江 瑤 陳 旭 張凌愷

(1.上海工程技術(shù)大學(xué)管理學(xué)院 上海 201620;2.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 上海 201418)

0 引 言

當(dāng)前,新一輪科技革命已經(jīng)成為重塑全球競(jìng)爭(zhēng)格局、保障國(guó)家戰(zhàn)略安全的主要力量,但中國(guó)在某些領(lǐng)域的科技創(chuàng)新能力仍與發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大差距,多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人。可見(jiàn),突破“卡脖子”技術(shù)刻不容緩[1]。那么,如何有效識(shí)別“卡脖子”技術(shù)自然成為科技攻關(guān)的首要問(wèn)題[2]。現(xiàn)有關(guān)于“卡脖子”技術(shù)識(shí)別研究主要包括定性與定量分析兩種方法,后者由于其較強(qiáng)的可操作性而備受學(xué)者們關(guān)注,且基于專(zhuān)利數(shù)據(jù)的指標(biāo)評(píng)價(jià)法是其中最為常用的方法。然而,現(xiàn)有指標(biāo)體系僅考慮到了“卡脖子”技術(shù)的關(guān)鍵核心技術(shù)屬性和技術(shù)差距屬性,缺少了對(duì)技術(shù)難以突破屬性的測(cè)度。基于此,本文按照“關(guān)鍵核心技術(shù)篩選—關(guān)鍵核心技術(shù)短板研判—‘卡脖子’技術(shù)甄別”三個(gè)步驟,構(gòu)建“卡脖子”技術(shù)三階段定量識(shí)別模型,并以芯片材料行業(yè)為研究樣本,對(duì)模型加以驗(yàn)證,分析得出中國(guó)芯片材料領(lǐng)域的“卡脖子”技術(shù)清單。

1 文獻(xiàn)回顧

“卡脖子”技術(shù)是對(duì)一類(lèi)科技創(chuàng)新難題的生動(dòng)描述,雖然學(xué)術(shù)界對(duì)其的內(nèi)涵界定不盡相同,但大多體現(xiàn)出三個(gè)方面的屬性:一是關(guān)鍵核心技術(shù)屬性,即“卡脖子”技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈的關(guān)鍵核心位置,是國(guó)家競(jìng)合博弈的重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域[3];二是技術(shù)差距屬性,即“卡脖子”技術(shù)長(zhǎng)期與其他國(guó)家存在較大差距,容易被技術(shù)供給方實(shí)行進(jìn)出口貿(mào)易封鎖[4];三是難以突破屬性,即“卡脖子”技術(shù)的攻克時(shí)間很長(zhǎng),從沒(méi)有完全掌握到完全掌握的成本是非常高的[5]。因此,學(xué)者們多是圍繞這些屬性展開(kāi)“卡脖子”技術(shù)識(shí)別研究,主要包括定性分析和定量分析兩種方法。

定性分析主要是以專(zhuān)家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為判斷依據(jù),采取問(wèn)卷調(diào)查法、德?tīng)柗品ǖ人鸭瘜?zhuān)家觀點(diǎn),識(shí)別特定領(lǐng)域的“卡脖子”技術(shù)。例如,湯志偉等[6]向電子信息產(chǎn)業(yè)內(nèi)的院士及專(zhuān)家學(xué)者發(fā)放問(wèn)卷,從技術(shù)名稱(chēng)、依賴程度、有無(wú)替代方案、國(guó)內(nèi)能否自主提供、國(guó)內(nèi)外技術(shù)差距等維度先篩選出關(guān)鍵核心技術(shù),再?gòu)氖欠翊嬖诩夹g(shù)壟斷、是否攻克難度大、是否處于價(jià)值鏈核心位置三個(gè)方面識(shí)別其中的“卡脖子”技術(shù)。鄭國(guó)雄等[7]采用德?tīng)柗品?從技術(shù)重要性、技術(shù)壟斷性、技術(shù)先進(jìn)性、技術(shù)獲得難度、社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值五個(gè)指標(biāo)識(shí)別出生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的“卡脖子”技術(shù)。這類(lèi)方法在“卡脖子”技術(shù)識(shí)別研究中的使用開(kāi)始較早,但由于其完全依賴于特定領(lǐng)域內(nèi)的專(zhuān)家學(xué)者,故方法的實(shí)際操作性較弱,目前的應(yīng)用成果相對(duì)較少。

