











摘"要"本文借鑒Buera"amp;"Oberfield(2020)的數理模型,將生產率分布內生化,通過分析貿易的靜態利益和動態利益,探討國際技術溢出視角下中間品進口影響技術跨越式進步的理論機制?;?005—2021年全球半導體領域的專利數據構建專利引用網絡,本文運用PageRank算法測度專利的網絡中心度,以此測度經濟體—行業層面的技術跨越式進步,實證檢驗中間品進口對一國(地區)實現技術趕超的影響。研究結果表明,中間品進口能夠縮小經濟體間技術差距,加快實現技術跨越式進步,且該結論在經過一系列穩健性檢驗后依然成立。機制分析發現,中間品進口通過技術外溢效應和促競爭效應提升進口方技術水平,技術吸收能力和知識產權保護程度在其中發揮著正向調節作用。另外,由于技術競爭和利益分配不均引致的貿易爭端頻發,進口方在技術領域的貿易動態利益逐漸變少,存在技術溢出的“天花板效應”。因此,穩步擴大制度型開放是突破關鍵核心技術瓶頸、形成前沿技術創新生態、促進經濟跨越式發展的重要路徑。
關鍵詞"技術跨越式進步"中間品進口"技術溢出"技術收斂"半導體行業"制度型開放
一、引言與文獻綜述
回溯中國經濟的高速增長路徑,開放環境下的制度創新和技術創新是推動高質量發展不可或缺的源動力。20世紀90年代以來,一系列自由化改革加速了全球要素資源和產品服務的國際流動,中國積極嵌入全球貿易網絡和投資網絡并獲得大量的技術外溢,實現了鐵路運輸、高端制造、智能設備、生物醫藥、新材料等諸多領域的技術進步。伴隨著第四次產業革命,數字經濟時代來臨,在關鍵技術領域的創新決定了各國在全球化4.0中的話語權,而數字化競爭、產業鏈重構和網絡化制裁也成為大國博弈的主戰場。在此背景下,持續深化對外開放,實現核心技術突破和技術跨越式進步,是占領全球創新鏈制高點、重塑全球經濟治理格局的重要抓手。
在全球化的進程中,國際貿易是促進國際技術擴散的重要渠道(Zhang"et"al.,2021),中間品和零部件是跨國技術溢出的重要載體(Lee,2020)。進口關鍵中間品相當于實現技術和研發資本的跨國轉移,國外先進的技術水平能夠在其中得以體現(商輝等,2022),后發國家可以通過“進口中學”,實現從模仿創新到自主創新的蛻變,加快技術趕超。與此同時,國家間技術差距的縮小會引發各國在技術領域的激烈競爭,導致國際技術擴散由“規模互補—合作導向”轉為“研發互補—競爭導向”的趨勢。以半導體產業為例,作為新一輪科技革命下支撐信息技術的核心領域,半導體產業是各國的基礎性、戰略性和先導性產業,其技術水平和發展規模已成為衡量一個國家科技實力和國際競爭力的重要標志。產業內所包括的集成電路、分立器件、光電器件和傳感器是現代信息產業的“心臟”。其中,集成電路(芯片)是整個信息產業鏈中最為重要的中間投入品,憑借其高復雜度和高研發投入在全球生產網絡中占據重要地位,存在明顯的產業鏈溢出效應。近年來,中國在參與全球價值鏈(GVC)活動中實現了硅光芯片、極紫外光刻機、碳化硅材料等領域的重大突破,全球半導體產業格局正經歷重塑,但技術前沿國家對核心技術的封鎖態勢也進一步加劇。因此,本文以半導體產業為例,研究中間品進口如何影響技術跨越式進步,探討技術差距縮小如何引致競爭與制裁進而導致技術領域的有限趕超,對于掌握產業發展規律、應對關鍵技術“卡脖子”困境并實現可持續的技術創新路徑具有重要意義。
與本文相關的研究大致可以歸納為三個方面。第一,外商直接投資(FDI)和國際貿易的跨國技術擴散路徑。其中,FDI所包含的研發和管理經驗等無形資本的被動擴散往往涉及知識與技術在國家間的轉移,是國際技術擴散的重要載體(Carr"et"al.,2001),企業可以通過對同行業FDI的模仿來實現技術升級(Abebe"et"al.,2022)。進出口會使得嵌入在產品中的國外技術隨著貿易流入本國,被相應的進口企業消化吸收,從而提升創新能力和生產效率(Bas"amp;"StraussKahn,2015;楊嵐等,2023)。尤其是全球價值鏈分工下的中間品進口貿易,進口國不必支付額外研發費用就可以獲取中間品內嵌的研發資本存量(Schulte,2021),同時進口來源地多樣化與分散化可以擴充技術傳播的種類與數量,更有助于實現技術擴散和企業生產率的提升(陳平和郭敏平,2020)。針對技術的國際溢出渠道,現有文獻多從實證角度進行驗證,利用數理模型開展的研究較少。
第二,開放情形中實現技術趕超的影響因素與作用機制。現有文獻主要圍繞市場環境及政府政策兩方面展開研究。就市場環境而言,要素稟賦與市場規模共同作用于技術進步(Hermosilla"amp;"Wu,2018),其中人力資本是中等收入國家實現技術趕超的重要因素(Fakhimi"amp;"Miremadi,2022),而由創新需求形成的潛在利潤是促進技術進步的必要條件(Acemoglu,2009);市場規模擴大可以通過規模經濟分攤創新成本,化解研發風險,并進一步促進上下游企業之間的技術擴散,加快技術創新(Hermosilla"amp;"Wu,2018)。在給定市場環境的前提下,政府對市場的有效塑造和全面協調是后發國家實現技術趕超的關鍵(賀俊,2022)。政府與市場的有效配合及政策的高效實施能夠引導產業創新發展(呂鐵和賀俊,2019),且一國的產業政策對新興產業生產率增長的貢獻會大于成熟產業(Mao"et"al.,2021),從而推動產業持續升級,實現經濟全面趕超。就技術趕超而言,多數學者從微觀企業或國家層面進行研究,較少聚焦某一關鍵領域展開針對性分析。
