劉昱陽(yáng)

(中南大學(xué) 公共管理學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410083)

0 前言

作為全球稀土儲(chǔ)量和原材料產(chǎn)量最大的國(guó)家，中國(guó)一直處于世界稀土地緣政治與經(jīng)濟(jì)的漩渦中心[1-2]。2018年美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局Hayes回顧了2005～2018年世界范圍內(nèi)關(guān)于地緣經(jīng)濟(jì)中礦產(chǎn)資源緊缺性的研究文獻(xiàn)，其中出自歐洲11篇，美國(guó)7篇，日本5篇，俄羅斯1篇，韓國(guó)1篇，澳大利亞1篇，未標(biāo)明國(guó)籍6篇，所有文獻(xiàn)涉及了中國(guó)礦產(chǎn)資源的供求關(guān)系[3]。這些文獻(xiàn)中美國(guó)學(xué)者預(yù)言中美將在未來(lái)新興技術(shù)領(lǐng)域形成稀土資源競(jìng)爭(zhēng)；歐盟學(xué)者特別強(qiáng)調(diào)歐盟市場(chǎng)在稀土和鎂合金的需求方面強(qiáng)烈依賴中國(guó)礦產(chǎn)資源。然而，這些文獻(xiàn)均單一地依據(jù)中國(guó)資源儲(chǔ)量、資源出口和本國(guó)產(chǎn)品進(jìn)口的貿(mào)易數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和推測(cè)，簡(jiǎn)單化地把中國(guó)置于稀土地緣經(jīng)濟(jì)的壟斷地位。他們忽略了地緣經(jīng)濟(jì)在微觀層面上不僅受制于各國(guó)資源條件、政治風(fēng)險(xiǎn)、消費(fèi)需求、交通運(yùn)輸條件等因素，而且嚴(yán)重受到礦產(chǎn)資源提取分離技術(shù)與精深加工技術(shù)的掣肘。

本研究對(duì)智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫(kù)中稀土相關(guān)專利技術(shù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)挖掘，首次從稀土行業(yè)相關(guān)專利全球分布的視角探究我國(guó)稀土資源地緣經(jīng)濟(jì)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。本文通過(guò)整體梳理全球稀土行業(yè)專利技術(shù)分布全貌，探究全球?qū)＠夹g(shù)國(guó)別分布特征、研發(fā)熱點(diǎn)演進(jìn)趨勢(shì)，重點(diǎn)比較分析稀土資源儲(chǔ)量豐富的中國(guó)與稀土資源缺乏的日本、稀土資源豐富但限制開發(fā)的美國(guó)在知識(shí)產(chǎn)權(quán)分布方面的特點(diǎn)和差異，以期為我國(guó)稀土資源的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)布局提供借鑒。研究指出，相對(duì)美國(guó)和日本的全產(chǎn)業(yè)鏈的專利布局和新興技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)演進(jìn)，我國(guó)在全球稀土地緣經(jīng)濟(jì)中僅存礦物提取與分離技術(shù)相對(duì)優(yōu)勢(shì)、行業(yè)技術(shù)研發(fā)主體分散、缺乏新興技術(shù)演進(jìn)和全球知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局，將進(jìn)一步強(qiáng)化我國(guó)資源供給國(guó)的產(chǎn)業(yè)區(qū)位屬性及其在地緣經(jīng)濟(jì)中的技術(shù)可替代性。

1 稀土產(chǎn)業(yè)專利檢索與分析方法

1.1 檢索工具

本研究檢索工具主要采用PatSnap智慧芽數(shù)據(jù)庫(kù)及其數(shù)據(jù)分析功能，同時(shí)結(jié)合中國(guó)知網(wǎng)專利數(shù)據(jù)庫(kù)、PatentSight專利價(jià)值評(píng)估工具輔助數(shù)據(jù)檢索和態(tài)勢(shì)分析。智慧芽數(shù)據(jù)庫(kù)深度整合了自1790年至目前全球116個(gè)國(guó)家(地區(qū))的專利文獻(xiàn)，涵蓋世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織、中國(guó)、美國(guó)、日本、歐洲、韓國(guó)、挪威以及全球法律專利數(shù)據(jù)，包括發(fā)明專利、實(shí)用新型專利以及美國(guó)外觀設(shè)計(jì)專利。每周更新，總數(shù)據(jù)超過(guò)1.3億，可高效檢索全球?qū)＠Ｖ袊?guó)知網(wǎng)專利數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)來(lái)源為國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，包括發(fā)明專利、實(shí)用新型專利、外觀設(shè)計(jì)專利。

1.2 檢索策略

在智慧芽專利檢索系統(tǒng)檢索“稀土”、”Rare Earth Elements”，以及 17種稀土元素名稱：鈰(Ce)、鏑(Dy)、鉺(Er)、銪(Eu)、釓(Gd)、鈥(Ho)、鑭(La)、镥(Lu)、釹(Nd)、钷(Pm)、鐠(Pr)、鈧(Sc)、釤(Sm)、鋱(Tb)、銩(Tm)、釔(Y)、鐿(Yb)。專利統(tǒng)計(jì)時(shí)間：中國(guó)專利為1977年1月1日至2019年12月20日；其他國(guó)別專利為截止至2019年12月20日。數(shù)據(jù)比較分析均采用2001年1月1日至2019年12月20日時(shí)段數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)清洗過(guò)濾：每件專利顯示1個(gè)公開文本；多個(gè)版本僅選擇最新公開日的版本。對(duì)檢索到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行文獻(xiàn)計(jì)量分析和專利特征分析，得到專利技術(shù)的總體概況、技術(shù)分布態(tài)勢(shì)、主要國(guó)別和機(jī)構(gòu)。

