型专利占比接近 4 成；主要申请人以高校和企业为主，专利申请主要集中在传感器设计领域。第三、四时期，德国、美国、日本和韩国专利申请量增幅远低于中国，占比整体呈下降的趋势。总体而言，中国在芯片设计和传感器设计领域的技术实力逐步上升，产业地位有一定的上升，但是核心技术实力相对美国、日本、德国还有一定差距。

图 2-13 各时期主要国家制造领域申请量占比

2001-2005 年，制造领域中主要国家申请量排名依次为日本、美国、韩国、中国、德国。第二时期至今，日本、韩国、美国的专利占比呈下降趋势，中国的专利申请增幅较大，占比不断提升；中国在第三时期远超日本，占比为 50%，日本占比位 21%；第四时期，中国占比达到 70%，其中实用新型专利占比仅一成，中国在该领域的技术实力较为强劲，排名前十的申请人以高校为主，如东南大学、西安交通大学、电子科技大学等。德国在该领域的专利申请量占比在 6%上下，一直处于主要国家的末位，但是博世在 MEMS工艺上技术领先。总体而言，中国在制造领域的技术实力逐步上升，在 MEMS 工艺方面提升较快，中低端产品大多完成国产化或国产替代，产业地位得到大幅度上升。

图 2-14 各时期主要国家封装领域申请量占比

2001-2005 年，封装领域中主要国家申请量排名依次为中国、美国、日本、韩国、德国。第二时期至今，中国专利申请量大幅度增长，一直处于首位，目前占比已达 70%，其中实用新型专利占比接近 4 成；美国、日本的申请量占比大幅度压缩，分别为 15%和 6%。韩国在该领域的专利申请量占比在从 10%降到 6%，其中三星电子在封装工艺上技术实力较强。德国在该领域的专利申请量占比在 6%上下，一直处于主要国家的末位，但是博世在封装工艺上技术较强。总体而言，中国在封装领域的技术实力逐步上升，产业地位有所上升，但是整体处于大而不强的状态，先进封装工艺仍掌握在其他主要国家手中。

图 2-15 各时期主要国家测试领域申请量占比

2001-2005 年，测试领域中主要国家申请量排名依次为日本、美国、德国、韩国、中国。2006-2010 年，中国申请量有一定增加，超过韩国排在第四位；2011-2015 年、 2016-2023 年，中国专利申请量大幅度增长，反超其他国家成为第一，占比超 60%，其中实用新型专利占比接近 4 成，排名前十的申请人以高校为主；美国、日本、德国、韩国的申请量占比不断下降。总体而言，中国在测试领域的技术实力逐步上升，产业地位有所上升。

图 2-16 各时期主要国家传感器类型领域申请量占比

2001-2005 年，传感器类型领域中主要国家申请量排名依次为美国、日本、韩国、德国、中国。2006-2010 年，中国申请量有一定增加，超过韩国、德国排名第三；2011-2015年、2016-2023 年，中国专利申请量大幅度增长，反超其他国家成为第一，占比接近 60%，其中实用新型专利占比接近 3 成，排名靠前的申请人主要是台积电、歌尔电子、华为、速腾聚创、禾赛科技等，多数为本土企业，国际企业占比较少；虽然美国、日本、韩国、德国在该领域的申请量增长较快，但是涨幅远低于中国，特别是日本、韩国、德国占比均低于 10%。总体而言，中国在传感器类型领域的技术实力逐步上升，产业地位有所上升，特别是在物理传感器方面，发展速度较快，成为技术实力较雄厚的国家。

图 2-17 各时期主要国家传感类设备领域申请量占比

2001-2005 年，传感类设备领域中主要国家申请量排名依次为日本、美国、中国、德国、韩国。2006-2010 年，中国申请量超过日本和美国居首位；2011-2015 年、2016-2023年，中国专利申请量大幅度增长，占比超 80%，其中实用新型专利占比超 4 成，排名靠前的申请人主要是国家电网、中国石油、浙江大学、宁德新能源等，在排名前二十的申请人中以高校为主；日本、美国、德国、韩国的申请量增长相对缓慢，占比不断压缩，合计不足 15%。总体而言，中国在传感类设备领域的技术实力逐步上升，产业地位有所上升，但高端设备的主要市场份额被国外厂商垄断。

图 2-18 各时期主要国家应用领域申请量占比

2001-2005 年，应用领域中，主要国家申请量排名依次为美国、日本、中国、德国、韩国。2006-2010 年，美国的申请量占比仍居第一位，占比为 45%，中国的市场获得开发，申请量迅速增长，占比超过日本排名第二，日本申请量占比下降 10%。2011-2015 年、2016-2023 年，美国、日本申请量占比持续下降，目前美国的申请量占比保持在 24%；中国专利申请量大幅度增长，居世界首位，占比超 60%，其中实用新型专利占比超 3 成，排名靠前的主要申请人有小米、华为、OPPO、大疆、腾讯、国家电网等知名企业。德国和韩国在应用领域的申请量一直较低，占比均低于 10%。总体而言，中国在应用领域的技术实力逐步上升，市场规模不断扩大，下游应用不断拓展，主要集中在生物医疗、消费电子、航天航空等细分领域。

