【中国物联网产业知识产权运营中心】全球物联网产业知识产权发展白皮书2021-2022

全球物联网产业知识产权发展白皮书

（2021-2022）

中国物联网产业知识产权运营中心

2023年4月

摘要

物联网作为以感知技术和网络通信技术为主要手段，实现人、机、物的泛在

连接的新型基础设施，在推动数字经济发展、赋能传统产业转型升级方面正在发

挥着日益重要的作用。同时，也对物联网产业依靠创新和知识产权实现高质量发

展提出了更高要求和更大挑战。在此背景下，中国物联网产业知识产权运营中心

自2021年首次发布《物联网产业知识产权白皮书》后，再次组织来自国家智库、

龙头企业、科研院所等专家学者联合编写了《全球物联网产业知识产权发展白皮

书（2021-2022）》，全面分析了全球物联网知识产权活动全景和创新巨头图谱，重

点分析了物联网十大关键技术和五大行业应用创新趋势，深入探讨了物联网专利

投资、专利交易、专利转化以及专利标准融合运用等热点议题，并专题分析了杭

州高新区（滨江）物联网产业知识产权发展最新态势。

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第一章前言

1.1物联网产业概述

物联网(InternetofThings)，是一种在互联网基础上延伸及扩展到物与物

之间并进行信息交换与通信的网络，其通过射频识别、红外感应器、全球定位系

统、激光扫描器等传感设备按约定的协议把物品与互联网连接起来进行信息交换

和通讯以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。随着物联网概念的内涵和

外延的不断发展，其实现将海量的设备互联，引领人们进入一个万物感知、万物

互联、万物智能的全新世界。

自1999年美国麻省理工学院KevinAshton教授首次提出“物联网”概念

以来，全球各国加速部署物联网应用，全球物联网市场规模保持高速增长。根据

IDC数据显示，2021年全球物联网市场规模超5万亿元，同比增长11%，预计

2026年超过10万亿元，2021~2026五年年均增速可达13%。据IoTAnalytics

报告，2020年全球物联网连接数量达到120亿，首次超过非物联网连接数。据

GSMA预测，2025年全球物联网连接数量将达到250亿，其中，消费物联网终

端连接数量为110亿，工业物联网终端连接数为140亿。同时，物联网产业作

为典型的专利密集型产业，伴随市场规模的扩大，产业专利创新也不断加速，物

联网产业专利不断涌现。

1.2物联网产业链分类

物联网产业总体分为五层架构，分别为感知层、通信层、平台层、安全层和

应用层。感知层是物联网的基础层，通过芯片、传感器、感知类设备等对物理世

界的信息进行采集和识别。通信层主要发挥信息传输作用，将感知层采集和识别

的信息进一步传输到平台层。平台层主要将来自感知层的数据进行汇总、处理和

分析。安全层专注于保护物联网设备及其连接的网络和所产生的数据免受威胁、

破坏和窃取。应用层是物联网的顶层，将处理分析后的数据信息应用到具体领域，

目前，物联网已实际应用到医疗、安防、交通、物流、工业制造、家居、农业等

1

领域，应用领域还在进一步扩展。

具体地，物联网产业在感知层、通信层、平台层、安全层和应用层五个一级

产业层面的基础上，共涉及36个产业链二级分支，并进一步延伸出43个产业链

三级分支和7个四级产业分支，覆盖产业链上中下游全领域。

表1物联网产业的产业链分类表

一级分类二级分类三级分类四级分类

通信芯片

控制芯片微控制器芯片（MCU）

GPU（图形处理器）

物联网芯片FPGA（现场可编程逻辑器件）

智能芯片ASIC（专用集成电路）

类脑芯片

NPU（嵌入式神经网络处理器）

物理传感器

化学传感器

传感器生物传感器

感知层

智能传感器视觉智能

MEMS传感器

摄像设备

激光雷达

微波雷达

感知类设备

毫米波雷达

超声波雷达

射频识别

高精度定位北斗定位

蓝牙

WIFI

Zigbee

无线通信NB-IoT

NFC

通信层

IPV6技术

5G

卫星物联网

量子通信

网络传输设备交换机

2

一级分类二级分类三级分类四级分类

路由器

网关

网络功能虚拟化

网络规划维护

（NFV）

软件定义网络（SDN）

云平台

大数据

边缘计算

人工智能生成内容

AI算法

平台层(AIGC)

