Quantum Dot-based Photoelectric Sensors Patent Landscape Analysis 2024
据麦姆斯咨询介绍，量子点（Quantum Dots，QDs）也被称为半导体纳米晶体（Semiconductor Nanocrystals），是一种准零维的具有尺寸可调特性的半导体纳米结构（球形或类球形），其直径尺寸一般在2~20纳米范围内。由于其纳米尺寸，量子点中的电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，并且其带隙随着尺寸的减小而增大，从而使量子点表现出优异的可调特性（包括光学、光热、热电、光电和电学等特性）。2023年，瑞典皇家科学院将诺贝尔化学奖授予Moungi G. BAWENDI、Louis E. BRUS和Aleksey YEKIMOV，以表彰他们在“发现和合成量子点”方面所做出的杰出贡献。这三位科学家的开创性工作为量子点技术的发展奠定了坚实基础，推动了其从实验室研究向实际应用的转化。如今，量子点已被广泛应用于显示与照明、传感与成像、能量收集与存储以及生物标记与分析等领域。
块体半导体和量子点的电子能级示意图
（DOI: 10.3389/fenrg.2021.666534）
基于量子点的各种应用
（DOI: 10.1126/science.aaz8541）
量子点光电传感器是一种利用量子点材料的光电特性将光信号转换成可用电信号的器件，根据光电转换原理，主要可分为光导型（Photoconductive）和光伏型（Photovoltaic）两大类。此外还有结合上述两种类型而产生的捕获型（Trapping-Mode）。
光导型和光伏型量子点光电传感器原理示意图
（DOI: 10.1007/978-3-030-74270-6_1）
量子点图像传感器的架构与背照式（BSI）CMOS图像传感器相似，由量子点材料构成的薄膜替代硅作为光敏层通过印刷或旋涂工艺集成在读出电路（ROIC）上方，易于扩展和大规模制造，具有宽光谱响应、宽动态范围、薄型化设计以及支持电子全局快门等特性，已显示出巨大的市场应用前景。
量子点图像传感器架构示意图
（来源：SWIR Vision Systems）
据麦姆斯咨询报道，近年来，以苹果（Apple）、三星电子（Samsung Electronics）、意法半导体（STMicroelectronics，ST）等为代表的科技巨头和以SWIR Vision Systems、Emberion、Qurv、Quantum Solutions、中芯热成等为代表的创业公司竞相研发相关技术和布局专利，正在推动量子点光电传感器技术的突破与商业化产品的落地，尤其是在短波红外（SWIR）波段的传感与成像方面。2017年，苹果收购了专注于量子点图像传感器技术研发的量宏科技（InVisage Technologies），旨在将量子点技术整合到自己的产品生态中，巩固苹果在高端成像领域的技术储备。2018年，SWIR Vision Systems（于2024年7月被安森美（onsemi）收购）发布了首款210万像素的CQD® SWIR相机，标志着量子点光电传感器迈入商业化阶段。2021年，意法半导体在IEEE国际电子器件会议（IEDM）上展示了一款1.62 µm像素间距的胶体量子点全局快门SWIR图像传感器，该器件在其自有的12英寸晶圆厂中制备，有望以相对较低的成本进行大规模量产。2022年，中芯热成与北京理工大学唐鑫教授团队联合开发，完成了首个截止波段达到2.5 μm及5 μm的短波红外及中波红外成像芯片的研发，并实现了4-8英寸晶圆级制备工艺。2024年，Emberion推出了一款新型超低成本SWIR量子点图像传感器，将其批量生产成本降至50欧元，并计划于2025年向市场推出首款基于超低成本量子点图像传感器的产品。随着像意法半导体、Emberion等陆续推出低成本的量产量子点图像传感器，预计这一技术将在汽车电子、消费电子等大众市场中加速普及，有望为更多行业带来创新和变革。
量子点光电传感器代表性厂商的相关产品
在全球量子点光电传感器产业蓬勃发展之际，非常有必要了解量子点光电传感器厂商及科研机构的专利布局和专利地位，并识别量子点光电传感器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量子点光电传感器专利发展现状及趋势，挖掘出量子点光电传感器领导厂商、新进厂商和科研机构，并对其量子点光电传感器专利申请活动进行了统计与分析，从而为量子点光电传感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。
全球量子点光电传感器专利申请概况
根据麦姆斯咨询统计与分析，量子点光电传感器全球专利申请量累计超1600件，涉及三百多位专利申请人。从量子点光电传感器全球专利申请趋势来看，1991-2003年处于萌芽期，年度申请量不足10件；2004-2014年处于振荡发展期，年度申请量从13件增长到66件；2015年至今处于稳定发展期，年度申请量保持在120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年和2024年的申请可能尚未完全公开，数据统计仅供参考。
量子点光电传感器全球专利申请趋势