2001 年至今，主要国家在原材料、设计、测试、制造、封装领域的申请量配比较低，但是作为产业基础环节，近两个时期研发力度相对稳定；传感器类型领域，主要国家基本保持原有研发力度；传感类设备领域，除了中国之外，主要国家都降低了对传感类设备领域的研发力度；应用领域，主要国家都增加了对应用领域的研发力度。

2001 年至今各阶段的二级分支申请量配比计算，例如美国 2001-2005 的专利总量为 2627+433+2117+514+332+14311+13455+15341=49130，原材料的配比为2627/49130=5.35%。

图 2-19 原材料申请量配比变化情况

原材料领域方面，2001 年至今，德国、美国、中国的申请量配比在四个时期内一直处于持续下降状态；韩国的申请量配比基本在 5%左右，整体较稳定；日本的申请量配比呈波动性变化。总体而言，主要国家在原材料领域的申请配比均较低，近期研发力度相对较弱，不足 5%，特别是中国，在 2%以下。

图 2-20 设计领域申请量配比变化情况

设计领域，2001 年至今，中国、美国、日本、韩国在各时期的申请量配比情况均比较低，在 1.5%以下，德国对设计领域重视度较高，申请量配比持续性上升，从 2.21%上涨到 6.5%。总体来看，中、美、日、韩四国的申请量配比情况较为稳定，德国在该领域的研发力度不断增强。

图 2-21 制造领域申请量配比变化情况

制造领域，2001 年至今，韩国、中国、美国、德国、日本的申请量配比整体呈下降趋势，韩国从 16%下降到 3%，中国从 9%下降到 2%，美国从 4%下降到 1%；日本在 2006-2010年期间申请量占比有所上升，超过中国，但在后面两个时期内一直处于下降趋势，从 8%下降到 4%，德国在 2011-2015 年期间申请量配比超过中国。总体来看，中国的申请量配比虽然一直下降，但申请量持续增长，2016-2023 年达 1.6 万件。

图 2-22 封装领域申请量配比变化情况

封装领域方面，2001 年至今，虽然中国的申请量配比从 3.5%下降到 0.8%，但申请量增长明显，第四时期达到 5500 件，而美国仅 1200 余件。韩国、美国、日本的申请量配比呈波动性变化，但幅度不大，发展较为稳定；德国申请量配比整体为小幅度上升。总体来看，韩国、美国、日本、德国、中国都保持对封装领域的研发力度。

图 2-23 测试领域申请量配比变化情况

测试领域方面，2001 年至今，中国、美国、日本、德国、韩国在该领域的申请量配比均低于 2%，整体变化趋势不明显，发展较为稳定。

图 2-24 传感器类型申请量配比变化情况

传感器类型方面，2001 年至今，主要国家的申请量配比整体变化较小，韩国从 35%下降到 29%，中国从 18%下降到 14%；美国前三个时期配比基本持平，为 28%，第四时期降为 24%；而日本、德国整体保持增长，均上升了 2%。总体看来，除了中国之外，主要国家的申请量配比均在 20%以上，主要国家对传感器类型领域的研发力度都比较强。

图 2-25 传感类设备申请量配比变化情况

传感类设备方面，日本、德国、美国整体呈下降的趋势，其中，日本和德国的申请量配比下降曲线接近，第一时期到第四时期的降幅分别为 7% 和 12%；美国的申请量配比直线下降，降幅约为 15%，从第一时期的申请量配比 27%，降为第四时期的 12%，在主要国家中排末位。中国的申请量配比呈持续性增长的态势，从 40%增长到 49%，韩国从第一时期到第三时期申请量配比增幅为 4%，但在第四个时期下降到 21%。总体看来，除了中国之外，主要国家对传感类设备领域的研发力度都有所下降。

图 2-26 应用领域申请量配比变化情况

应用领域方面，2001 年至今，主要国家的申请量配比整体呈上升趋势，其中，美国的申请量配比增长幅度最大，为 26%，从第一时期的申请量配比 31%，上升到第四时期的 57%；其次是韩国，增长幅度为 22%，从第一时期的申请量配比 17%，上升到第四时期的 39%；中国、日本、德国的增长幅度相对较小，在 6%-12%；总体来看，随着下游市场规模的不断扩大，主要国家都增加了对应用领域的研发。

创新人才概况

全球智能传感器产业创新人才共 234.06 万人，近五年复合增速为 5.04%。

截至 2023 年 12 月底，全球智能传感器产业创新人才共 234.06 人，近五年全球智能传感器产业创新人才数量呈波动性变化，近五年复合增速为 5.04%，2019 年-2021 年期间创新人才数量有所上涨，但增速变缓，同比增速持续下降，2022 年开始出现负增长同比下降 3.13%。

图 2-27 全球创新人才数量增长情况（单位：人）

全球智能传感器产业创新人才主要集中在中、美、日、德、韩五个国家。

从全球各国产业创新人才分布来看，中国 92.6 万人、美国 38.28 万人、日本 30.20万人、德国 11.24 万人、韩国 10.67 万人。

在智能传感器产业中，创新是永恒的主题。众多企业和研发团队正不断突破技术壁垒，获得一项又一项专利成果，这些创新的火花推动着整个行业向前发展。同时，背后的创新人才，以其深厚的专业知识和不懈的探索精神，成为产业发展的强大动力。他们不仅拥有丰富的理论基础，更具备将创意转化为现实的实践能力。正是这些专利和人才，共同绘就了智能传感器产业的繁荣画卷。让我们期待他们为未来的智能生活带来更多惊喜！