视频算法

物联网操作系统

区块链

数字孪生

终端防病毒

恶意软件防护

隐私保护

终端安全

接入认证

加密算法

密钥管理

安全/防病毒网关

网络安全入侵检测/主动防御

安全层

链路安全

身份鉴别与访问控制

态势感知

平台安全

数据安全

平台鲁棒性

安全通信协议

安全管理安全认证

安全日志管理

智慧医疗

智慧农业

智慧安防

智慧物流

智能家居

应用层智慧工业

智慧交通

智能网联汽车

智慧能源

智慧建筑

智慧环保

3

一级分类二级分类三级分类四级分类

智慧城市

智能仪器仪表

智能穿戴设备

1.3统计约定

数据来源

本项目国外专利及中国专利数据来源于国家知识产权局专利数据服务系统，

经六棱镜整理加工而成。数据更新周期与国家知识产权局官方数据更新周期保持

同步。

统计指标

序号指标名称指标单位指标说明

扩展同族专利族数量，按最早优先权日统

1专利族数量项

计。

处于公布状态的发明专利数量，按申请公开

2发明专利申请公开量件

日统计。

专利行政部门授予专利权的发明专利数量，

3发明专利授权量件

按授权公告日统计。

在统计时点处于专利权维持状态的发明专利

4发明专利有效量件

数量。

5申请人数量个发明专利的原始第一申请人数量。

6专利权人数量个发明专利的原始第一权利人数量。

申请人中包括企业，且同时包括高等院校、

产学研合作发明专利

7件科研院所中至少一类的发明专利申请数量，

申请数量

按照申请公开日统计。

五年复合增速=（2022年值/2017年值）

8五年复合增速%

^(1/5)-1。

产业发明专利授权量产业发明专利授权量占全部发明专利授权量

9%

占比的比重。

近三年的发明专利授权量占总发明专利授权

10发明专利活跃度%

量的比重

反映产业发明专利在特定区域的专业化水

11相对优势指数

平。相对优势指数=（地区产业发明专利授权

4

序号指标名称指标单位指标说明

量/地区发明专利授权量）/（全国产业发明

专利授权量/全国发明专利授权量）。

由六棱镜（杭州）科技有限公司基于专利信

号理论构建，共涵盖创新力（Innovation

index）、竞争力（Competitiveness

index）、进化力（Evolutionaryindex）、

影响力（Effectindex）4个主题、16个维

12硬科技投资指数度100余个定量定性指标。硬科技投资指数

基于中国知识产权产业金融大数据计算而

得，按照得分值区间给出企业从AAA到CCC

的硬科技投资价值评级结果。评级结果具体

依次分为AAA、AA、A、BBB、BB、B、CCC共

7个等级。

统计口径

本报告在开展技术分析时，将同族专利视为一项技术；在进行全球专利申请

量分析时，以同族专利为对象按照“项”进行统计；在进行专利区域（国家或地

区）布局分析时，将各件专利按件单独统计。

同一项发明可能在多个国家或地区提出专利申请，将这些相关的多件申请作

为一条记录收录。在进行专利申请数量统计时，对于数据库中以一族数据的形式

出现的一系列专利文献，计算为“1项”。

在进行专利申请统计时，例如为了分析申请人在不同国家、地区或组织所提

出的专利申请的分布情况，将同族专利申请分开进行统计，所得到的结果对应于

申请的件数。

5

第二章产业全景篇：全球物联网产业知识产权发展态势

2.1全球物联网全产业链专利技术创新全景

全球物联网产业专利创新态势

全球物联网产业专利族共有236361项。

截至2022年底，全球物联网产业专利族共有236361项，2002年至2009年

全球专利族数量每年相对平稳，随着物联网技术的发展和应用的不断拓展，自

2010年起的近十年间全球专利族数量进入快速增长阶段。

25000

20000

15000

10000

5000

0

图1.全球物联网产业专利族变化趋势（单位：项）

从发明专利授权量看，截至2022年底，全球物联网产业发明专利授权量累

计共有2790741件。从发明专利授权量变化趋势看，自2002年起总体保持增长

的态势，随着物联网技术的发展和应用的不断拓展，2016年以来发明专利授权

量增幅更为明显，全球物联网产业发明专利授权量近五年复合增速为13.9%，且

2022年相较于2021年同比增长了12.2%。

6

300000

250000

200000

150000

100000

50000

0

图2.全球物联网产业发明专利授权量变化趋势

全球物联网产业发明授权专利按受理国家和地区，主要分布在美国、中国、