第三,技術趕超的非線性與收斂效應。后發國家能否真正通過中間品進口實現技術跨越式進步,與其自身的技術水平和吸收能力密切相關(Saghafi"et"al.,2021)。較強的吸收能力可以擴大貿易網絡的技術溢出效應,因此將人力資本與高質量的進口中間品相結合可以有效促進創新發展(張亮等,2024)。但長期對國外投入品的依賴會導致本國自主研發能力下降,自身的知識存量和吸收能力陷入停滯或倒退(李松等,2022),隨著技術復雜性和技術多樣性的增加,后發國家對技術先進者的追趕出現嚴重阻礙(Rosiello"amp;"Maleki,2021)。此外,當技術溢出成本過高時,跨國公司可能會減少研發投入(Arora"et"al.,2021),以降低研發外部性,此時中間品貿易的技術溢出效應會逐漸減弱??傊?,中間品進口可以促使后發國家的技術創新能力和經濟增長速度逐漸向先進國家收斂,但同時技術進步存在“天花板效應”,即后發國家只能實現一定程度上的有限趕超。Yang"et"al.(2021)通過實證檢驗發現更接近技術前沿的先進企業追趕的空間及收斂速度小于技術不成熟的企業。針對有限趕超這一現象,現有文獻多從進口國技術水平、吸收能力和溢出成本等視角進行闡述,尚缺少從競爭效應反向引致發達國家的貿易保護和技術封鎖的視角進行解釋。
相比已有文獻,本文創新之處在于:第一,研究視角上,現有研究多聚焦于中間品進口對技術跨越式進步的線性促進效應,較少關注兩者間的非線性關系,本文在引入人力資本、知識產權保護調節變量的基礎上,進一步探討了技術進步存在的“天花板效應”,豐富了研究視域;第二,研究方法上,已有研究多通過實證分析中間品進口對技術跨越式進步的影響機制,較少利用數理模型對該機制進行詳細推導和論證,本文借鑒Buera"amp;"Oberfield(2020)的理論模型,將生產率分布內生化,通過分析貿易的靜態利益和動態利益,探討國際技術溢出視角下中間品進口的技術進步效應,豐富了機制分析方法;第三,指標構建上,現有研究多利用專利技術類別、專利數量及被引用次數對技術跨越式進步進行直觀測度,較少結合復雜網絡方法進行指標構建與分析,本文通過構建專利引用網絡及PageRank中心度表示技術創新影響力,并以此衡量各經濟體與前沿經濟體的技術差距,豐富了技術跨越式進步和創新影響力評價的量化標準體系。
二、理論機制與研究假設
本文借鑒Eaton"amp;"Kortum(2001)以及Buera"amp;"Oberfield(2020)的理論模型,將生產率分布內生化,通過分析貿易的靜態利益和動態利益,探討國際技術溢出視角下中間品進口的技術跨越式進步效應;在此基礎上,進一步探討貿易壁壘的高低與技術溢出程度的大小對技術跨越式進步速度的影響,并揭示技術趕超存在收斂效應的原因。
(一)模型設定
1.需求與偏好
開放經濟體中N個國家具有相似的消費偏好,第i個國家代表性消費者的效用函數為:
Ui=∫10Qi(s)ε-1εdsεε-1(1)
其中,Qi(s)表示i國消費者對s產品的消費量,ε表示消費者的需求彈性或產品間的替代彈性,假設εgt;1。在i國市場上,s產品的供給由價格最低的出口商或者國內廠商供給。i國代表性消費者對s產品的需求函數為:
Qi(s)=pi(s)-εpε-1iEi(2)
其中,pi(s)表示產品價格;pi表示價格指數,等于∫10pi(s)1-εds11-ε,可以反映i國最終品的價格和中間品的投入成本;Ei是最終品的總支出。
2.生產與技術
特定產品的生產需要使用勞動力和中間品,生產函數采用規模報酬不變的柯布—道格拉斯(CD)技術:
yi(s)=1ηη(1-η)1-η"qi(s)xi(s)ηli(s)1-η(3)
其中,xi(s)和li(s)分別表示i國生產s產品使用的中間品投入組合和勞動力;η為份額參數,表示中間品的投入份額,1-η則是勞動力的投入份額。qi(s)代表生產率,考慮到技術的擴散與傳播,qi(s)是內生變量。另外,中間品投入xi(s)可以進一步寫成多樣化中間品種類的常替代彈性生產函數(CES)組合:
xi(s)=∑Nj=1∫10χij(r)ε-1εdrεε-1(4)
其中,χij(r)表示i國s產品生產中對j國r產品的使用量,ε表示不同投入品的替代彈性。式(4)可以反映產品生產的投入產出過程,即i國s產品的生產需要投入i國市場上可獲得的各類產品,包括進口產品和國內產品,而各類投入品的生產率存在差異,其內嵌的技術在投入產出過程中得以擴散和傳播。
根據成本最小化決策,可得邊際成本表達式:
MCi(s)=pηiw1-ηiqi(s)(5)
其中,生產的邊際成本與價格指數pi、工資wi和生產率水平qi(s)有關。pi和wi越高,意味著i國市場中的要素投入成本越高,邊際成本和產品價格越高;生產率qi(s)越高,則邊際成本越低。在完全競爭的市場結構下,產品定價由邊際成本決定,而各類產品由價格最低的廠商供給。因此,定價公式可設定為:
pi(s)=minpηjw1-ηjτijqj(s),j=1,2,…,N(6)
其中,τij表示冰山成本,滿足τijgt;1,τii=1,且τikτkjgt;τij。τij下降意味著兩國貿易自由化程度提升,在其他條件不變的情況下,國外產品的相對價格下降,進口范圍擴大。
3.知識與技術的擴散
由于開放情形下國家之間和國家內部各廠商之間存在技術的溢出與擴散,故特定產品的生產率qi(s)可以視為一個隨機變量,且服從一定的內生概率分布。假設技術擴散是一個隨機過程,可以通過產品之間的投入產出實現,現有的技術可以通過外溢隨機地產生新的技術,而新技術可以賦能廠商以催生新的生產率水平,可得:
qi=z·(q′i)β(7)
其中,qi表示i國產生的新技術(以新的生產率水平來體現),q′i表示i國市場上可以獲得的現有技術(主要來源于i國市場上各類產品內嵌的生產率)。β∈(0,1),反映技術的溢出程度,當β→0時,舊技術對新技術產生的影響趨于零。z可以理解為自主創新的技術,服從隨機分布Ai(z)=αiz-θ,z越大,自主創新技術的實現率越低,即Ai(z)=Pr"(Z≥z)。αi反映i國自主創新效率或者技術吸收能力,αi越大,新技術產生的概率越大。θ是概率分布的參數。