2 全球稀土相關(guān)技術(shù)專利概況

用PatSnap智慧芽數(shù)據(jù)庫(kù)及其數(shù)據(jù)分析功能進(jìn)行全球?qū)＠阉?，檢索獲得127 655件專利，主要分布國(guó)家為中國(guó)(38 679件)、日本(20 044件)、美國(guó)(6 578件)、德國(guó)(1 741件)、法國(guó)(1 718件)、韓國(guó)(1 646件)，上述六國(guó)專利數(shù)總和占全球?qū)＠偭康?5%。中國(guó)正逐步成為稀土專利的主要貢獻(xiàn)者。上述結(jié)果與PatentSight Business Intelligence數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索結(jié)果基本一致。雖然受限于數(shù)據(jù)庫(kù)的全面性和檢索方法的局限性，127 655件專利檢索結(jié)果對(duì)定性分析專利分布和發(fā)展態(tài)勢(shì)是可靠的。技術(shù)專利檢索結(jié)果概況參見圖1～圖4。

2.1 年度專利數(shù)變化趨勢(shì)

年度專利數(shù)態(tài)勢(shì)的檢索結(jié)果參見圖1。檢索結(jié)果表明，整體而言，各國(guó)稀土年度專利數(shù)都呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，其中以中國(guó)的增速最大。自2001～2018年，中國(guó)機(jī)構(gòu)持有的稀土專利數(shù)持續(xù)增長(zhǎng)。到2011年，中國(guó)年度專利數(shù)超過(guò)日本、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)，位居全球第一，成為專利數(shù)增長(zhǎng)最快的國(guó)家。從2001～2019年，我國(guó)年度平均專利數(shù)為2 036件/年，且主要發(fā)生在近10年。這種變化趨勢(shì)一方面反映了我國(guó)稀土相關(guān)技術(shù)專利隨稀土產(chǎn)品產(chǎn)量增加而激增的趨勢(shì)，另一方面也存在我國(guó)專利申請(qǐng)管理制度導(dǎo)致專利數(shù)龐大、數(shù)量多但質(zhì)量不高的問題[4]。 為此，我國(guó)教育部和知識(shí)產(chǎn)權(quán)局多次公開呼吁擠一擠專利的“泡沫”，以“量”布局，以“質(zhì)”增效。反觀日本、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)的年度專利數(shù)，基本呈平穩(wěn)、波動(dòng)增長(zhǎng)的趨勢(shì)(參見圖1)。相對(duì)于其他大宗礦產(chǎn)資源，稀土總體用量較小，考慮到稀土最大需求來(lái)自下游新能源領(lǐng)域和及其相關(guān)制造業(yè)(如混合動(dòng)力汽車，永磁電機(jī))[5]，且發(fā)明專利先于產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)，有理由認(rèn)為，稀土相關(guān)專利數(shù)波動(dòng)性持續(xù)增長(zhǎng)可能是由于新能源及相關(guān)下游產(chǎn)業(yè)波動(dòng)性增長(zhǎng)需求引起。

2.2 專利資產(chǎn)價(jià)值初步評(píng)估

專利資產(chǎn)價(jià)值評(píng)估工具采用“組合規(guī)?！薄ⅰ凹夹g(shù)重要程度” “市場(chǎng)范圍”三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行“專利資產(chǎn)指數(shù)”評(píng)價(jià)，可用以比較知識(shí)產(chǎn)權(quán)的相對(duì)價(jià)值。本研究采用PatentSight的Patent Asset Index工具初步分析了主要專利國(guó)家中國(guó)、日本、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)的專利資產(chǎn)價(jià)值指數(shù)相對(duì)關(guān)系(分析結(jié)果參見圖2)。專利資產(chǎn)價(jià)值相對(duì)關(guān)系顯示，目前美國(guó)和日本的稀土專利資產(chǎn)指數(shù)明顯高于中國(guó)、德國(guó)和法國(guó)。我國(guó)專利資產(chǎn)價(jià)值指數(shù)逐年提升，2015年超過(guò)德國(guó)的專利資產(chǎn)指數(shù)，與我國(guó)專利總量增加的趨勢(shì)一致。自2005年開始日本專利資產(chǎn)價(jià)值指數(shù)也呈下降趨勢(shì)；而美國(guó)自2014年開始下降。上述結(jié)果可能是因?yàn)槲覈?guó)稀土“市場(chǎng)范圍”的份額大大超過(guò)其他4個(gè)國(guó)家。同時(shí)，分析數(shù)據(jù)也顯示，中國(guó)與日本、美國(guó)的稀土專利資產(chǎn)指數(shù)的差距正逐年縮小。

