分析：傳感器的危與機
隨著自動化設備及控制系統(tǒng)蓬勃發(fā)展，做為電子裝置“感官”元件的感測器應用領域也大幅擴展，感測器可以說是物聯(lián)網架構下讓智慧連網產品執(zhí)行即時互動的關鍵元件。什么是感測器?感測器關鍵廠商專利布局重點有那些?技術要項又有那些?BOSCH、DENSO、Honeywell、Abbott、SIEMENS、STMicroelectronics、Infineon等指標性大廠相對研發(fā)強度及技術要項布局如何?對此，本文進行深入剖析與探討。
技術簡介
感測器(Sensor)可以定義為：“能夠感知并檢測欲量測對象物的物理量或化學量，并將其轉換成可以計量的輸出訊號之裝置”。其中，量測的物理量包括：溫度、壓力、磁性、光等;而化學量則包括：pH值、濃度、純度、濕度等。
感測器可類比為人類的感覺器官(感官)，像是影像感測器(視覺)、壓力感測器(聽覺)、溫度感測器(觸覺)、氣體感測器(嗅覺)、味感測器(味覺)等。
近年來隨著自動化設備及自動化控制系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，做為電子裝置“感官”元件的感測器應用領域也大幅擴展包括：運輸、機械、建筑、醫(yī)療、家電、資通訊、制造加工等。
未來在物聯(lián)網帶動下，智慧連網產品勢必配備更優(yōu)質感測器以符合即時互動要求，感測器的重要性可想而知。
影像感測器(Image Sensor)
影像感測器由于制程技術差異可區(qū)分為兩大類：CCD感測器以及CMOS感測器。其中，CCD感測器主要材質為矽晶半導體，基本原理是透過光電效應將光線能量轉換成電荷，光線越強、電荷越多，這些電荷就成為判斷光線強弱的依據。
CMOS感測器為可記錄光線強弱變化的半導體，是利用矽和鍺兩種材質做成的半導體，使其在CMOS上共存著帶N極(帶負電)、P極(帶正電)的半導體，這兩個互補效果的電極會對光線產生電流變化，并將光線強弱轉換成輸出訊號。
影像感測器應用領域包括：智慧型手機、數位相機、遠端居家監(jiān)視、機器人、汽車、建筑等。
壓力感測器(Pressure Sensor)
壓力感測器是檢測氣體或液體之壓力強度，并將壓力強度轉換成輸出訊號。依據材料差異可區(qū)分為：陶瓷感測器、電容感測器、半導體感測器、壓電感測器等。
壓力感測器應用領域包括：氣象、喇叭、麥克風、汽車、機器人、建筑等領域。
溫度感測器(Temperature Sensor)
溫度感測器藉由對溫度變化極為敏感的材料進行溫度值測定，并將其轉換成輸出訊號。依據材料差異可區(qū)分為：熱敏電阻感測器、白金感溫電阻感測器、熱電偶感測器等。
溫度感測器應用領域廣泛包括：智慧手環(huán)、智慧家庭感測控制裝置、機器、汽車、氣象、建筑等。
氣體感測器(Gas Sensor)
氣體感測器針對可燃性氣體、毒性氣體成分進行測定，并將其轉換成輸出訊號。依據材料差異可區(qū)分為：半導體感測器、電化學感測器、催化燃燒感測器、熱導感測器、紅外線感測器等。
氣體感測器應用領域包括：家庭、辦公大樓、礦場、工場、汽車等。
味感測器(Taste Sensor)
人類舌頭上的味覺細胞膜內側與外側由氯化鈉(NaCl)、氯化鉀(KCl)不同離子濃度的鹽水填滿，當鉀離子從內往外流時會產生膜電位變化，若味覺細胞膜吸附味道原因離子或化學物質，味覺細胞膜會產生膜電位變化，并透過味覺細胞后端的神經再將電位變化傳給大腦，此時，人類就會感覺到味道。
味感測器就是藉由對離子濃度進行電位差測定，并將其電位差值轉換成輸出訊號。味感測器應用領域包括：食品檢測、醫(yī)療檢測等。
美商相對投入更多研發(fā)資源發(fā)展醫(yī)療用途感測器技術，目的是布局智慧醫(yī)療產業(yè)關鍵技術與商機。
專利探勘
檢索策略
針對感測器(Sensor)進行專利探勘分析，藉此深入瞭解感測器領域重要專利權利人(Assignee)專利布局情形及對產業(yè)可能造成之影響。
擬定如下專利檢索策略與執(zhí)行步驟：
選擇專利資料庫
選定美國專利暨商標局(USPTO)專利資料庫做為此次專利探勘分析主要資料來源。
擬定檢索關鍵字
首先，透過技術論文、新聞報導、關鍵廠商、訴訟案件、關鍵詞匯、專利分類、科技部落格等相關訊息的搜尋與瀏覽，標定出感測器專利檢索重要特征訊息，并采用“資策會專利地圖分析探勘平臺”進行專利檢索與分析任務。
其次，進一步設定專利申請日期(31995)、專利分類碼、關鍵廠商、關鍵詞匯等做為感測器專利探勘檢索。
另外，搭配專利名稱(Title)、專利摘要(Abstract)、專利請求項(Claim)等欄位進行關鍵詞匯的輸入與檢索。
篩選資料
針對專利檢索初步結果進行研判與調整，另外，再加上相關引證專利進行探勘資料補強，最后，共計篩選出35,423件感測器專利進行探勘分析。
趨勢分析
文字探勘(Text Mining)
文字探勘(Text Mining)結果篩選出28項感測器專利布局之技術重點。值得注意的是，感測器重要類別以及相對應專利透過文字探勘明確篩選出來，包括：影像感測器(5,789件專利)、溫度感測器(3,701件專利)、壓力感測器(3,565件專利)、氣體感測器(2,500件專利)、加速感測器(1,037件專利)、轉矩感測器(494件專利)、觸控感測器(483件專利)、血糖感測器(418件專利)、超音波感測器(367件專利)。