假設現有技術的分布服從Gi(q′),式(7)表明,新技術的產生源于現有技術的外溢以及自主創新技術的隨機到來,i國市場上銷售的產品生產率越高,由技術外溢而產生的新生產率水平越高,i國的自主創新能力越強,新技術的更新概率越大。因此,現有技術的平均質量E(q′i)、技術溢出程度β與自主創新能力αi對于一國的技術進步至關重要。
i國的總體技術水平取決于前沿生產率qi的邊界,其分布用Fi(q)表示,Fi(q)=Pr"(x≤q)。當考慮生產率演化與技術進步時,所有的變量都隨時間變化,需要添加下標t。結合式(7),可以得到Fit(q)的動態增長率:
dlnFit(q)dt=-q-θ·αit∫∞0(q′)βθdGit(q′)(8)
其中,Fit(q)的增長率為負,說明i國生產率小于q的產品比例在不斷下降,即生產率水平在不斷提高;而Fit(q)的增長率與q、αit和∫∞0(q′)βθdGit(q′)有關。q越大,Fit(q)下降越慢,說明當其他條件不變時,技術進步的速度會逐漸放緩?!摇?(q′)βθdGit(q′)是i國t時期可獲得產品中內嵌的技術分布的βθ階矩,給定概率分布Git(q′),∫∞0(q′)βθdGit(q′)為常數。一國自主創新能力越強或者技術吸收能力越強(αit↑),可獲得技術的質量越高(q′↑),分布越集中(θ↑),溢出效應越大(β↑),則Fit(q)下降越快,即技術進步越快。因此,αit∫∞0(q′)βθdGit(q′)從一定程度上可以反映i國t時期技術進步的增量。
將式(8)求解微分方程,可得Fit(q)的動態方程:
lnFit(q)-lnFi0(q)=q-θ·∫t0αiτ∫∞0(q′)βθdGiτ(q′)dτ(9)
令∫t0αiτ∫∞0(q′)βθdGiτ(q′)dτ=Tit,表示i國在(0,t)期可獲得的技術存量。為簡化起見,假設各國在初始時期的技術存量為0,即Fi0(q)=1,由此可得Fit(q)=e-Titq-θ。一國的前沿生產率分布服從Frechet分布,這與Eaton"amp;"Kortum(2001)的研究一致。Tit為Fit(q)分布的規模參數;θ反映該分布的集中度以及不同產品生產率的差異化程度,θ越大,分布越集中,生產率差異性越小。
(二)開放情形下的進口格局
1.價格指數
由前文可知,生產率qi(s)服從Frechet分布在模型的第二部分,為書寫簡便起見,將表示時間的下標t暫時隱去,后文中需要進行動態學分析時,再加入下標t。,Fi(q)=e-Tiq-θ,Ti反映一國的絕對優勢,θ則反映一國的比較優勢,θ越小,生產率分布越離散,差異化程度越高,比較優勢越明顯。i國市場上s∈(0,1)區間的各類產品由價格最低的廠商供給:pi(s)=minpηjw1-ηjτijqj(s),j=1,2,…,N。令pηjw1-ηj=cj,cj表示j國單位投入組合的成本,則i國從j國進口的產品價格分布為:
Hij(p)=1-e-Tj(cjτij)-θpθ(10)
此時,j國較高的技術存量Tj、較低的生產成本cj和貿易成本τij,將使j國產品在i國市場上具有較大的價格競爭優勢,由此獲得較高的市場份額。
同理,可以求解i國從世界各國進口的產品價格分布為:
Hi(p)=1-∏Nj=1[1-Hij(p)]=1-e-∑Nj=1Tj(cjτij)-θpθ(11)
令∑Nj=1Tj(cjτij)-θ=Φi,Φi反映了i國的產品價格受到世界各國的技術存量Tj、生產成本cj和貿易成本τij的影響。與封閉情形下的產品價格分布[Hauki(p)=1-e-Tici-θpθ]相比,國際貿易促使生產率更高、價格更低的產品進入國內市場,使得整體價格有所下降,其本質是提升了一國實際的技術水平。
根據i國市場上的產品價格分布Hi(p),可以求得i國的價格指數:
pi=Γθ+1-εθ1/(1-ε)·Φ-1/θi(12)
其中,Γθ+1-εθ為常數,令Γθ+1-εθ1/(1-ε)=δ,價格指數的表達式可以簡化為pi=δ·Φ-1/θi。當i=1,2,…,N時,式(12)會形成N個聯立的方程組,結合Φi=∑Nj=1Tj(cjτij)-θ和cj=pηjw1-ηj,可以解得各國均衡的價格指數向量p={pi}1×N。
2.進口格局
在開放情形下,i國從世界各國進口的產品份額可以根據Hi(p)的分布求得,j國以最低價格出口到i國的概率為:
πij=Pr[pij(s)≤min{pik(s),k≠j}]
=∫∞0∏Nk≠j[1-Hik(p)]dHij(p)
=Tj(cjτij)-θΦi(13)
其中,πij取決于j國產品在i國所有貿易伙伴國中的相對競爭優勢,也可以將πij理解為i國對j國產品的支出份額。i國從j國進口的產品一部分是以中間品形式投入生產過程中,另一部分是以最終品形式被消費者使用。根據生產函數和效用函數的形式設定可知,i國從j國進口的中間品比例和最終品比例是相等的。因此,i國中間品進口比例是∑nj=1,j≠iπij=1-πii,πii表示i國本土產品的供給比例。
(三)中間品進口與技術進步
從封閉到開放,中間品可以通過兩種渠道影響國內生產率水平:一是可以接觸到更多高質量的知識或技術,二是可以接觸到更大范圍的知識或技術。二者均會對產品的生產率分布產生顯著影響,進而推動一國的技術進步。
1."進口貿易中的技術進步
根據前文假設,i國市場上流通的產品集合為S={s∈(0,1)},j國在i國市場上銷售產品的集合標記為Sij,i國市場上j國產品的生產率分布服從Fij(q),其函數形式為:
Fij(q)=1πij∫q0∏k≠jFkckτikcjτijqjdFj(qj)=e-Tjπijq-θ(14)
式(14)與Fj(q)的函數形式類似,將Tj賦予了1πij的權重,使得該分布的規模參數有所上升,位置右移。根據Fij(q)的分布,可以求得i國市場上流通的產品生產率分布Gi(q)=∑Nj=1πijFij(q),將其代入Tit的表達式,可得:
