《微机械超声换能器专利态势分析-2023版》
2023-07-06 16:23:28   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

MUT Patent Landscape Analysis 2023

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超声波（Ultrasound）是一种振动频率高于20kHz的机械波，必须依靠介质进行传播，无法存在于真空中。由于其频率高、波长短，因此具有良好的方向性。超声波应用按功率的大小可分为功率超声波（大功率对物质作用）和检测超声波（小功率对物质检测）两大类。超声波发射与接收装置通常称为超声换能器——在超声波频率范围内实现声能与电能相互转换的器件。根据工作原理与加工方式的不同，可将超声换能器分为压电陶瓷超声换能器（Piezoelectric-ceramic Ultrasonic Transducers, PUT）、电容式微机械超声换能器（Capacitive Micro-machined Ultrasonic Transducers, CMUT）和压电式微机械超声换能器（Piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducers, PMUT）。

PUT、CMUT与PMUT三种换能器的结构示意图（DOI: 10.3390/s150408020）

21世纪以来，MEMS为超声技术发展注入新的动力，在降低大批量生产成本的同时，实现了低功耗、微型化、一体化集成的高性能微机械超声换能器（MUT），使其极具替代传统的压电陶瓷超声换能器的潜力。近些年，基于MEMS技术的CMUT和PMUT产品接连面世并成功应用于智能手机、汽车、无人机、机器人、智能家居以及医疗器械等。新兴的市场机遇正在孕育之中，无论是“元宇宙（Metaverse）”的人机交互，还是“即时诊断（POCT）”的超声成像，都在吸引着众多创业者和投资人。为此，麦姆斯咨询于2022年相继发布了《压电式微机械超声换能器（PMUT）期刊文献检索与分析-2022版》报告和《电容式微机械超声换能器（CMUT）期刊文献检索与分析-2022版》报告。

据麦姆斯咨询介绍，CMUT是30年前研发出的技术，主要应用于医疗成像领域，近些年涌现出多家创业公司（例如Butterfly Network和Kolo Medical），探索“杀手级”应用：面向家庭或个人应用的手持式超声成像设备。此外，基于CMUT的生物和化学传感、指纹识别、高强度聚焦超声（HIFU）、光声成像（PAI）、飞行时间（ToF）传感等也都拥有令人期待的发展潜力。对于PMUT，得益于压电薄膜制备及集成技术的发展，使其在ToF测距、超声成像、指纹识别等应用领域取得重要产业化进展，例如TDK Chirp的ToF测距传感器、Exo Imaging的手持式超声诊断仪、高通（Qualcomm）的指纹识别传感器等。小型化、低成本和高集成度是超声换能器技术的主要驱动力。业内厂商一直在投资研发微机械超声换能器技术，并为整个产业链作好准备。

MUT技术产业链（来源：Yole）

在全球MUT产业蓬勃发展之际，非常有必要了解MUT厂商及科研机构的专利布局和专利地位，并识别MUT领域新进入者及其所带来的威胁。在本报告中，麦姆斯咨询深入分析了全球及中国MUT专利发展现状及趋势，挖掘出MUT领域的领导厂商、新进厂商和科研机构，并对其MUT专利申请活动进行了统计与分析，从而为MUT相关从业人员的技术调研、产品创新、产学研合作提供极有价值的参考资料。

全球MUT专利申请概况

根据麦姆斯咨询统计与分析，截至2022年11月30日，MUT全球专利申请量累计超3200件，涉及四百多家专利申请人。从MUT全球专利申请趋势来看，1978-1998年处于萌芽期，年度申请量在10件以下；1999年-至今处于振荡发展期，专利申请峰值出现在2019年，年度申请量为306件。需要说明的是，除要求提前公开的专利申请之外，专利申请通常自申请日起满18个月公开，因此2021年和2022年的申请可能尚未完全公开，数据统计仅供参考。