定量分析主要是結(jié)合專(zhuān)利、科技文獻(xiàn)等資料,采用指標(biāo)體系法、文本挖掘法等分析技術(shù)情報(bào)信息,識(shí)別特定領(lǐng)域的“卡脖子”技術(shù)。其中,基于專(zhuān)利數(shù)據(jù)的指標(biāo)體系法使用最為廣泛,其不僅可以綜合“卡脖子”技術(shù)多維度特征加以判斷,而且實(shí)施起來(lái)簡(jiǎn)單易行。最初,學(xué)者們是通過(guò)設(shè)計(jì)一階段指標(biāo)體系評(píng)價(jià)法對(duì)“卡脖子”技術(shù)加以識(shí)別。例如,董坤等[8]聚焦山東省區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè),從專(zhuān)利數(shù)量、專(zhuān)利價(jià)值度兩個(gè)方面構(gòu)建技術(shù)優(yōu)勢(shì)指數(shù),識(shí)別出32項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)。然而,該方法并不能完全體現(xiàn)出造成“卡脖子”問(wèn)題的產(chǎn)生邏輯,即被其他創(chuàng)新主體封鎖壟斷的關(guān)鍵核心技術(shù)[9],識(shí)別出的技術(shù)清單可能是被封鎖的一般性技術(shù)。為此,部分學(xué)者們嘗試將一階段的分析框架拓展為兩階段。例如,徐霞等[2]首先采用專(zhuān)利被引頻次與共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法識(shí)別國(guó)家關(guān)鍵領(lǐng)域內(nèi)的核心技術(shù)大組,再結(jié)合市場(chǎng)占有率角度、IncoPat“合享價(jià)值度”兩項(xiàng)指標(biāo)識(shí)別“卡脖子”技術(shù)。江瑤等[10]首先從前沿技術(shù)性、復(fù)雜創(chuàng)新性、國(guó)家戰(zhàn)略性三個(gè)維度識(shí)別出關(guān)鍵核心技術(shù),再構(gòu)建出技術(shù)數(shù)量與技術(shù)質(zhì)量區(qū)位熵指數(shù),篩選其中的“卡脖子”技術(shù)。雖然兩階段指標(biāo)評(píng)價(jià)法考慮到了“卡脖子”技術(shù)的產(chǎn)生邏輯,甄選出與他國(guó)具有差距性的關(guān)鍵核心技術(shù),但忽略了對(duì)這些短板技術(shù)是否存在突破可能性的分析?；诖?本文進(jìn)一步拓展兩階段指標(biāo)評(píng)價(jià)體系,在篩選出具有關(guān)鍵核心技術(shù)短板問(wèn)題的基礎(chǔ)上,構(gòu)建甄別矩陣測(cè)度短板技術(shù)的突破可能性,從而科學(xué)識(shí)別出具有技術(shù)差距且在短時(shí)間內(nèi)難以突破的“卡脖子”技術(shù)。

2 研究設(shè)計(jì)

對(duì)于“卡脖子”技術(shù)的識(shí)別,本文按照三個(gè)階段展開(kāi):關(guān)鍵核心技術(shù)篩選、關(guān)鍵核心技術(shù)短板研判、“卡脖子”技術(shù)甄別。由此,構(gòu)建出“卡脖子”技術(shù)三階段定量識(shí)別模型,如圖1所示。

圖1 “卡脖子”技術(shù)三階段定量識(shí)別模型

2.1 關(guān)鍵核心技術(shù)篩選

2.1.1指標(biāo)體系設(shè)計(jì)

本文基于關(guān)鍵核心技術(shù)的主要特征,進(jìn)一步豐富現(xiàn)有的指標(biāo)測(cè)度體系,從復(fù)雜原創(chuàng)性、前沿影響性、市場(chǎng)應(yīng)用性和戰(zhàn)略輻射性四個(gè)維度出發(fā),細(xì)分出12個(gè)測(cè)度指標(biāo),如圖2所示。

圖2 關(guān)鍵核心技術(shù)篩選指標(biāo)體系

維度一:復(fù)雜原創(chuàng)性。復(fù)雜原創(chuàng)性是指某項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)是在前期大量研究成果的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)高水平技術(shù)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期研發(fā),而形成的具備原創(chuàng)性的高含量技術(shù)?；诠恋萚11]的研究,發(fā)明人數(shù)可以反映出專(zhuān)利研發(fā)需要凝結(jié)各領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)量,發(fā)明人數(shù)越多則技術(shù)的復(fù)雜原創(chuàng)性越高?；趯O笑明等[12]的研究,技術(shù)覆蓋范圍可以反映出專(zhuān)利研發(fā)涉及到的技術(shù)內(nèi)容范圍,技術(shù)覆蓋范圍越廣則技術(shù)的復(fù)雜原創(chuàng)性越高。此外,引證次數(shù)可以反映出專(zhuān)利技術(shù)對(duì)相關(guān)知識(shí)的融合程度,引證次數(shù)越多則技術(shù)的復(fù)雜原創(chuàng)性越高。因此,為表征關(guān)鍵核心技術(shù)的復(fù)雜原創(chuàng)性,本文選取發(fā)明人數(shù)、技術(shù)覆蓋范圍、引證次數(shù)三項(xiàng)細(xì)分指標(biāo)加以測(cè)度。