Tit=Γ(1-β)·∫t0αiτ·∑Nj=1πijτTjτπijτβdτ(15)
其中,Tit可以反映一國的技術存量,也可以決定一國前沿生產率的平均水平。定義T˙it=dTitdt,T˙it表示i國t時期技術存量的變化率,可以反映特定時期的技術進步。i國技術進步與各伙伴國的進口份額之間的關系為:
T˙it=Γ(1-β)αit·∑Nj=1π1-βijt·Tjtβ(16)
其中,當伙伴國的技術水平越高時,進口份額越大,i國技術進步越快。這主要是源于各國技術在貿易往來中的溢出效應,即π1-βijt·Tjtβgt;0。當一國的貿易網絡不再演化時,自主研發效率αit越高,技術進步越快。由上式也可以推出封閉情形下的技術演化方程:T˙autit=Γ(1-β)αitTβit。封閉情形下的技術進步只會受到本國技術水平和研發效率的影響。由于∑Nj=1πijtTjtπijtβgt;Tβit,則有T˙itT˙autit=∑Nj=1π1-βijt·TjtTitβgt;1,說明開放情形相比于封閉情形,可以獲得更大的技術進步。
進一步地,T˙itT˙autit的表達式可以揭示進口貿易的動態利益。T˙itT˙autit的大小不僅和i國的進口比例πijt正相關,而且和i、j兩國的技術差距TjtTit密切相關。給定β和πijt,當i國的技術水平低于伙伴國時,即Titlt;Tjt,i國可以從進口中獲得較大的技術溢出,進而擴大貿易的動態利益。同理,從技術前沿國的進口比例越高,動態利益越大。因此,在擴大開放的同時,優化貿易格局也是推動技術進步的有效手段。
2.最優進口格局與技術跨越式發展
中間品進口可以通過兩種渠道影響一國的技術進步。一方面,從封閉到開放,可以使更高生產率的企業進入本土市場,擴大本土企業可獲得的知識或技術邊界,由此增強技術溢出效應。另一方面,自由貿易使得更多的高效率企業在本土市場競爭,促使企業更積極地進行自主創新以獲得持久競爭力,由此推動國內廠商生產率的持續提升。
然而,貿易壁壘的持續下降并不意味著技術水平的持續提升。當一國貿易自由化程度提高時,進口產品的生產率范圍擴大,同時進口產品的平均生產率降低,其對進口國技術進步的促進作用下降。因此,在擴大開放的同時,應更加注重貿易格局的重塑與優化,通過對不同伙伴國進口比例的調整,可以使得技術溢出效應達到最優:πijt=Tjt∑Nj=1Tjt,∑Nj=1Tjt代表世界范圍內的技術存量。最優的進口份額應與伙伴國的技術水平成正比。此時,最優的技術進步路徑是T˙optit=Γ(1-β)αit·Titπiitβ,開放情形的最優技術進步與中間品進口的導數關系為:
dT˙optitd(1-πiit)=βΓ(1-β)αit·Tβitπiit-β-1gt;0(17)
由此,本文提出假設1:中間品進口能夠促進一國的技術進步,一國從高生產率伙伴國的進口比例越高,貿易的技術進步效應越大,該國越容易實現技術跨越式發展。
3.中間品進口與前沿生產率
根據Fit(q)的表達式可知,Tit和θ共同決定了前沿生產率的分布狀態,前沿生產率均值為Eit(q)=Γ(1-1/θ)·T1/θit。Tit越高,前沿生產率均值越高,而Tit又取決于過去每一時期i國市場上所能接觸的所有技術,包括自主創新技術和外溢技術,而外溢技術又取決于一國在開放情形下進口產品內嵌的生產率。因此,Eit(q)可以直接與中間品進口比例相關聯,如式(18)所示:
E˙itEit=1θ·T˙optitTit=Γ(1-β)αitθ·Tβ-1itπβiit(18)
其中,E˙itEit表示i國前沿生產率的增長率,可以反映技術進步的速度與技術跨越式發展程度。中間品進口(1-πiit)對技術進步速度E˙itEit的影響可以分解為兩部分:直接效應和間接效應,如式(19)所示:
d(E˙it/Eit)d(1-πiit)=(E˙it/Eit)(1-πiit)+(E˙it/Eit)Tit·Tit(1-πiit)(19)
其中,等式右側第一項表示中間品進口可以直接加速技術進步,主要是由于優質中間品作為生產投入的重要組成部分,可以直接提升產品質量,同時加劇市場競爭,倒逼國內企業開展自主創新,加速本土生產率水平的提升。等式右側第二項表示中間品進口影響技術進步速度的間接效應,這一間接效應主要通過跨國技術溢出提高技術存量的渠道而實現。由中間品貿易引致的研發要素的跨國流動是優化本土資源配置、提高創新效率的有效途徑,也是進口國重塑后發優勢、加速技術趕超的動力來源。
由此,本文提出假設2:中間品進口可以通過促競爭效應和技術溢出效應加速一國技術進步,推動進口國技術的跨越式發展。
4.技術溢出與技術進步
根據T˙optit的表達式可知,貿易開放引致的技術進步可以分解為兩項:技術溢出部分Spilloverit=Γ(1-β)·Titπiitβ和自主創新部分Innovationit=αit。反映技術溢出程度的參數β在(0,1)區間取值。當β→1時,Γ(1-β)→∞,表示在完全的技術擴散情形下,技術進步是如此之快,以至于每個國家的技術差距會快速縮小,技術存量趨同。當β→0時,Γ(1-β)·Titπiitβ=1,國家之間不存在技術溢出,T˙optit=T˙it=αit,技術進步僅由自主創新效率決定,與進口貿易無關。在一般情形中,β滿足1gt;βgt;0,則中間品進口通過技術溢出影響技術進步的路徑是:
dT˙optitd(1-πiit)=dT˙optitdSpilloverit·dSpilloveritd(1-πiit)gt;0(20)
