7月4日消息,时钟器件犹如电子设备的“心脏”,可以提供时间参考和频率基准。传统的石英晶体振荡器因其高品质因数(Q值)和优异的频率稳定性,长期在时钟器件领域占据主导地位;然而,随着电子设备对微型化、集成度、可靠性、灵活性需求的不断提升,石英晶体振荡器逐渐暴露出诸多局限性:(1)石英晶体材料加工与CMOS工艺不兼容,制约了系统集成度提升及微型化;(2)对强冲击、振动敏感,恶劣环境下的可靠性受限;(3)输出频率主要由石英晶体切割方式和物理尺寸决定,难以应对多频率或动态频率调节的需求。
在上述背景下,由MEMS谐振器(频率源)与振荡电路(CMOS IC)集成的MEMS振荡器脱颖而出。尽管其在频率精度和稳定性方面与高端石英晶体振荡器仍有一定差距,但凭借微型化与高集成度、低功耗与快速启动、高可靠性、可编程等优势,MEMS振荡器在可穿戴设备、物联网、智能手机、汽车电子和人工智能(AI)等领域展现出广阔的应用前景与巨大的市场潜力。以汽车电子为例,石英晶体振荡器易受机械振动、冲击以及极端温度变化的影响,并随着时间的推移出现性能退化,使其成为现代复杂汽车电子系统中最薄弱的环节之一;相比之下,车规级MEMS振荡器则可以应对这一安全性和可靠性挑战。总体而言,MEMS振荡器在众多领域正在替代石英晶体振荡器,在新一代电子设备中扮演越来越重要的角色。
MEMS振荡器技术起源于20世纪80至90年代,进入21世纪后逐步迈入商业化。21世纪初,Discera、SiTime、Sand 9等初创企业相继成立,成为推动该技术发展的先锋;2006年,SiTime推出全球首款商用MEMS振荡器产品,标志着MEMS振荡器开始进入商业化阶段;随后,SiTime和Discera又陆续推出面向工业与汽车领域的MEMS振荡器产品,使该技术迈入高可靠性、长生命周期应用场景。随着技术的不断进步与市场认可度的提升,MEMS振荡器领域吸引了大量资本关注与行业并购。2013年至2015年间,Discera、SiTime和Sand 9分别被Micrel(又于2015年被微芯科技(Microchip)收购)、MegaChips和亚德诺半导体(ADI)收购;同时,村田(Murata)、恩智浦(NXP)、京瓷(Kyocera)等国际半导体巨头也迅速跟进,竞相投入技术研发并积极布局专利,加速推动MEMS振荡器产业化落地,显著提升了MEMS振荡器在全球时钟市场中的份额;2023年10月,作为中国国内全硅MEMS振荡器领域的先行者,麦斯塔微电子推出了国内首款自研双端口MEMS振荡器,填补了国内MEMS振荡器技术领域的空白,打破了国外在此领域的技术垄断;2025年3月,苹果(Apple)发布的iPhone 16e集成了SiTime的MEMS振荡器,这是MEMS振荡器首次进入智能手机,有望开启MEMS振荡器市场的腾飞之路。
在全球MEMS振荡器产业蓬勃发展之际,非常有必要了解MEMS振荡器厂商及科研机构的专利布局和专利地位,并识别MEMS振荡器领域新进入者及其所带来的威胁。本报告深入分析了全球及中国MEMS振荡器专利发展现状及趋势,挖掘出MEMS振荡器领导厂商、新进厂商和科研机构,并对其MEMS振荡器专利申请活动进行了统计与分析,从而为MEMS振荡器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MEMS振荡器专利申请概况
根据统计与分析,MEMS振荡器全球专利申请量累计超2600件,涉及两百多位专利申请人。从MEMS振荡器全球专利申请趋势来看,1986-1999年处于萌芽期,年度申请量不足10件;2000-2005年处于成长期,年度申请量在30-78件之间;2006年至今处于成熟发展期,年度申请量保持在90件以上。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2023、2024和2025年的申请可能尚未完全公开,数据统计仅供参考。希望通过本文为行业内企业拓宽产品专利申请市场带来启示。