日本、韩国以及欧洲。中国是推动近年来全球物联网产业发明专利授权量快速增

长的主要力量。

截至2022年底，全球物联网产业发明专利授权量累计共有2790741件。从

全球物联网产业发明授权专利的受理国家和地区分布来看，美国以900323件发

明专利授权量在全球排名第一，中国以632920件发明专利授权量位居次席，随

后是日本426994件、韩国232944件、欧洲160774件。

其他,436786,

15.7%

美国,900323,

欧洲,160774,

32.3%

5.8%

韩国,232944,

8.3%

日本,426994,

中国,632920,

15.3%

22.7%

图3.全球物联网产业发明授权专利的主要受理国家和地区分布

7

从发明专利授权量增速来看，在主要受理国家和地区中，中国物联网产业发

明专利授权量增长较快，近五年复合增速达到28.3%，比全球产业整体增速

（13.9%）高14.4个百分点，成为推动近年来全球物联网产业发明专利授权量快

速增长的主要力量。

而截至2022年底，全球物联网产业有效发明专利量累计共有1630861件。

从有效发明专利的主要受理国家地区分布来看，美国以566345件排名全球首位，

随后是中国528415件、日本163197件。

表2全球物联网产业发明授权专利受理国家和地区分布情况

发明专利授权量

受理国家和有效发明专利

2022年同比近五年复合

地区累计总量量

增速增速

美国900323-0.1%5.1%566345

中国63292026.3%28.3%528415

日本42699427.1%6.2%163197

韩国2329440.7%9.7%153932

欧洲160774-23.5%1.5%62159

全球物联网产业发明授权专利按专利权人所在国，主要分布在美国、中国、

日本、韩国、德国、法国和英国。美国以62.3万件发明专利授权量在全球排名第

一。

从全球物联网产业发明授权专利的专利权人所在国家来看，美、中、日、韩、

德、法、英7国排在全球前列。美国以623101件发明专利授权量在全球排名第

一，中国以562082件发明专利授权量排名第二，随后是日本225088件、韩国

214156件、德国88963件、法国51044件、英国27884件。

而从全球物联网产业有效发明专利的专利权人所在国家来看，中国拥有

492828件有效发明专利，排名全球首位，美国拥有416564件有效发明专利排名

全球第二，第三位是韩国136020件，第四位是日本109549件。

表3全球物联网产业发明授权专利专利权人所在国分布情况

专利权人所在

发明专利授权量有效发明专利量

国

8

2022年同比增近五年复合增

累计总量

速速

美国623101-5.9%4.4%416564

中国56208228.3%30.6%492828

日本225088-3.2%3.2%109549

韩国214156-1.9%7.6%136020

德国88963-1.4%3.9%45382

法国51044-19.0%-0.3%24278

英国27884-12.0%6.9%15101

按照物联网产业发明专利授权量排名前100位的全球专利权人中，来自日本

和美国的企业占据优势地位。前100位专利权人中，日本企业占据35席，包括

佳能、索尼、松下电器、NEC、日立、东芝等知名企业；美国企业占据31席，

包括IBM、微软、高通、英特尔、苹果等巨头公司，且IBM公司以4.4万件发

明授权专利排名全球首位。中国有12家企业入围全球百强，分别为华为、腾讯、

百度、OPPO、中兴通讯、汇顶科技、阿里巴巴、京东方、中国电信、VIVO、苏

州浪潮和支付宝公司。

表4物联网产业全球发明专利授权量排名前100位的专利权人

排名专利权人国家/地区发明授权量

1IBM公司美国44085

2三星电子株式会社韩国34151

3佳能公司日本26234

4索尼公司日本24187

5富士通株式会社日本23253

6微软公司美国21080

7松下电器产业株式会社日本21020

8日立公司日本19231

9华为技术有限公司中国18976

10NEC公司日本17821

11高通公司美国16193

9

排名专利权人国家/地区发明授权量

12三菱电机株式会社日本15042

13日本电信电话株式会社日本14735

14东芝公司日本14352

15英特尔公司美国14040

16爱立信公司瑞典12010

17丰田汽车株式会社日本10928

18谷歌公司美国10283

19电装株式会社日本10080