圖1 2001～2018年全球稀土行業(yè)專利發(fā)布隨年度變化態(tài)勢(shì)

圖2 2000～2019年主要國(guó)家專利資產(chǎn)價(jià)值指數(shù)相對(duì)關(guān)系

2.3 專利主題分布

為了考察專利技術(shù)的主題分布態(tài)勢(shì)，本文將專利總數(shù)達(dá)到1 000件的主題(總103 484件，占檢索專利總量81%)，按國(guó)際專利分類法進(jìn)行重新歸類整理。結(jié)果表明(參見圖3)：103 484件專利按主題歸屬依次分布在H01F類(磁體、電感、變壓器、磁性材料等基本電氣元件，53 840件，占比～44%)， C22C類(稀土合金加工處理，20 145件，占比～17%)，其他C0類(各類稀土化合物功能材料化學(xué)(冶金)制備或加工，16 036件，占比～13%)，B01類(一般物理或化學(xué)處理方法或裝置等(催化為主)，9 627件，占比～8%)，B22F類(金屬粉末加工方法/制品/加工裝置或設(shè)備，6 211件，占比～5%)，C22B類(礦物的化學(xué)提取，5 039件，占比～4%)，H01其他(電極/光電/熱電能轉(zhuǎn)換等基本電氣元件，4 715件，占比～4%)，G11B類(信息存儲(chǔ)，3 548件，占比～3%)，H01S類(利用受激發(fā)射的器件，2 919件，占比約～2%)。若按照上游產(chǎn)業(yè)對(duì)應(yīng)礦物提取與冶金技術(shù)、中游產(chǎn)業(yè)為化合物制備及材料加工技術(shù)、下游產(chǎn)業(yè)為稀土材料器件制造與應(yīng)用技術(shù)，將專利進(jìn)行產(chǎn)業(yè)歸類，可得到專利對(duì)應(yīng)的產(chǎn)業(yè)層級(jí)關(guān)系示意圖(圖4)。全球?qū)＠黝}分布態(tài)勢(shì)表明(圖2)，下游產(chǎn)業(yè)稀土器件制造的專利數(shù)遠(yuǎn)高于上游稀土資源加工(C類)，其中以稀土永磁材料行業(yè)布局的專利最多；其次為稀土合金加工產(chǎn)業(yè)。稀土合金冶金/加工處理(C22C)→金屬粉末加工技術(shù)(B22F)→稀土永磁等基本電器元件(H01F)產(chǎn)業(yè)鏈，占據(jù)了62%的專利(參見圖3)，為專利技術(shù)分布最多的系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈。

圖3 2001～2018年全球稀土行業(yè)專利主題主要分布

圖4 主要專利的產(chǎn)業(yè)層級(jí)關(guān)系示意圖

3 中國(guó)稀土相關(guān)專利狀況及技術(shù)困境

3.1 稀土相關(guān)專利概況

從中國(guó)知網(wǎng)“中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)”檢索得到涉及稀土和各稀土元素的專利總計(jì)36 242 件，其中國(guó)約占99%，日本約占0.5%，美國(guó)約占0.35%，德國(guó)約占0.15%。而全球?qū)＠阉鞯街袊?guó)專利為38 679件。這組數(shù)據(jù)說(shuō)明大約93%中國(guó)專利僅申請(qǐng)了中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。從知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)角度，說(shuō)明絕大多數(shù)中國(guó)專利在全球范圍內(nèi)沒有得到知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。

從中國(guó)專利發(fā)布隨時(shí)間變化趨勢(shì)(圖5)來(lái)看，稀土專利申請(qǐng)發(fā)軔于1985年3月我國(guó)加入《保護(hù)工業(yè)產(chǎn)權(quán)巴黎公約》，1985年4月開始實(shí)施《中華人民共和國(guó)專利法》，同時(shí)1985年開始對(duì)稀土出口退稅。對(duì)應(yīng)稀土相關(guān)專利數(shù)從1985年的6件，增加到1986年的63件，后續(xù)專利數(shù)量緩慢增加。一直到2000年，開始啟動(dòng)專利增長(zhǎng)期。這一時(shí)期基本對(duì)應(yīng)于1998年亞洲金融風(fēng)暴之后，我國(guó)稀土出口貿(mào)易進(jìn)入高速增長(zhǎng)期。2010年以后專利數(shù)高速增長(zhǎng)，這期間對(duì)應(yīng)中日之間發(fā)生稀土貿(mào)易摩擦、知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛，且我國(guó)稀土產(chǎn)量處于下降、價(jià)格上漲階段(參見圖5)[7]，說(shuō)明市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)一定程度促進(jìn)了新專利產(chǎn)生。

從專利數(shù)隨時(shí)間變化的關(guān)系可以看出，專利總量變化態(tài)勢(shì)與”制備方法“專利數(shù)變化一致。但是，有關(guān)磁性材料的專利數(shù)從2013～2019年每隔兩年振蕩增加，基本符合專利技術(shù)發(fā)明領(lǐng)先于新興產(chǎn)業(yè)的波浪式發(fā)展態(tài)勢(shì)。

圖6 1998～2018年全球稀土產(chǎn)量分布[7]

