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
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。
图 2-7全球智能传感器主要国家专利地域分布
图 2-8全球智能传感器主要技术来源国地域分布
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。
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
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。
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：
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。
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。
图 2-28 全球主要国家创新人才数量分布地图
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！