20LG电子株式会社韩国10015

21苹果公司美国9560

22罗伯特·博世公司德国8860

23美国电话电报公司美国8075

24富士胶片株式会社日本7821

25亚马逊科技公司美国7671

26腾讯科技(深圳)有限公司中国6941

27西门子医疗有限公司德国6790

28阿尔卡特公司法国6695

29日产自动车株式会社日本6331

30住友电气工业株式会社日本6323

31理光股份有限公司日本6167

32夏普公司日本6120

33思科公司美国5837

34皇家飞利浦电子股份有限公司荷兰5345

35惠普公司美国5046

36本田技研工业株式会社日本5007

37精工爱普生株式会社日本4909

38北京百度网讯科技有限公司中国4627

10

排名专利权人国家/地区发明授权量

39通用电气公司美国4556

40奥林巴斯株式会社日本4476

41尼康公司日本4450

42西门子公司美国4132

43京瓷公司日本4058

44电磁兼容IP控股有限公司美国4018

45朗讯科技股份有限公司美国3796

46台湾积体电路制造股份有限公司中国台湾3506

47富士施乐株式会社日本3481

48卡西欧计算机株式会社日本3439

49伊斯曼柯达公司美国3317

50夸尔柯姆股份有限公司美国3291

51霍尼韦尔公司美国3206

52OPPO广东移动通信有限公司中国3143

53摩托罗拉公司美国3101

54韩国电子与电信研究院韩国3063

55德克萨斯仪器公司美国3052

56中兴通讯股份有限公司中国2890

57日本精工株式会社日本2812

58深圳市汇顶科技股份有限公司中国2721

59阿里巴巴集团控股有限公司中国2713

60福特全球技术公司美国2703

61甲骨文国际公司美国2661

62弗朗霍夫应用科学研究促进协会德国2622

63北方电讯有限公司加拿大2453

64现代自动车株式会社韩国2401

65Facebook美国2397

11

排名专利权人国家/地区发明授权量

66创新先进技术有限公司开曼群岛2315

67欧姆龙株式会社日本2308

68波音公司美国2293

69诺基亚公司芬兰2287

70博通公司美国2226

71兄弟工业株式会社日本2207

72西斯威尔国际有限公司芬兰2143

73运动受限研究公司加拿大2131

74三洋电机株式会社日本2124

75施乐公司美国2099

76太阳微系统公司美国2083

77日本电力公司日本2067

78本田汽车有限公司日本2063

79KDDI株式会社日本1995

80黑莓公司加拿大1911

81英国电信公司英国1867

82京东方科技集团股份有限公司中国1835

83英飞凌公司德国1831

84冲电气工业株式会社日本1756

85戴尔公司美国1750

86杜比实验室许可公司美国1732

87美光科技股份有限公司美国1721

88美国银行股份有限公司美国1691

89鴻海精密工業股份有限公司中国台湾1636

90第一资本服务有限责任公司美国1593

91雅马哈株式会社日本1527

92奥迪公司德国1462

12

排名专利权人国家/地区发明授权量

93中国电信股份有限公司中国1460

94阿尔派电子株式会社日本1440

95维沃移动通信有限公司中国1438

96苏州浪潮智能科技有限公司中国1429

97支付宝(杭州)信息技术有限公司中国1415

98古河电气工业株式会社日本1414

99马自达股份有限公司日本1357

100奥林奇股份有限公司法国1351

全球物联网产业链技术创新趋势

在全球，AI算法、网联传输设备、传感器领域是发明专利布局的重点领域；

区块链、数字孪生等领域是近年来的创新热点领域。

在全球物联网产业的二级产业1领域中，在感知层中，传感器（50.6万件）领

域的发明专利授权量超过了50万件，是专利布局重点领域，物联网芯片和感知

类设备领域发明专利授权量也均超过了14万件。在通信层中，作为基础硬件的

网络传输设备领域发明授权专利最多，超过了51万件。在平台层中，AI算法、

大数据和视频算法是专利布局的重点领域，发明专利授权量均超过了10万件，

且AI算法（75.4万件）领域是发明专利授权量分布最多的分支领域。在物联网

应用中，发明授权专利主要分布在智慧交通、智能网联汽车、智慧安防、智能仪

器仪表、智慧医疗、智能穿戴设备领域，发明专利授权量均在5万件以上。

从近三年发明专利的活跃度来看，作为近年来的新兴技术，区块链和数字孪