3.2 專利研發(fā)機(jī)構(gòu)性質(zhì)與專利產(chǎn)業(yè)化的局限

專利研發(fā)機(jī)構(gòu)的性質(zhì)與技術(shù)產(chǎn)業(yè)化程度密切相關(guān)。比較分析中國(guó)、美國(guó)、日本專利技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)性質(zhì)的差異，一定程度可以探究我國(guó)稀土專利技術(shù)可產(chǎn)業(yè)化狀況。全球稀土專利的主要研發(fā)機(jī)構(gòu)參見表1。數(shù)據(jù)表明，全球?qū)＠麛?shù)位居前5的機(jī)構(gòu)為日本企業(yè)3家，中國(guó)企業(yè)1家，美國(guó)企業(yè)1家，它們分別為：日立金屬株式會(huì)社(1 006件)，TDK株式會(huì)社(970件)，中國(guó)石油化工股份有限公司(832件)，株式會(huì)社東芝(614件)，美國(guó)通用電氣公司(598件)。五家企業(yè)均為世界品牌500強(qiáng)企業(yè)，其中日立金屬株式會(huì)社主營(yíng)IT材料和器件，磁性應(yīng)用器件，環(huán)保系統(tǒng)產(chǎn)品，汽車零部件和材料，核電工業(yè)材料和航空航天材料等；TDK株式會(huì)社主營(yíng)電子原材料及器件；中國(guó)石油化工股份有限公司主營(yíng)石油石化產(chǎn)品；株式會(huì)社東芝主營(yíng)電子元器件、數(shù)碼產(chǎn)品、技術(shù)情報(bào)；美國(guó)通用電氣公司為世界上最大的電氣設(shè)備，電子設(shè)備和電器制造公司。5大主要專利研發(fā)機(jī)構(gòu)的主營(yíng)業(yè)務(wù)表明，全球稀土專利技術(shù)的博弈主要存在于稀土資源產(chǎn)業(yè)下游，且主要為美國(guó)和日本之間電子材料和器件專利主題的重疊，而中國(guó)下游產(chǎn)品技術(shù)專利的主題為催化材料，與美國(guó)和日本技術(shù)重疊度小。

表1 全球稀土相關(guān)專利技術(shù)主要研發(fā)機(jī)構(gòu)及國(guó)別

日本的專利技術(shù)研發(fā)單位比較單一，主要集中在企業(yè)。專利數(shù)排在6～20位的15家機(jī)構(gòu)，除法國(guó)最大的化工公司羅納-普朗克公司(第15)外，其他均來(lái)自日本，且全部為企業(yè)或企業(yè)所屬研究院。日立金屬株式會(huì)社、TDK株式會(huì)社、株式會(huì)社東芝與這15家日本企業(yè)一起，專利數(shù)(約10 989件)約占日本稀土產(chǎn)業(yè)全部專利(約5 700件)的七成，說(shuō)明日本的稀土專利高度集中在上述企業(yè)。

與日本相比，美國(guó)的研發(fā)主體相對(duì)多樣，主要為企業(yè)，同時(shí)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(National Laboratory )和高校也是重要的研發(fā)主體。美國(guó)擁有專利數(shù)最多的前5家機(jī)構(gòu)分別為：美國(guó)通用電氣公司，主營(yíng)電子和電氣設(shè)備；全球最大半導(dǎo)體設(shè)備商應(yīng)用材料公司，主要產(chǎn)品為芯片制造；巴斯夫股份公司(BASF)，主營(yíng)化學(xué)品業(yè)務(wù)；康寧公司，主營(yíng)陶瓷材料和特殊玻璃；勞斯萊斯公司，主營(yíng)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車。上述5家企業(yè)也均為全球500強(qiáng)企業(yè)。緊隨其后的為L(zhǎng)os Alamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，以核武器設(shè)計(jì)著稱的多功能研究機(jī)構(gòu)。

中國(guó)擁有專利數(shù)最多的前5家機(jī)構(gòu)包括1家企業(yè)，1家研究院，3所大學(xué)，它們分別為：中國(guó)石油化工股份有限公司(第3，832件)，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所(第21，317件)，江西理工大學(xué)(第29，250件)，上海交通大學(xué)(第31，248件)，北京科技大學(xué)(第32，246件)。5家單位總計(jì)專利1 893件，其中中國(guó)石油化工股份有限公司和中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所的專利以催化材料研發(fā)為主，兩機(jī)構(gòu)專利數(shù)總和超過(guò)三所大學(xué)。此外，中國(guó)擁有的專利總數(shù)近似為日本的兩倍，然而，專利總數(shù)居前20位的僅中國(guó)石油化工股份有限公司一家，說(shuō)明我國(guó)稀土專利的研發(fā)單位分散程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于日本。