維度二:前沿影響性。前沿影響性是指某項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)在原理設(shè)計(jì)、方法采用、過(guò)程實(shí)施、產(chǎn)品呈現(xiàn)等各個(gè)環(huán)節(jié)都具有重要突破,其中的創(chuàng)新內(nèi)容在后續(xù)專(zhuān)利技術(shù)發(fā)明時(shí)被大量引用和參考?；贚ee等[13]的研究,權(quán)利要求數(shù)可以反映出專(zhuān)利取得重大突破需要進(jìn)行保護(hù)的技術(shù)成果數(shù)量,權(quán)利要求數(shù)越多則技術(shù)的前沿影響性越高?；跅畲箫w等[14]的研究,被引證次數(shù)可以反映出專(zhuān)利總體上對(duì)后續(xù)專(zhuān)利的控制力,被引證次數(shù)越多則技術(shù)的前沿影響性越高。基于江瑤等[10]的研究,年均被引次數(shù)反映出該項(xiàng)專(zhuān)利能夠持續(xù)影響后續(xù)技術(shù)發(fā)展的程度,年均被引次數(shù)越多則技術(shù)的前沿影響性越高。因此,為表征關(guān)鍵核心技術(shù)的前沿影響性,本文選取權(quán)利要求數(shù)、被引證次數(shù)、年均被引次數(shù)三項(xiàng)細(xì)分指標(biāo)加以測(cè)度。

維度三:市場(chǎng)應(yīng)用性。市場(chǎng)應(yīng)用性是指某項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)是面向市場(chǎng)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用需求而研發(fā),技術(shù)成果可以順利轉(zhuǎn)化為實(shí)際的市場(chǎng)產(chǎn)品交易,能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)活動(dòng)與經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)聯(lián)?；谠S鑫等[15]的研究,當(dāng)申請(qǐng)人類(lèi)型為企業(yè)時(shí)能夠更好地洞悉和適應(yīng)市場(chǎng)行情,企業(yè)作為申請(qǐng)人則技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用性越高。基于鄭思佳等[16]的研究,當(dāng)專(zhuān)利為PCT申請(qǐng)專(zhuān)利時(shí)能夠更直接、更迅速地獲得各指定國(guó)家專(zhuān)利權(quán),PCT申請(qǐng)專(zhuān)利則技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用性越高。此外,國(guó)民經(jīng)濟(jì)分類(lèi)可以反映出該項(xiàng)專(zhuān)利與產(chǎn)業(yè)的對(duì)接,涉及到的國(guó)民經(jīng)濟(jì)分類(lèi)越廣則技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用性越高。因此,為表征關(guān)鍵核心技術(shù)的市場(chǎng)應(yīng)用性,本文選取申請(qǐng)人類(lèi)型、PCT申請(qǐng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)分類(lèi)數(shù)三項(xiàng)細(xì)分指標(biāo)加以測(cè)度。

維度四:戰(zhàn)略輻射性。戰(zhàn)略輻射性是指某項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)在整個(gè)技術(shù)體系中處于核心地位,技術(shù)能夠輻射擴(kuò)散到多個(gè)國(guó)家或地區(qū),受到它們的認(rèn)可和保護(hù)?；贕rimaldi等[17]的研究,同族專(zhuān)利數(shù)可以反映出專(zhuān)利在整個(gè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的擴(kuò)散性,同族專(zhuān)利數(shù)越多則技術(shù)的戰(zhàn)略輻射性越高?；谔镅╂萚18]的研究,布局國(guó)家數(shù)可以反映出專(zhuān)利在多個(gè)國(guó)家或地區(qū)的狀態(tài),布局國(guó)家數(shù)越多則技術(shù)的戰(zhàn)略輻射性越高。此外,被引證國(guó)別數(shù)可以反映出專(zhuān)利對(duì)其他國(guó)家或地區(qū)的技術(shù)輻射影響水平,被引證國(guó)別數(shù)越多則技術(shù)的戰(zhàn)略輻射性越高。因此,為表征關(guān)鍵核心技術(shù)的戰(zhàn)略輻射性,本文選取同族專(zhuān)利數(shù)、布局國(guó)家數(shù)、被引證國(guó)別數(shù)三項(xiàng)細(xì)分指標(biāo)加以測(cè)度。