（来源：麦姆斯咨询）
量子点光电传感器专利主要布局在中国（不含港澳台）、美国、日本、韩国、欧洲、德国等国家/地区，其中，在中国申请的量子点光电传感器专利为444件，处于领先地位；量子点光电传感器专利授权量排名前五的技术目标国家/地区依次为美国、中国、日本、韩国、德国，其授权量依次为246、203、132、80、48件。
主要技术目标国家/地区的量子点光电传感器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专利申请人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1600多件量子点光电传感器专利进行了统计与分析，麦姆斯咨询在下图中展示了量子点光电传感器有效和审中专利数量排名前20的申请人（按有效和审中专利量之和计）。整体来看，苹果、富士胶片（Fujifilm）、Emberion、三星电子、佳能（Canon）的专利申请总量、有效和审中专利量之和均排名靠前，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，有效专利较多的富士通（Fujitsu）、西班牙光子科学研究所（ICFO）、诺基亚（Nokia）也具有较强的技术创新和技术积累；审中专利量较多的北京理工大学、索尼（Sony）、松下（Panasonic）的技术创新能力也不容小觑。
量子点光电传感器专利主要申请人及其专利组合的地理覆盖范围（部分模糊化）
发现量子点光电传感器领域的新进入者
量子点光电传感器专利申请新进入者指在2020-2024年首次申请量子点光电传感器专利的申请人。麦姆斯咨询给出了简单同族数量排名前20的新进入者。其中，昆明物理研究所的简单同族数量为8个，位列第一；深圳技术大学、意法半导体、光云大学（Kwangwoon University）、光达创新的简单同族数量分别为6、5、5、4个，分别位居第二至第五。在这20位新进入者中，来自中国、美国、瑞士、韩国、德国、法国的申请人数量分别为14、2、1、1、1、1位。其中，中国申请人的数量占比达70%，表明中国正积极布局量子点光电传感器领域，以加速其发展进程。
量子点光电传感器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
本报告清晰地给出了量子点光电传感器领域活跃的专利申请人，通过对主要专利申请人的专利组合分析，揭示了它们的知识产权地位。本报告深入分析了10家领导厂商、8家新进厂商以及10家领先科研机构的量子点光电传感器专利组合，分别介绍了它们的量子点光电传感器专利申请概况、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。
量子点光电传感器专利数据库
麦姆斯咨询还提供一份包含本报告分析的所有量子点光电传感器专利的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、受理局、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. 量子点光电传感器技术概述
内容包括量子点概念、量子点的制备方法、量子点的特性，量子点光电传感器概念、类型、工作原理及示例，高载流子迁移率的量子点光电传感器及示例，基于混合结构的量子点光电传感器及示例，用于多波段探测的量子点光电传感器及示例，环保型量子点光电传感器及示例。
2. 量子点光电传感器专利分析方法
内容包括检索与分析流程，专利相关概念，量子点光电传感器专利研究对象，量子点光电传感器专利分析主题，量子点光电传感器专利检索策略，量子点光电传感器专利分类说明。
3. 量子点光电传感器全球专利分析
内容包括量子点光电传感器全球专利申请趋势分析，量子点光电传感器专利技术来源国家/地区分析，量子点光电传感器专利技术目标国家/地区分析，量子点光电传感器专利申请流向分析，量子点光电传感器专利法律状态分析，量子点光电传感器专利申请人分析，量子点光电传感器专利细分领域分析，量子点光电传感器发明人分析，值得关注的量子点光电传感器专利统计。
4. 量子点光电传感器中国专利分析
内容包括量子点光电传感器中国专利申请趋势分析，量子点光电传感器中国专利技术来源国家/地区分析，量子点光电传感器中国专利法律状态分析，量子点光电传感器中国专利申请人分析，量子点光电传感器中国专利细分领域分析，量子点光电传感器中国专利申请人分析，近期专利申请统计。
5. 量子点光电传感器领导厂商专利分析
内容包括量子点光电传感器领导厂商地理分布图，分别提供每家厂商简介、专利概况、当前关键专利、近期专利申请。
6. 量子点光电传感器新进厂商专利分析
内容包括量子点光电传感器新进厂商地理分布图，分别提供每家厂商简介、专利概况、当前有效专利、近期专利申请。
7. 量子点光电传感器科研机构专利分析
内容包括在量子点光电传感器专利申请数量方面领先的科研机构地理分布图及索引，分别提供每家科研机构介绍（包括机构名称、相关院系/实验室、机构简介、机构官网）、专利概况、当前有效专利、近期专利申请。
8. 量子点光电传感器专利法律事件分析
内容包括量子点光电传感器专利转让分析，量子点光电传感器专利质押分析，量子点光电传感器专利复审分析，量子点光电传感器专利一案双申分析，量子点光电传感器专利许可分析。