圖7 中國(guó)專利持有機(jī)構(gòu)分布概況

專利研發(fā)機(jī)構(gòu)性質(zhì)和主營(yíng)產(chǎn)業(yè)的比較說(shuō)明，日本和美國(guó)的技術(shù)專利研發(fā)機(jī)構(gòu)均以稀土下游產(chǎn)品企業(yè)為主，且多為經(jīng)濟(jì)體量龐大的世界500強(qiáng)企業(yè)；除中國(guó)石油化工股份有限公司外，中國(guó)的技術(shù)專利研發(fā)機(jī)構(gòu)中大學(xué)充擔(dān)了重要角色(參見圖7)。然而，我國(guó)大專院校專利數(shù)與實(shí)際創(chuàng)新水平存在顯著差距。例如，2017年美國(guó)創(chuàng)新能力名列世界前茅的斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院授權(quán)專利分別為204和306件，而同期我國(guó)世界一流大學(xué)建設(shè)高校中，授權(quán)專利數(shù)超過(guò)1 000件的大學(xué)有16所[4]。顯然，大我國(guó)學(xué)專利數(shù)存在虛高的問題。除大學(xué)外，企業(yè)和研究院也存在專利數(shù)虛高的問題[6]。與此同時(shí)，我國(guó)高校專利產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化率普遍小于10%。美國(guó)亦有不少大學(xué)持有稀土專利，但美國(guó)大學(xué)專利轉(zhuǎn)化率平均達(dá)到40%[4]。專利研發(fā)機(jī)構(gòu)的性質(zhì)預(yù)示中國(guó)專利技術(shù)產(chǎn)業(yè)化程度將低于美國(guó)和日本。

3.3 專利主題分布與技術(shù)區(qū)位的局限

從主題分布來(lái)看(參見圖8)，中國(guó)專利數(shù)最多的主題為“制備方法”，共計(jì)10 215件。對(duì)該主題專利的摘要內(nèi)容進(jìn)行篩分，得到排名前五的技術(shù)對(duì)象分別為：合金制備2 379件；氧化物制備1 837件；礦物處理相關(guān)制備1 248件；稀土電極制備835件；催化劑制備664件，總計(jì)6 963件，即約70%”制備方法“專利為礦物和原材料加工技術(shù)。第二大主題為各類涉及磁性材料的專利，總計(jì)3 670件(含磁性材料制備方法，且其中 “稀土器件”專利755件)，第三大主題為涉及稀土催化材料的專利，總計(jì)2 295件(其中“催化劑制備”專利664件)。

圖8 中國(guó)專利主題的主要分布

與全球稀土行業(yè)專利主題主要分布(參見圖2)，中國(guó)專利主題大致可分成三大類：C22B和C22C類(礦物的化學(xué)提取；金屬冶金/加工處理)，H01F類(相關(guān)磁性材料)，B01類(主要為催化)。嚴(yán)重缺少G11B類(信息存儲(chǔ))和H01S類(受激發(fā)射器件)專利。雖然磁性材料相關(guān)的專利數(shù)仍然位居第一大主題，但在中國(guó)專利中占比約25%，遠(yuǎn)低于全球稀土行業(yè)磁性材料專利的占比(約44%，參見圖2)。根據(jù)稀土資源分離與提取、冶金與加工、高附加值器件制造的產(chǎn)業(yè)層級(jí)關(guān)系，中國(guó)專利技術(shù)主要處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的資源分離提取和原材料加工的技術(shù)區(qū)位(參見圖4)。

3.4 與日本和美國(guó)專利布局的比較優(yōu)勢(shì)與不足

為了考察我國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)主要專利技術(shù)布局在全球稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的優(yōu)勢(shì)與不足，本文重點(diǎn)比較分析了中國(guó)、美國(guó)、日本三個(gè)國(guó)家專利主題詞演進(jìn)趨勢(shì)?？紤]到檢索到的127 655件專利涉及的IPC分類號(hào)(國(guó)際專利分類法)很多，重點(diǎn)對(duì)比分析2001年、2005年、2010年、2015年、2019年專利數(shù)居前五位的高頻次專利IPC主題隨時(shí)間演進(jìn)趨勢(shì)，數(shù)據(jù)結(jié)果參見圖9。比較專利熱點(diǎn)主題詞(圖9)與對(duì)應(yīng)的產(chǎn)業(yè)層級(jí)(參見圖4)，可以大體判斷我國(guó)與日本和美國(guó)在專利布局方面的比較優(yōu)勢(shì)與不足。