其中,dSpilloveritd(1-πiit)=βΓ(1-β)αit·Tβitπiit-β-1gt;0,即中間品進口帶來的技術溢出效應為正。但跨國技術溢出在推動進口國技術進步的同時,也會引致激烈的國家競爭與博弈,由此產生貿易爭端。具體措施體現為高科技產品的出口禁售,即來自技術前沿國的進口比例πijt會顯著下降,國際技術溢出受到限制。本土廠商開始依賴國內中間品的供給,πiit持續上升,Spilloverit持續下降,國內技術進步更多地依賴于自主創新效率。根據T˙optit=Γ(1-β)·Titβ·αitπβiit可知,當高科技中間品進口受限和πiit上升導致技術進步放緩時,自主創新效率αit對于技術進步至關重要;當αit→0時,技術溢出難以有效促進技術進步,這意味著自主創新和技術溢出存在互補關系;當αit上升時,中間品進口的技術促進效應加強。證明如式(21)所示:
ddT˙optitd(1-πiit)dαit=βΓ(1-β)·Tβitπiit-β-1gt;0(21)
由此,本文提出假設3:中間品進口可以通過技術溢出渠道促進技術的跨越式發展,進口國的自主創新能力越強(或者技術吸收能力越強),這一促進效應越大。
當技術前沿國實施技術封鎖時,β持續下降,dSpilloveritd(1-πiit)的值逐漸變低。當β→0時,中間品進口對技術跨越式進步的促進作用趨于0,進口國將面臨“技術追趕陷阱”,出現追趕的“天花板效應”。
由此,本文提出假設4:當前沿國實施技術封鎖,而后發國又過度依賴中間品進口時,中間品進口對技術趕超的促進作用呈現收斂趨勢。
三、典型化事實
本文著眼于半導體領域,根據國家統計局發布的《高技術產業(制造業)分類(2017)》,分別測算各國半導體領域內高技術產業和中低技術產業的專利網絡中心度,以描述各國的技術創新影響力。圖1刻畫了2001—2021年中美兩國高技術和中低技術產業PageRank中心度(PR值)的變化趨勢??梢钥闯觯海?)在半導體領域,中美兩國高技術和中低技術產業的PR值整體呈上升趨勢,高技術產業的創新影響力明顯高于中低技術產業;中國兩類產業的網絡中心度在2012年左右出現大幅下降,2015年之后又持續上升,這可能與中國出臺的《極大規模集成電路制造技術及成套工藝》項目(“02”專項)有關,該項目促進了國產半導體產業的快速發展。(2)美國在半導體領域的技術影響力更大,中美之間的技術差距在2001—2012年有縮小的趨勢,但在2013—2021年又呈現出較為明顯的差距,這可能是因為美國布局的半導體全球產業鏈將中國排除在外,并對中國實施投資準入限制和出口禁售,導致中國半導體領域面臨“卡脖子”問題。
圖1"2000—2021年中美兩國高技術產業和中低技術產業PageRank中心度時間趨勢
圖2刻畫了2018年及2019年半導體領域代表性行業C3972(半導體分類器件制造類)對應的全球中間品貿易信息。可以看出:(1)中國是該行業中間品進口額最多的國家,其次是德國和美國;(2)各國都對半導體領域的關鍵中間品具有大量需求,經濟體量越大的國家相應的進口規模越大;(3)相較于2018年,中國2019年半導體分類器件的中間品進口額出現較大程度的下降,這可能與2018年中美貿易摩擦及美國實行的限制高科技產品出口政策有關。
圖2"2018年和2019年半導體分類器件制造行業中間品進口額對比
圖3刻畫了2001—2021年中國與日美兩國在半導體領域的中間品進口規模與國家技術創新影響力的統計關系??梢钥闯觯海?)中國作為半導體領域主要的技術吸收國,自2001年以來半導體領域進口規模大幅增長,與此同時中國在該領域的技術創新影響力總體呈快速提升態勢,整體上看兩者呈正相關性。(2)美日作為技術先進國,其進口規模和國家技術創新影響力二者的關系表現得更為平穩,說明中間品進口可能會對發展中國家技術進步發揮更大的促進作用,對發達國家的技術推動作用相對有限??赡艿脑蚴牵雽w產業鏈的全球布局由美日韓等發達國家主導,發展中國家承接部分環節,先進技術傾向于從主導國向承接國溢出,反向則不明顯,即跨國技術溢出效應具有不對稱性。(3)中國進口規模與技術創新能力雖得到快速發展,但仍與日美等技術前沿國存在一定差距。
圖3"半導體領域2001—2021年中美日三國中間品進口規模及技術創新影響力趨勢變化
四、計量模型、變量測度及數據說明
(一)模型設計
本文旨在研究中間品進口對技術跨越式進步的影響,構建如下計量模型:
Distndt=β0+β1Impnpt+β2Xnt+δn+μp+γt+εnpt(22)
其中,下標n、t分別代表經濟體和年份,d代表CIC"4位碼國民經濟行業,p代表CIC"2位碼行業。被解釋變量Distndt代表經濟體—行業維度的技術跨越式進步,參考王林輝等(2022)的研究,借助先發經濟體與后發經濟體技術差距的動態變化來表示。核心解釋變量Impnpt表示一國(或地區)的行業進口滲透率。Xnt表示一系列控制變量,包括研發支出(Ramp;D)、外商直接投資(FDI)、勞動力數量(Labor)、工業增加值(Industry)、最終消費支出(Consumption)。δn、μp和γt分別表示經濟體、行業和年份固定效應,εnpt為隨機誤差項。
(二)變量測度及數據來源
1.被解釋變量
本文參考安同良等(2023)的研究,采用綜合反映經濟體技術影響力和企業創新影響力的技術趕超指標測度技術跨越式進步。專利作為一國(地區)技術創新的重要載體,其引用關系更能體現國際先進技術的傳播性及創新的延續性,并且能夠更加明確地衡量一國(地區)的技術創新能力。因此,本文從Incopat全球專利數據庫中,選取2001—2021年各經濟體半導體行業IPC分類號為H01L21/00、H01L23/00、H01L25/00、H01L27/00、H01L29/00、H01L31/00、H01L33/00。的16萬條專利申請信息,構建專利引用網絡:
G=(V,E),1≤i,j≤N,i≠j(23)
其中,V={v1,v2,…,vN}表示專利網絡中的節點集合,vi∈V表示專利信息(i=1,2,…,N);E={e1,e2,…,em}V×V為有向邊的集合,(vi,vj)∈E表示專利vi被專利vj引用,由引用專利指向被引專利。