生领域的发明专利活跃度较高且近年来发明授权专利数量增长快，这两个领域中

超过80%的发明专利都是在近三年获得授权，创新热度高。物联网安全也是近年

1鉴于在进行细分产业归类时，某一件专利（或某一家企业或某一位创新工程师）可能会同时涉及不同的

产业分支领域，因此通过将各个产业分支的专利数量（或企业数量或创新工程师数量）加和得到的数值会

大于该产业整体的专利数量（或企业数量或创新工程师数量）的数值。

13

来专利创新的热点，终端安全、网络安全、平台安全三个领域的发明专利活跃度

都超过了54%。此外，量子通信、边缘计算以及应用层面的智慧建筑、智慧城市

领域的发明专利活跃度也都超过了50%.

表5全球物联网产业在二级产业的发明授权专利情况

一级发明专利发明专利授发明专利近五年复2022年同

二级产业

产业授权量权量占比活跃度合增速比增速

物联网芯片1459435.2%26.6%12.1%4.3%

传感器50627118.1%21.0%7.0%1.8%

感知

感知类设备2051247.4%24.1%13.5%1.8%

层

射频识别218940.8%18.5%0.6%5.6%

高精度定位49060.2%47.4%19.6%30.6%

无线通信844243.0%38.1%10.7%-4.2%

卫星物联网620232.2%21.1%10.7%12.6%

通信

量子通信49900.2%51.3%37.9%35.0%

层

网络传输设备51709818.5%15.0%-1.1%-10.3%

网络规划维护340631.2%41.3%24.4%18.2%

云平台429431.5%50.0%19.0%12.3%

大数据2449798.8%33.7%21.1%19.4%

边缘计算119300.4%53.6%44.5%48.9%

平台AI算法75419727.0%34.9%23.1%23.2%

层视频算法1040033.7%20.0%4.7%11.0%

物联网操作系统550112.0%26.7%3.6%-11.9%

区块链159720.6%91.0%188.6%1.2%

数字孪生10850.0%81.8%96.7%145.6%

终端安全96820.3%60.5%44.0%20.4%

安全网络安全46360.2%54.7%37.6%31.0%

层平台安全104810.4%62.8%45.4%22.9%

安全管理107360.4%44.6%29.5%44.7%

智慧医疗508681.8%45.9%30.3%27.3%

智慧农业141280.5%30.5%25.3%30.6%

智慧安防669352.4%40.9%20.0%15.3%

智慧物流281971.0%47.8%26.6%16.9%

智能家居418071.5%36.1%17.7%5.8%

智慧工业183920.7%39.0%28.5%25.7%

应用

智慧交通1285124.6%26.2%17.3%16.1%

层

智能网联汽车1440395.2%27.9%22.3%19.6%

智慧能源106510.4%44.4%17.7%18.5%

智慧建筑66430.2%61.8%39.4%17.5%

智慧环保41310.1%49.3%21.9%-8.6%

智慧城市88920.3%57.1%41.5%19.2%

智能仪器仪表685982.5%15.2%5.0%4.2%

14

一级发明专利发明专利授发明专利近五年复2022年同

二级产业

产业授权量权量占比活跃度合增速比增速

智能穿戴设备500491.8%49.7%23.7%25.1%

从中、美、欧三大市场的物联网产业链发明专利布局情况看，中国在主要产

业领域中的专利活跃度均高于美国和欧洲。

对全球主要的中、美、欧三大市场中的物联网产业链发明专利布局情况进行

比较，从各二级产业的发明专利授权量占产业总体发明专利授权量的比重来看，

在技术层面，中国在大数据领域发明专利布局比重明显高于美国和欧洲，而在网

络传输设备领域发明专利布局比重则明显低于美国和欧洲。在应用层面，中国在

智慧医疗、智慧安防、智能穿戴设备领域的发明专利布局比重都明显高于美国和

欧洲，中美欧在智慧交通和智能网联汽车领域均有较多发明专利布局且比重相当。

在发明专利活跃度方面，除了应用层面的智慧医疗、智慧建筑、智慧城市领

域之外，中国在其他各二级产业领域中的发明专利活跃度均高于美国和欧洲，总

体创新趋势向好。

表6中、美、欧市场在二级产业的发明授权专利情况

中国美国欧洲

一级二级产发明专利发明专发明专利发明专发明专利发明专

产业业授权量占利活跃授权量占利活跃授权量占利活跃