數(shù)據(jù)整體表明，三個(gè)國(guó)家在上述五個(gè)年度的專利熱點(diǎn)主題變化不大(圖9)，一直圍繞著C22B(礦物的化學(xué)提取)，C22C(稀土合金冶金/加工)，H01F(磁性材料等基本電氣元件)，C09K/D(拋光/發(fā)光材料)及稀土相關(guān)器件的開發(fā)與應(yīng)用展開。三個(gè)國(guó)家的前四個(gè)主題重疊，區(qū)別在于稀土相關(guān)器件的開發(fā)與應(yīng)用。專利主題詞演進(jìn)趨勢(shì)表明，日本、美國(guó)、中國(guó)均高度重視上游產(chǎn)業(yè)專利技術(shù)C22C和C22B的布局，特別是中國(guó)和美國(guó)。C22C是三個(gè)國(guó)家貫串始終的最大技術(shù)主題，日本在該主題的專利具有傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。上述五個(gè)年度，日本以每年約200余件的增速積累了1 236件專利；中國(guó)1 130件，其中2019年發(fā)布714件；美國(guó)勻速積累了64件。第二個(gè)重疊主題為C22B(礦物的化學(xué)提取)。該主題2015年成為日本的高頻次專利，2019年都成為中國(guó)和美國(guó)的高頻次專利。這可能是因?yàn)?010年中日稀土貿(mào)易糾紛之后，一些新的資源，包括二次資源用于稀土提取和冶煉[9]，促成了新的提取分離技術(shù)出現(xiàn)。在該領(lǐng)域，中國(guó)具有事實(shí)上世界公認(rèn)的工藝優(yōu)勢(shì)[10]， 但402件專利全部發(fā)生于2019年。第三個(gè)重疊主題為C09K(拋光材料), 以氧化鈰為原料，用于手機(jī)玻璃和其他提高零件或制品表面光潔度的粉末材料。該技術(shù)熱點(diǎn)與智能手機(jī)、各類觸控屏材料的市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)有關(guān)，我國(guó)是該主題專利的主要持有者。第四個(gè)重疊主題為H01F(磁性材料等基本電氣元件)，聚焦的產(chǎn)業(yè)為稀土永磁材料，以釤、釹等稀土金屬與鐵、鈷等過(guò)渡金屬加工制備、充磁后形成磁性合金材料，為稀土最主要應(yīng)用領(lǐng)域。上述五個(gè)年度，日本、美國(guó)、中國(guó)分別積累了2 903件，317件， 302件專利(其中2019年226件)。該主題專利分布表明，日本在該領(lǐng)域擁有絕對(duì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并布局了稀土磁粉制備(B22F)以及稀土磁性材料器件制備(H01F→H01L→H01G等)，特別是B22F的專利幾乎構(gòu)成了一家獨(dú)大的局面。中國(guó)在該領(lǐng)域布局了稀土永磁材料(H01F)和相關(guān)零部件(H02K)，而磁粉制備技術(shù)(B22F)專利很少，可見產(chǎn)業(yè)鏈極易受到日本相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的限制。事實(shí)上，2015年中國(guó)釹鐵硼磁性材料系列企業(yè)起訴了日立金屬株式會(huì)社對(duì)磁性材料制備技術(shù)的專利權(quán)壟斷[11]。與中國(guó)和日本相比，美國(guó)在H01F類專利領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)相對(duì)較少，更多專利布局出現(xiàn)在其他稀土器件包括拋光材料。三個(gè)國(guó)家的第五個(gè)主題各不相同：中國(guó)主要為陶瓷材料(C04B); 日本為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件 (H01L)和光敏/熱敏器件(H01G)；美國(guó)平行主題較多，分別為受激發(fā)射器件 (H01S), 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換元件(H01L), 甚至探測(cè)儀器(G01T類)和發(fā)動(dòng)機(jī)裝置(F01D類)。由此可見，美國(guó)的專利主題更注重下游高技術(shù)領(lǐng)域的全面布局，我國(guó)在這方面的專利很欠缺。

數(shù)據(jù)整理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)IPC主題演進(jìn)趨勢(shì)的一個(gè)典型特征是：相對(duì)于各國(guó)專利總量，日本專利高度集中在表1中研發(fā)機(jī)構(gòu)、研發(fā)主題高度集中在圖9(a)中；美國(guó)專利量相對(duì)較少、研究機(jī)構(gòu)較集中，研發(fā)主題較分散；中國(guó)專利量大、研發(fā)機(jī)構(gòu)分散、研發(fā)主題集中。這種狀況會(huì)導(dǎo)致日本和美國(guó)高強(qiáng)度專利比較多，我國(guó)相對(duì)偏少。而且，產(chǎn)業(yè)鏈的專利分屬不同機(jī)構(gòu)的不同專利權(quán)人將導(dǎo)致專利權(quán)分散[8]。 當(dāng)實(shí)施某項(xiàng)產(chǎn)業(yè)工程時(shí)，企業(yè)需要得到多個(gè)權(quán)利人許可，增加交易成本，從而對(duì)專利產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新造成雙重障礙。

圖9 中國(guó)-美國(guó)-日本稀土主要專利主題的演進(jìn)