參考Brin"amp;"Page(1998)以及安同良等(2023)的做法,構建專利i的PageRank中心度指標,以更好地識別專利引用網絡中具有重要影響力的關鍵技術節點。公式如下:
PageRanki=(1-α)|N|+α∑j∈NdijPageRankjdi(24)
其中,N為專利引用網絡中的專利集合,i和j∈N表示專利信息。對于任意i和j∈N,如果有dij=1,則說明專利i被專利j引用,否則dij=0。di=∑dij代表專利i被其他專利引用的總次數,即為網絡中某一節點的出度。根據相關算法經驗值,引入阻尼系數α并設定為0.85,以防止受網絡結構影響導致PR值過度集中于某一節點。綜上所述,在專利引用網絡中,專利i的PR值是在綜合考慮其被引數量及被引專利影響力的基礎上獲得的,因此可以對每個專利在該領域的重要性進行排序。
另外,為避免專利引用網絡中因出現懸掛節點而導致最終不收斂的問題,本文參考安同良等(2023)的研究,采用修正的PageRank算法。首先,通過專利的引證信息構建引用關系矩陣MP,其中每一個元素為:
MPij=1,如果j引用i0,如果j沒有引用i(25)
其次,基于MP,設定PageRank算法的矩陣表達式:
PageRankPt=α(MP×PageRankPt-1)+1-α|P|(26)
由于PageRank算法是需要經過多次迭代最終得到的一個穩定值,其對關鍵專利所代表的技術影響力評價值具有可加性。結合專利與其申請國家或地區的歸屬關系,加總各個專利的PR值得到經濟體層面的數值,以表示各經濟體在某一領域的技術創新能力和影響力,即PageRankndt=∑i∈ΩnPageRankidt。進一步參考鄭江淮和荊晶(2021)的做法,通過測度CIC"4位碼行業層面技術前沿經濟體與其他經濟體間的PageRank比值來衡量技術跨越式進步:
Distndt=PageRankfrontierdt/PageRankdomesticndt(27)
其中,PageRankfrontierdt和PageRankdomesticndt分別表示基于專利引用網絡測算出的前沿經濟體與n經濟體在d行業第t年的PageRank中心度。需要說明的是,本文選取4位碼行業層面PageRank值最高的經濟體作為技術前沿經濟體。該做法允許技術前沿經濟體隨時間的推移發生變化,更客觀地說明一國(地區)實現技術跨越式進步的動態過程。Distndt值越小,說明t年n經濟體在d行業與前沿經濟體的技術差距越小,由此表明該經濟體正在加緊實施技術追趕。
2.核心解釋變量
本文的核心解釋變量為2005—2021年全球主要經濟體行業層面的中間品進口滲透率,借鑒楊珍增等(2022)的做法,計算公式為:
Impnpt=importnptimportnpt+outputnpt-exportnpt(28)
其中,importnpt表示n經濟體t年在p行業的中間品進口額,outputnpt表示總產出,exportnpt表示中間品出口額。
各變量的統計分析結果見表1。
從表1中可以看出,技術跨越式進步和行業進口滲透率的極值差距較大,說明各經濟體在半導體領域技術發展水平上存在顯著差異,進口模式和貿易政策也大相徑庭,研究經濟體間進口戰略對其技術進步和技術趕超的影響十分必要。
半導體領域的專利數據來源于incoPat全球專利數據庫;半導體產業中間品貿易數據來源于CEPIIBACI數據庫,半導體產業的產出值來源于聯合國工業發展組織(UNIDO)數據庫;控制變量的數據均來源于世界銀行世界發展指標(WDI)數據庫。本文選取2005—2021年來自全球55個經濟體、11個大類行業和98個小類行業作為統計樣本,實證考察半導體產業的進口滲透率對該領域實現技術跨越式進步的影響。
五、實證結果與分析
(一)基準估計結果
表2匯報了行業進口滲透率對技術跨越式進步產生的影響。列(1)、列(2)僅納入核心解釋變量,并采用不同層面的固定效應,結果表明行業進口滲透率有助于縮小經濟體間的技術差距,對后發經濟體進行技術追趕具有促進作用;列(3)—列(5)加入了一系列控制變量并分別采用不同層面的固定效應,發現行業進口滲透率(Imp)的估計系數依然顯著為負,說明回歸結果具有良好的穩健性。列(5)考慮到中間品進口的技術外溢可能存在時滯性,引入滯后一期的核心解釋變量(Impt-1),以檢驗上一年行業進口滲透率對該年進口方技術趕超產生的影響,系數仍然顯著為負,表明技術差距呈現動態縮小趨勢。由此,假設1得以驗證。
(二)內生性問題
各經濟體與前沿經濟體的技術發展差距及技術趕超狀態可能會影響其進口中間品的數量和結構,造成被解釋變量與解釋變量之間的反向因果關系。為避免內生性問題,本文同時選取進口關稅率(Tariff)和滯后一期的解釋變量(Impt-1)作為工具變量。如表3所示,工具變量與核心解釋變量顯著相關,且通過了弱工具變量和不可識別檢驗,同時估計系數保持穩健,說明半導體領域中間品進口有助于各經濟體加速實現技術跨越式進步與追趕。
(三)穩健性檢驗
1.替換被解釋變量
本文采用另一種確定技術前沿經濟體的方法來測度經濟體間的技術差距,參考楊本建等(2016)的做法,選取CIC"4位碼行業層面PageRank中心度排名前五的經濟體,取其均值作為前沿經濟體的技術水平,以此修正技術跨越式進步的測度指標。表4列(1)顯示,行業進口滲透率對技術跨越式進步的促進作用依然明顯。列(2)采用滯后一期的進口滲透率對新的被解釋變量進行回歸,在多維固定效應下估計結果仍然具有良好的穩健性。
2.剔除極端值