2.1.2指標(biāo)權(quán)重確定及篩選標(biāo)準(zhǔn)

指標(biāo)權(quán)重賦值包括主觀賦權(quán)法與客觀賦權(quán)法兩大類(lèi),考慮到專(zhuān)利是最重要的技術(shù)信息源,學(xué)者們多采用客觀賦權(quán)法。其中,信息量權(quán)重法是一種常見(jiàn)的客觀賦權(quán)法,它是根據(jù)每項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)的變異系數(shù)進(jìn)行權(quán)重賦值[19]。變異系數(shù)能夠消除測(cè)量尺度和量綱的影響,故變異系數(shù)越大,說(shuō)明其攜帶的信息越多,指標(biāo)權(quán)重越大;相反,變異系數(shù)越小,指標(biāo)權(quán)重越小。本文采用信息量權(quán)重法對(duì)關(guān)鍵核心技術(shù)的篩選指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán),并進(jìn)一步計(jì)算得到所有專(zhuān)利技術(shù)得分,具體的步驟如下:

步驟一:假設(shè)共有a項(xiàng)專(zhuān)利,b項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo),xij表示第i項(xiàng)專(zhuān)利第j個(gè)指標(biāo)的原始數(shù)值,構(gòu)成原始數(shù)據(jù)矩陣(xij)a×b。

步驟三:計(jì)算各項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差:

(1)

步驟四:計(jì)算各項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的變異系數(shù):

(2)

步驟五:計(jì)算各項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重:

(3)

步驟六:計(jì)算各項(xiàng)專(zhuān)利的技術(shù)得分:

qi=eij*wj

(4)

第i項(xiàng)專(zhuān)利的得分qi越高,表征該項(xiàng)技術(shù)具備越高的復(fù)雜原創(chuàng)性、前沿影響性、市場(chǎng)應(yīng)用性和戰(zhàn)略輻射性。因此,本文借鑒Noh等[20]的做法,將得分排名前5%的專(zhuān)利確定為該領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)鍵核心技術(shù)。

2.2 關(guān)鍵核心技術(shù)短板研判

2.2.1短板指數(shù)構(gòu)建

本文結(jié)合唐恒等[21]的觀點(diǎn),認(rèn)為某個(gè)創(chuàng)新主體的技術(shù)短板是指其技術(shù)發(fā)展水平與世界一流水平存在著技術(shù)差距。對(duì)于這種創(chuàng)新主體之間的技術(shù)差距性,董坤等[8]認(rèn)為主要包括了數(shù)量差距和質(zhì)量差距兩個(gè)方面?；诖?本文從技術(shù)數(shù)量和技術(shù)質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面構(gòu)建技術(shù)短板指數(shù),研判某個(gè)創(chuàng)新主體在哪些關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域存在短板問(wèn)題。其中,技術(shù)數(shù)量短板指數(shù)主要衡量某個(gè)國(guó)家或地區(qū)在某個(gè)技術(shù)領(lǐng)域擁有的專(zhuān)利數(shù)量與所有國(guó)家或地區(qū)中擁有的最大專(zhuān)利數(shù)量之間的相對(duì)差距;技術(shù)質(zhì)量短板指數(shù)主要衡量某個(gè)國(guó)家或地區(qū)在某個(gè)技術(shù)領(lǐng)域擁有的專(zhuān)利質(zhì)量與所有國(guó)家或地區(qū)中擁有的最大專(zhuān)利質(zhì)量之間的相對(duì)差距。具體的計(jì)算公式如下:

(5)

(6)

其中,α表示技術(shù)領(lǐng)域;Pα表示某個(gè)國(guó)家或地區(qū)在α領(lǐng)域的技術(shù)數(shù)量短板指數(shù),pTOP表示全球所有國(guó)家或地區(qū)在α領(lǐng)域擁有的最大專(zhuān)利數(shù)量,pc表示某個(gè)國(guó)家或地區(qū)在α領(lǐng)域擁有的專(zhuān)利數(shù)量;Qα表示某個(gè)國(guó)家或地區(qū)在α領(lǐng)域的技術(shù)質(zhì)量短板指數(shù),qTOP表示全球所有國(guó)家或地區(qū)在α領(lǐng)域擁有的最大專(zhuān)利質(zhì)量,qc表示某個(gè)國(guó)家或地區(qū)在α領(lǐng)域擁有的專(zhuān)利質(zhì)量。針對(duì)于某個(gè)國(guó)家或地區(qū)在某個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利數(shù)量,采用該技術(shù)領(lǐng)域包含的所有專(zhuān)利數(shù)量之和來(lái)測(cè)算;針對(duì)于某個(gè)國(guó)家或地區(qū)在某個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利質(zhì)量,采用前文測(cè)算出的該技術(shù)領(lǐng)域包含的所有專(zhuān)利質(zhì)量得分之和來(lái)測(cè)算。