3.5 中國(guó)專利境外布局與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的困境

專利保護(hù)有地域性，某個(gè)國(guó)家授權(quán)的專利就在所在國(guó)家獲得保護(hù)。一件專利在全球布局的國(guó)家和地區(qū)越多，一般而言，該專利質(zhì)量和技術(shù)含量也越高。所以，境外專利數(shù)量和比例也是評(píng)價(jià)一個(gè)行業(yè)創(chuàng)新能力、全球競(jìng)爭(zhēng)力和知識(shí)產(chǎn)權(quán)境外保護(hù)狀況的重要指標(biāo)。我國(guó)稀土專利除了技術(shù)主題布局窄的困境外，在全球?qū)＠季趾椭R(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)也存在很大風(fēng)險(xiǎn)。德國(guó)、美國(guó)、日本都非常重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)在全球的布局。譬如，德國(guó)的稀土專利約90%專利獲得美國(guó)授權(quán)，57%獲得中國(guó)授權(quán)，33%獲得日本授權(quán)，21%獲得韓國(guó)授權(quán)。美國(guó)的稀土專利25.3%的專利獲得中國(guó)專利授權(quán)，20%獲得日本授權(quán)，16%獲得德國(guó)授權(quán)，17%獲得韓國(guó)授權(quán)。日本的稀土專利23%獲得中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，32%獲得美國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，8%獲得德國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，9%獲得韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。我國(guó)專利知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際保護(hù)卻令人擔(dān)憂。智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫(kù)檢索到我國(guó)稀土專利38 679件，但數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，僅1.3%的專利(約484件)獲得世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織保護(hù)，260件獲得美國(guó)專利授權(quán)，138件獲得歐洲專利局授權(quán)，95件獲得日本專利授權(quán)，60件獲得韓國(guó)專利授權(quán)，129件獲得澳大利亞、加拿大、馬來(lái)西亞等其他專利授權(quán)。由此可見，我國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)的全球?qū)＠季謬?yán)重偏弱，絕大多數(shù)中國(guó)專利僅申請(qǐng)了國(guó)內(nèi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，極少數(shù)中國(guó)專利獲得境外知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。潛在風(fēng)險(xiǎn)是，其他國(guó)家在境外可自由使用中國(guó)專利技術(shù)卻不涉及侵權(quán)，技術(shù)上我國(guó)在全球經(jīng)濟(jì)鏈中的作用易于取代。

4 我國(guó)稀土產(chǎn)品進(jìn)出口國(guó)別及涉及的專利技術(shù)

稀土產(chǎn)品進(jìn)出口國(guó)別一定程度反映了我國(guó)專利技術(shù)的技術(shù)區(qū)位。自2010年中日稀土貿(mào)易糾紛以后，稀土資源是否成為地緣政治經(jīng)濟(jì)的杠桿一直是一個(gè)爭(zhēng)議的話題，中國(guó)、馬來(lái)西亞、緬甸等稀土資源國(guó)長(zhǎng)期被當(dāng)作地緣經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)方的典型代表[12]。中國(guó)稀土資源總儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量約37%(2016年底，美國(guó)國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局USGS數(shù)據(jù))，1990年代以來(lái)一直承擔(dān)了全球約70%～90%的稀土產(chǎn)品原材料生產(chǎn),與全球二十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)建立了稀土產(chǎn)品供需關(guān)系[13]。盡管受到中美貿(mào)易摩擦的影響，根據(jù)國(guó)家海關(guān)總署最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(2019年1～7月)，2019年美國(guó)、日本、歐盟仍然是我國(guó)稀土產(chǎn)品主要出口國(guó)(參見圖10)。主要出口產(chǎn)品依次為氧化鑭5 601噸、釹鐵硼磁粉3 010噸、稀土合金1 809噸、氧化鈰1 067噸，速凝永磁片126噸和24 828只稀土鎳氫電池。其中日本為磁性材料和稀土合金主要進(jìn)口國(guó)，美國(guó)為氧化鑭主要進(jìn)口國(guó)。上述產(chǎn)品主要涉及C類(化學(xué)/冶金)專利技術(shù)。

圖10 2019年1月～7月我國(guó)主要稀土出口產(chǎn)品和國(guó)別概況

盡管我國(guó)目前擁有全球第一的稀土資源儲(chǔ)量，但我國(guó)同時(shí)是稀土資源消費(fèi)第一大國(guó)。事實(shí)上，自2018年開始，我國(guó)已經(jīng)成為世界第一大稀土資源進(jìn)口國(guó)，進(jìn)口數(shù)量居前五位國(guó)家分別為美國(guó)、緬甸、馬來(lái)西亞、法國(guó)和日本，總進(jìn)口量占99.5%[14]。2019年主要進(jìn)口國(guó)為美國(guó)、緬甸、馬達(dá)加斯加、馬來(lái)西亞、日本。根據(jù)海關(guān)總署發(fā)布的最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì), 2019年1月～7月我國(guó)從美國(guó)進(jìn)口稀土金屬礦19 422.3噸，緬甸進(jìn)口混合碳酸稀土礦10 002.26噸及稀土氧化物精礦9 370.8噸，從馬達(dá)加斯加進(jìn)口釷砂礦8 000噸，同時(shí)從日本進(jìn)口了氧化鈰和氧化釔。對(duì)比我國(guó)出口和進(jìn)口稀土產(chǎn)品種類和國(guó)別，可以發(fā)現(xiàn)，美國(guó)與中國(guó)的稀土(換算為稀土氧化物)進(jìn)出口量基本持平；中國(guó)對(duì)日本存在稀土貿(mào)易順差；我國(guó)稀土礦凈輸入主要來(lái)源于周邊國(guó)家緬甸和馬來(lái)西亞，尤其是緬甸。由此可見，在全球主要稀土產(chǎn)業(yè)鏈中，無(wú)論對(duì)美國(guó)還是日本，中國(guó)主要承擔(dān)了稀土精礦加工、冶煉與初級(jí)加工的生產(chǎn)。據(jù)Adamas Intelligence智庫(kù)統(tǒng)計(jì)，在全球稀土行業(yè)中，中國(guó)稀土礦的加工量占全球85%以上[15]。由此可見，稀土進(jìn)口狀況進(jìn)一步印證了我國(guó)稀土專利主題處于上游產(chǎn)業(yè)C類(化學(xué)/冶金)技術(shù)區(qū)位。