受專利時效性等因素的影響,不同專利引用網絡之間存在差異性,計算得出的PageRank中心度及歸屬到經濟體層面的PR值可能存在極端值,進而導致基于PageRank中心度衡量的技術差距會出現異常值,因此對被解釋變量進行上下1%的縮尾處理。表4列(3)—列(4)顯示,在進行縮尾處理后,中間品進口對縮小經濟體間發展差距、加快實現技術跨越式進步具有正向影響,考慮技術溢出的時滯性問題后的回歸結果同樣穩健。
3.剔除金融危機影響
由于金融危機加劇了貿易的波動性和不確定性,為規避金融危機對中間品進口帶來的負面沖擊,本文剔除2008—2010年的樣本進行重新估計,表4列(5)為相應的回歸結果。列(6)進一步考慮了中間品進口的滯后效應,結果顯示系數依然顯著為負,再次證明了前文結論的穩健性。
(四)異質性分析
1.生產率水平差異
參考李松等(2022)的研究,本文采用Penn"World"Table"10.0提供的全要素生產率指標來衡量各經濟體的生產率水平。根據樣本全要素生產率的中位數,將各經濟體劃分為高生產率經濟體和低生產率經濟體。由表5可知,對于高生產率經濟體,進口中間品對實現技術跨越式進步的作用更為顯著,這與假設3保持一致。其原因可能是,高生產率經濟體更具備進行技術進步與創新的產業基礎與生產能力,能更加充分地吸收利用中間品貿易中嵌入的研發資本與先進技術,從而更容易實現技術跨越式進步。
2.數字化發展水平差異
根據各行業反映數字化的直接依賴度(ade)指數求取平均值,以衡量經濟體數字化發展水平。根據樣本中位數,本文將各經濟體劃分為數字強經濟體和非數字強經濟體。由表5表5—表7均為在解決了內生性問題的基礎上進行的回歸結果??芍?,后者對實現技術跨越式進步的作用更為顯著。原因的可能是,此類經濟體在數字化技術、生產工藝等方面相較于全球技術前沿經濟體存在明顯差距,因此進口高技術中間品對于其實現技術跨越式進步產生的促進作用尤為顯著,并且其研發能力和創新基礎較為薄弱,因此對于數字技術的上游投入品半導體的進口依賴度更高。數字強經濟體本身技術水平已經接近全球技術前沿,其技術發展更多依賴自主創新,而非引入外部技術實現。
3.是否為戰略性新興產業
根據國家統計局公布的《戰略性新興產業分類(2018)》及《高技術產業(制造業)分類(2017)》,本文將樣本劃分為戰略性產業和非戰略性產業。由表6可知,中間品進口對于戰略性新興產業實現技術的跨越式進步具有更顯著的影響。這源于戰略性新興產業屬于技術密集型行業,技術內涵更為豐富,研發人員和研發資源更為充沛,其相比非戰略性產業具備更強的資源優勢,對于進口中間品中嵌入的研發資本具有更強的吸收率和轉化率,也更容易在全球生產網絡中產生技術擴散和創新影響力。
4.是否為數字產業
根據國家統計局公布的《數字經濟及其核心產業分類(2021)》,本文將樣本劃分為數字產業和非數字產業。由表6可知,中間品進口對數字產業實現技術跨越式發展的影響更加顯著。這源于數字產業具有高創新性、強滲透性、廣覆蓋性,且產業之間具有更高效的鏈接和融合。數字產業通過數據這一生產要素可快速學習和吸收中間品進口中的先進技術并在產業間傳播擴散,從而更快地實現技術的跨越式發展和趕超。
六、機制檢驗與拓展分析
(一)機制檢驗
1.技術溢出效應
本文參考陳平和郭敏平(2020)的研究,采用以下公式測度進口中間品的技術溢出水平:
Spillovernpt=∑cIMPncptGDPct×Sct(29)
其中,Spillovernpt表示n經濟體p行業第t年在中間品進口中獲得的技術溢出,IMPncpt為n經濟體p行業第t年從c經濟體進口的中間品貿易總額,GDPct為c經濟體第t年的地區生產總值,Sct為c國第t年的研發資本存量。本文選擇采用永續盤存法來計算研發資本存量,即Sct=(1-δ)Sct-1+RDct,其中,δ為研發資本折舊率,設定為學界普遍接受的5%,RDct為c經濟體第t年的研發支出。由表7以技術溢出為中介效應回歸結果可知,行業進口滲透率系數顯著為正,說明中間品進口是技術在經濟體間擴散的重要渠道;國際技術溢出有助于縮小經濟體間的發展差距,實現進口方的技術跨越式進步,且相較于基準回歸結果而言,行業進口滲透率的顯著度下降,說明中間品進口所帶來的技術溢出中介效應成立。由此,假設2得以驗證。
2.進口競爭效應
根據假設2可知,貿易自由化政策使得一國(地區)內中間品種類和數量增多并出口到更多元化的市場中,從而加劇各經濟體之間在高科技領域的競爭,這種競爭效應會進一步激勵各經濟體加快技術創新的步伐,從而實現技術的跨越式進步。因此,促競爭效應是中間品貿易引發技術趕超的另一重要機制。本文參考馬述忠和房超(2021)的研究,以各行業中間品出口種類和目的地數量作為代理變量,衡量經濟體行業層面的促競爭效應。
由表7由進口競爭為中介效應的回歸結果可知,行業進口滲透率系數顯著為正,說明中間品進口對于一國(地區)中間品的種類和數量及出口方的多元性具有正向促進作用,有助于實現經濟體內中間品對進口中間品的替代,提升全球價值鏈地位,增強外貿抗風險能力,推動產業鏈多元化和出口競爭力的提升。此外,進口競爭對技術差距的影響負向顯著,說明進口競爭效應所帶來的中間品擴展邊際增加有助于后發經濟體實現技術跨越式進步以及對技術先發經濟體的追趕。
3.技術追趕的天花板效應
為進一步檢驗中間品進口對技術跨越式進步的正向影響是否存在邊際遞減的非線性特征,本文將核心解釋變量的二次項(IMP2)引入回歸模型進行實證檢驗。表7結果顯示,核心解釋變量的一次項系數顯著為負,二次項系數顯著為正,說明行業進口滲透率對技術跨越進步的促進作用存在邊際遞減趨勢??赡艿脑蚴牵斨虚g品進口所觸發的競爭效應攀升至某一臨界點后,技術領先經濟體為了遏制后起之秀在關鍵技術領域的崛起,開始實行一系列貿易保護和技術封鎖措施,極大地限制了后發經濟體獲取前沿技術和高質量中間品的渠道。以中美為典型代表的后發國與先發國的技術競爭,導致全球半導體產業鏈由原本的全球化和一體化分工模式逐漸向本土化、區域化轉變。在此背景下,原本通過進口中間品所能帶來的技術溢出效應和學習機會縮減,進而削弱了中間品進口對后發經濟體技術跨越式發展的促進作用。同時,過度依賴中間品進口也會使得一國(地區)陷入“有限趕超陷阱”,阻礙自身創新能力的提升。由此,假設4得以驗證。