MUT全球专利申请趋势（来源：麦姆斯咨询）

主要技术目标国家/地区的MUT专利申请量和授权量统计（来源：麦姆斯咨询）

专利申请可以反映一个国家或机构对特定技术的研发投入水平，同时提供有关主要专利申请人技术成熟度的线索。本报告对3200多件MUT专利进行了统计与分析，麦姆斯咨询在下图中展示了MUT有效专利量排名前20的申请人。整体来看，飞利浦（Philips）、富士胶片（Fujifilm）、佳能（Canon）、三星电子（Samsung Electronics）、Butterfly Network、奥林巴斯（Olympus）的简单同族数量、专利申请总量和有效专利量均排名靠前，它们在该领域具有较强的研发实力并注重全球范围的专利布局。此外，审中专利量较多的Exo Imaging、意法半导体（ST）、Qualcomm、TDK InvenSense的创新能力也不容小觑。

主要MUT专利申请人及其专利组合的地理覆盖范围（部分模糊化）

新进入者加速推动MUT行业发展

MUT专利申请新进入者指在2015-2022年首次申请MUT专利的企业、组织或个人。麦姆斯咨询列出了简单同族数量排名前20的新进入者。近年来，中国大陆的申请人，如京东方（BOE）、武汉敏声（MEMSonics）、汇顶科技（Goodix）、声息芯影等，开始积极布局相关技术专利，竞相入局MUT领域。其它新进入者还包括来自美国的Qualcomm、TDK InvenSense、Exo Imaging，日本的京瓷（Kyocera）、村田（Murata）等。此外，专利申请总量较高的法国半导体公司Soitec在MUT领域的创新能力同样值得关注。

MUT专利申请新进入者统计（部分模糊化）

主要申请人的竞争格局和专利布局策略

本报告深入分析了10家领导厂商、8家新进厂商以及10家领先科研机构的MUT专利组合，分别介绍了它们的MUT专利申请概况、专利申请活跃度、关键专利以及近期申请的专利。此外，专利转让分析揭示了通过收购方式而进入该领域的厂商。

MUT专利分类标引

本报告从MUT设计、制造、封装/组装3个产业链环节，对该领域1200多个简单同族专利进行技术分类标引；同时按照电容式、压电式、混合式、通用型技术对它们进行了换能原理分类标引。

MUT专利数据库

麦姆斯咨询还提供一份包含本报告分析的所有MUT专利的Excel数据库，支持多字段检索，包括公开号、标题、申请日、优先权日、公开（公告）日、授权日、预估到期日、当前申请（专利权）人、当前申请（专利权）人地址、原始申请（专利权）人、原始申请（专利权）人地址、发明人、法律状态/事件、IPC分类号、被引用次数、简单同族成员数量、简单同族被引用次数总数等。

报告目录：

1. MUT概念及研究领域

内容包括超声换能器概念，超声传感技术发展，超声换能器技术类型，CMUT和PMUT制造工艺对比，CMUT和PMUT产业链，MUT研究领域。

2. MUT专利分析方法

内容包括检索与分析流程，专利相关概念，MUT专利研究对象，MUT专利分析主题，MUT专利检索策略，MUT专利分类说明。

3. MUT全球专利分析

内容包括MUT全球专利申请趋势分析，技术来源国家/地区MUT专利分析，技术目标国家/地区MUT专利分析，MUT专利法律状态分析，MUT专利申请人分析，MUT专利细分领域分析，发明人分析，值得关注的专利统计。

4. MUT中国专利分析

内容包括MUT中国专利申请趋势分析，技术来源国家/地区MUT中国专利分析，MUT中国专利法律状态分析，MUT中国专利申请人分析，MUT中国专利细分领域分析，近期专利申请统计。

5. MUT领域领导厂商专利分析

内容包括MUT领域领导厂商分布图，分别提供每家厂商简介、专利概况、当前关键/有效专利、近期专利申请。

6. MUT领域新进厂商专利分析

内容包括MUT领域新进厂商分布图，分别提供每家厂商简介、专利概况、当前关键/有效专利、近期专利申请。

7. MUT领域科研机构专利分析

内容包括在MUT专利简单同族数量方面领先的科研机构分布图，分别提供每家科研机构介绍（包括机构名称、MUT相关院系/实验室、机构简介、机构官网）、专利概况、当前关键/有效专利、近期专利申请。

8. MUT专利法律事件分析

包括MUT专利转让分析，MUT专利许可分析。

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