圖11 2019年1月～7月 我國(guó)主要稀土進(jìn)口產(chǎn)品和國(guó)別概況

5 結(jié)論

本文從稀土產(chǎn)業(yè)相關(guān)專利技術(shù)全球分布的視角，對(duì)智慧芽全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫(kù)中稀土行業(yè)相關(guān)專利技術(shù)進(jìn)行了較全面的數(shù)據(jù)挖掘和分析，探討了稀土專利技術(shù)分布的國(guó)別特征、研發(fā)機(jī)構(gòu)屬性、技術(shù)主題演進(jìn)趨勢(shì)，重點(diǎn)比較了中國(guó)、日本、美國(guó)稀土專利布局的異同，以探究我國(guó)在稀土地緣經(jīng)濟(jì)中的技術(shù)區(qū)位。研究結(jié)果如下。

(1)全球稀土專利主要集中在中國(guó)、日本、美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)。從專利數(shù)量的角度，自2010年，我國(guó)專利成為全球稀土專利的最主要組成部分，同時(shí)與日本和美國(guó)的專利資產(chǎn)指數(shù)差距正逐步縮小。全球?qū)＠黝}分布態(tài)勢(shì)表明，稀土下游產(chǎn)業(yè)—器件制造的專利總數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上游稀土產(chǎn)業(yè)—資源提取與冶金加工(C類)的專利數(shù)。其中，稀土合金冶金/加工處理(C22C)→金屬粉末加工技術(shù)(B22F)→稀土永磁等基本電器元件(H01F)產(chǎn)業(yè)鏈為專利分布最多的產(chǎn)業(yè)鏈，尤其以日本布局專利最多。

(2)專利主題詞演進(jìn)趨勢(shì)表明，日本、美國(guó)、中國(guó)都高度重視上游產(chǎn)業(yè)專利技術(shù)C22C類(冶金/加工)和C22B類(礦物提取)的技術(shù)布局，均形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)，其中以中國(guó)專利數(shù)最多，具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。日本的B22F類(金屬粉末加工)專利全球一家獨(dú)大；美國(guó)的稀土器件類(如探測(cè)器，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，發(fā)動(dòng)機(jī)等)專利多且廣。

(3)從技術(shù)整體布局的角度，我國(guó)稀土專利處于稀土產(chǎn)業(yè)上游技術(shù)區(qū)位，嚴(yán)重缺乏稀土器件類專利積累。2019年我國(guó)稀土進(jìn)出口產(chǎn)品種類和國(guó)別，也印證了我國(guó)在稀土地緣經(jīng)濟(jì)中尚處于資源加工國(guó)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)區(qū)位。

(4)從專利研發(fā)機(jī)構(gòu)看，日本稀土專利高度集中在日立金屬株式會(huì)社等世界500強(qiáng)企業(yè)；美國(guó)的研發(fā)機(jī)構(gòu)主要為世界500強(qiáng)企業(yè)、國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)。我國(guó)專利數(shù)目龐大，研發(fā)機(jī)構(gòu)分散，研究院和大專院校扮演著重要角色。分散的研發(fā)機(jī)構(gòu)，大大增加了技術(shù)產(chǎn)業(yè)化中專利交易成本，難以整合新興產(chǎn)業(yè)鏈。

(5)從專利境外布局看，我國(guó)稀土專利境外布局和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國(guó)、日本、德國(guó)，存在技術(shù)作用在境外極易被取代的風(fēng)險(xiǎn)。

二十一世紀(jì)全球化與區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體使地緣合作成為不可避免的現(xiàn)實(shí)。地緣經(jīng)濟(jì)強(qiáng)調(diào)在市場(chǎng)作用通過(guò)區(qū)域和跨區(qū)域合作，使資金、商品、技術(shù)在更大范圍內(nèi)流通，實(shí)現(xiàn)資源、人員、技術(shù)等最優(yōu)配置和各方經(jīng)濟(jì)利益最大化。地緣經(jīng)濟(jì)既可以在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)國(guó)家效益最大化，同時(shí)也容易造成產(chǎn)業(yè)鏈的層級(jí)固化，導(dǎo)致一些國(guó)家或地區(qū)難以跨越層級(jí)發(fā)展的瓶頸問題。地緣經(jīng)濟(jì)的驅(qū)動(dòng)力一方面是資源需求另一方面是技術(shù)支撐，同時(shí)它們也是造成產(chǎn)業(yè)鏈層級(jí)固化的原因[16]。隨著我國(guó)從稀土資源出口大國(guó)轉(zhuǎn)化為進(jìn)口大國(guó)，稀土資源加工的相對(duì)技術(shù)優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步強(qiáng)化我國(guó)稀土經(jīng)濟(jì)的上游產(chǎn)業(yè)區(qū)位屬性。缺乏下游器件技術(shù)拉動(dòng)和全球知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)迫使我國(guó)亟待在新興稀土器件產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行全球布局。