(二)調節效應分析
1.基于進口方技術吸收能力的調節效應
根據假設3可知,進口方的技術吸收能力是其加速技術追趕,提高技術競爭力的重要因素,會對中間品進口的技術進步效應產生調節作用。
關于技術吸收能力的衡量目前仍未形成統一的方法。由于人力資本在新知識新技術的獲取和消化吸收中發揮主體作用,其往往被視作能較好反映技術吸收能力的指標,而教育是影響人力資本的重要因素。參考肖利平和何景媛(2015)的研究,本文選用各經濟體受教育程度(education)作為衡量進口方技術吸收能力的指標。表8結果顯示,行業進口滲透率與技術吸收能力的交互項系數顯著為負,說明進口方對于新技術的吸收能力越強,其通過進口中間品對本地區實現技術跨越式進步的促進作用就越顯著。
2.基于進口方知識產權保護程度的調節效應
一方面,對于進口方而言,完善的知識產權保護制度不僅可以通過保護企業的創新收益來促進其創新產出,還可以通過創新鏈的上下游關聯以加快實現全產業鏈的技術進步,推動專利質量的提升(何歡浪等,2022);另一方面,對于技術先發經濟體而言,東道國(地區)完善的知識產權保護制度有助于減少中間品貿易的技術外溢成本與風險,從而打消發達經濟體對關鍵中間品的出口顧慮,通過促進技術擴散與技術回流加快先進技術在后發經濟體的傳播。因此,進口方知識產權保護程度的強弱可能對中間品進口促進一國(地區)實現技術的跨越式進步產生調節效應。
國際產權聯盟發布的經濟體國際產權指數是評估各經濟體知識產權保護水平和產權制度的重要指標之一。本文選用國際產權指數(IPRI)來衡量進口方知識產權保護強度,該指數越高,越能反映一個經濟體較為完善的知識產權保護制度與法律體系。表8結果顯示,中間品進口與知識產權保護的交互項系數顯著為負,表明進口中間品對一國(地區)實現技術跨越式進步的正向影響隨著進口方知識產權保護程度的完善而增強。
七、結論與政策啟示
本文基于Buera"amp;"Oberfield(2020)構建數理模型,將生產率分布內生化,分析貿易的靜態利益和動態利益,探討技術溢出視角下中間品進口影響技術跨越式進步的理論機制。利用2005—2021年全球半導體專利引用數據,本文計算了專利引用網絡中各節點的PageRank中心度,并在此基礎上測度經濟體—行業層面的技術跨越式進步指標,實證檢驗中間品進口對技術跨越式進步的影響機制。研究發現:第一,中間品進口可以有效提升進口方的技術水平與技術創新能力,加快后發經濟體的技術跨越式進步,且這一結果在替換指標、剔除極端值、解決內生性問題等多重情形下依然穩健。第二,中間品進口通過技術溢出效應和促競爭效應推動一國(地區)實現技術跨越式發展,這種促進作用會受到進口方技術吸收能力和知識產權保護程度的正向調節影響。第三,后發經濟體僅通過中間品進口來實現對發達經濟體的技術追趕會面臨“天花板效應”,國際技術競爭引致的網絡化制裁與產業鏈封鎖會導致后發經濟體引進技術的能力減弱,其只有依靠自主創新能力的提升,才能真正實現技術的跨越式進步。
本文的研究可能存在如下政策啟示。第一,持續優化中間品進口結構,促進技術溢出與本地化創新。一是聚焦關鍵中間品進口,特別是在半導體、智能制造、新材料等戰略性新興產業中,優先引進具有高附加值和高技術含量的中間品,逐步優化進口品的技術結構。二是推動進口技術的本地化開發,鼓勵企業結合國內市場需求,對進口中間品內嵌的技術進行適配性改造,提升進口技術的本地化轉化效率,通過“二次開發”,將引入技術內化為自主知識產權,避免長期依賴外部技術。三是實施動態進口政策調控,根據不同行業的技術發展階段,動態調整中間品進口政策,注重全球供應鏈、區域產業鏈和本土價值鏈的布局與重塑。
第二,不斷提升技術吸收與協同能力,擴大中間品進口的正向效應。一是要加大企業研發支持力度,通過財政補貼、稅收優惠等政策措施,鼓勵企業加大研發投入,提高對中間品技術的吸收和轉化能力。二是構建產學研協同創新體系,建立高校、科研機構與企業的協同創新平臺,推動進口中間品技術的高效轉化與擴散。三是加強技術人才儲備與培養,加快培養高精尖技術人才和基礎科學人才,為突破“卡脖子”技術提供人力保障。
第三,持續完善知識產權保護體系,增強技術擴散轉化的制度保障。一是健全知識產權法律體系,特別是針對技術引進過程中的知識產權糾紛,加強立法和司法保護;同時提高對侵權行為的懲罰力度,增強國內外技術提供方對知識產權制度的信任,擴大高質量中間品的進口規模。二是加強國際知識產權合作,積極參與多邊知識產權保護框架的談判與協作,如“一帶一路”沿線國家的知識產權協調機制;同時推動跨國企業和技術輸出方建立穩定的技術轉移合作框架,減少制度性技術壁壘。三是強化知識產權管理與轉化服務,幫助國內企業在進口中間品技術的確權、保護和轉化過程中提升效率;鼓勵企業依托知識產權轉化平臺對引進技術進行深度開發,將國際技術轉移成果轉化為本地優勢。
第四,堅持推動自主創新突破,破解技術趕超的收斂效應。一是聚焦關鍵核心技術自主攻關,針對半導體等“卡脖子”技術領域,集中資源加大自主研發投入,構建從基礎研究到技術應用的全鏈條創新體系;同時加強對“進口替代型”技術的研發支持,逐步減少對高技術中間品的依賴。二是構建自主創新激勵機制,設置專項研發基金以支持企業在進口技術基礎上進行適應性創新與突破性創新,激勵企業突破技術路徑鎖定。三是深化區域技術合作與談判能力。在“一帶一路”等區域合作框架下,加強國際技術聯合開發與區域技術創新網絡建設,擴大高技術進口來源,為破解技術趕超困境拓展路徑。
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(責任編輯:陳思萌)