另外，分析物感測器(968件專利)、無線感測器(950件專利)、感測器節(jié)點(926件專利)、角速度感測器(337件專利)、工作電極(317件專利)也是感測器重要的技術要項。
資料探勘(Data Mining)
透過資料探勘(Data Mining)功能針對35,423件感測器專利進行比對分析，進而掌握感測器專利所屬行業(yè)別(Sector)、領域別(Field)分布情形。
值得注意的是，測量(Measurement)占領域別比重最高達到37.9%，諸如：各式各樣感測及其量測技術皆含括在測量領域。
另外，值得一提的是，測量(Measurement)結合運輸(Transport)構成運輸感測器應用技術，測量結合醫(yī)療技術(Medical technology)構成醫(yī)療感測器應用技術，測量結合機器構成機器感測器應用技術，后續(xù)可進一步展開為運輸感測器、醫(yī)療感測器、機器感測器等專題研究。
相對研發(fā)強度分析
透過“資策會專利地圖分析探勘平臺”資料探勘(Data Mining)功能，并針對感測器專利權利人(Assignee)相對研發(fā)強度進行分析，評比項目包括：專利件數、他人引證次數、自我引證次數、發(fā)明人數、平均專利年齡、活動年期等。
資料探勘結果挑選出30家相對重要的感測器專利權利人進行相對研發(fā)強度分析，藉此瞭解其擁有的專利權對感測器的產業(yè)影響力。
進一步發(fā)現(xiàn)，德商BOSCH在感測器相對研發(fā)強度表現(xiàn)較佳，主要原因為專利件數、發(fā)明人數等評比項目高于其他29家專利權利人所致。
很明顯地，感測器以美商、日商、歐商較具研發(fā)能力，未來在物聯(lián)網(Internet of Things)帶領下，美、日、歐等國感測器主要制造商將持續(xù)影響智慧連網產品所屬感測技術之發(fā)展，值得相關科技界密切注意上述主要制造商近期開發(fā)成果與專利布局動向。
技術要項布局分析
透過文字探勘(Text Mining)篩選出的28項感測器技術要項，并對應30家相對研發(fā)強度較強的專利權利人進行技術要項布局分析，藉此瞭解感測器重要專利權利人技術開發(fā)動向之差異。
進一步發(fā)現(xiàn)，美商在醫(yī)療用途感測器技術的布局遠高過于歐商以及日商，因為，文字探勘結果中與醫(yī)療用途直接相關的技術要項包括：分析物感測器(Analyte Sensor)以及血糖感測器(Glucose Sensor)。其中，分析物感測器有373件專利，美商占359件、比重達96.2%，而握有相關專利的美商包括：Honeywell、MEDTRONIC、DexCom、Abbott、OmniVision、General Electric、COVIDIEN LP、FORD等。
另一方面，血糖感測器有304件專利，美商占297件、比重達97.7%，并且握有相關專利的美商包括：JP MORGAN CHASE BANK(投資銀行)、MEDTRONIC、DexCom、Abbott等。
很明顯地，歐商及日商較著重發(fā)展資通訊、建筑、機械、汽車用途感測器技術，像是影像感測器(Image Sensor)、壓力感測器(Pressure Sensor)、溫度感測器(Temperature Sensor)、氣體感測器(Gas Sensor)、觸控感測器(Touch Sensor)、轉矩感測器(Torque Sensor)、超音波感測器(Ultrasonic Sensor)、角速度感測器(Angular Velocity Sensor)等。
另一方面，美商則相對投入更多研發(fā)資源發(fā)展醫(yī)療用途感測器技術。顯然，美商目的就是為了要掌握智慧醫(yī)療產業(yè)關鍵技術與市場先機，此布局動向值得相關科技界密切關注其后續(xù)發(fā)展演變。
日商及歐商相對著重發(fā)展資通訊、汽車、建筑、機械用途感測器技術，深耕感測器目前主要用途。
MIC觀點
測器核心技術集中于美、日、歐廠商手中，美商積極布局醫(yī)療用途，日商及歐商相對著重發(fā)展資通訊、汽車、建筑、機械用途。
針對感測器進行相對研發(fā)強度分析、技術要項布局分析發(fā)現(xiàn)，感測器以美商、日商、歐商較具研發(fā)能力，因為相對研發(fā)強度TOP 30廠商中，美商占有11家、日商占有9家、歐商占有7家。
另外，感測器技術要項布局分析發(fā)現(xiàn)，美商、日商、歐商投入研發(fā)資源積極發(fā)展資通訊、汽車、建筑、機械、醫(yī)療用途感測器技術。
其中，美商在醫(yī)療用途感測器技術的布局遠高過于日商及歐商，因為文字探勘結果發(fā)現(xiàn)血糖感測器專利美商占比重達97.7%、分析物感測器專利美商占比重達96.2%。
很明顯地，美商相對投入更多研發(fā)資源發(fā)展醫(yī)療用途感測器技術，其目的就是布局智慧醫(yī)療產業(yè)關鍵技術與商機。反觀日商及歐商相對著重發(fā)展資通訊、汽車、建筑、機械用途感測器技術，深耕感測器目前主要用途。
未來在物聯(lián)網帶領下，美、日、歐等國主要感測器制造商將持續(xù)影響智慧連網產品所屬感測技術之發(fā)展與應用，值得相關科技界密切注意上述主要制造商近期開發(fā)成果與專利布局動向。
編輯：admin 最后修改時間：2018-01-05