2.2.2研判標(biāo)準(zhǔn)

本文根據(jù)技術(shù)短板的內(nèi)涵,將技術(shù)數(shù)量短板指數(shù)和技術(shù)質(zhì)量短板指數(shù)的測(cè)算結(jié)果分成3種類(lèi)型,如表1所示。

表1 關(guān)鍵核心技術(shù)短板研判標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)表1可知,當(dāng)Pα=1時(shí),說(shuō)明某個(gè)國(guó)家或地區(qū)在α領(lǐng)域沒(méi)有任何專(zhuān)利布局,與世界一流水平存在著非常大的技術(shù)差距,故屬于關(guān)鍵核心技術(shù)短板;當(dāng)0

2.3 “卡脖子”技術(shù)甄別

2.3.1甄別矩陣構(gòu)建

針對(duì)于關(guān)鍵核心技術(shù)短板而言,創(chuàng)新主體可以采取技術(shù)自主研發(fā)、技術(shù)替代、技術(shù)引進(jìn)再吸收等方式進(jìn)行攻關(guān),從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破?；贚ee等[22]的研究,某個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量反映了相應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)的豐富程度,專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量增長(zhǎng)越快就越有可能實(shí)現(xiàn)該技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新突破。此外,Tushman和Anderson[23]的研究表明,相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的交叉應(yīng)用也有可能帶來(lái)顛覆式創(chuàng)新。因此,對(duì)于某個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)短板而言,如果能夠保持快速的創(chuàng)新速度和相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)的交叉應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)技術(shù)短板突破的可能性就越大,從而被世界一流國(guó)家或地區(qū)“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)性就越低。因此,本文在借鑒已有研究的基礎(chǔ)上[24],從技術(shù)生長(zhǎng)潛力和技術(shù)擴(kuò)張潛力兩個(gè)維度構(gòu)建甄別矩陣,用以分析關(guān)鍵核心技術(shù)短板突破的可能性。具體地,技術(shù)生長(zhǎng)潛力的計(jì)算公式如下:

(7)

(8)

同理,技術(shù)擴(kuò)張潛力的計(jì)算公式如下:

(9)

(10)

2.3.2判定標(biāo)準(zhǔn)

圖3 “卡脖子”技術(shù)甄別矩陣

3 實(shí)證分析:以芯片材料行業(yè)為例

高端芯片是關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略安全的重要領(lǐng)域。針對(duì)產(chǎn)業(yè)上游制造環(huán)節(jié)的芯片材料,中國(guó)尚且缺乏先進(jìn)材料的研發(fā)投資和人才儲(chǔ)備,故面臨著“卡脖子”技術(shù)困境。因此,本文選取芯片材料行業(yè)為研究對(duì)象,基于三階段定量識(shí)別模型發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的“卡脖子”技術(shù)清單,對(duì)中國(guó)擺脫高端芯片“卡脖子”境地,實(shí)現(xiàn)自主可控具有重要推動(dòng)作用。

3.1 芯片材料行業(yè)專(zhuān)利數(shù)據(jù)樣本搜集

本文基于IncoPat專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù),采集全球芯片材料專(zhuān)利數(shù)據(jù)作為實(shí)證研究樣本,采集過(guò)程如下:參考余麗等[25]的研究,從“襯底材料”“光刻膠”“光掩模”“靶材”“封裝材料”等方面設(shè)計(jì)檢索關(guān)鍵詞,專(zhuān)利檢索類(lèi)型為發(fā)明申請(qǐng),截止時(shí)間設(shè)定為2022年12月31日,并借鑒沙銳等[26]的做法,將IPC分類(lèi)號(hào)設(shè)定為最主要的G、H、C和B部(占比97.7%),最終得到33 453條專(zhuān)利數(shù)據(jù)。

3.2 全球芯片材料行業(yè)技術(shù)布局態(tài)勢(shì)

為描繪芯片材料行業(yè)的布局態(tài)勢(shì),本文從技術(shù)流出、流入及二者交互視角對(duì)其全球空間分布情況進(jìn)行分析。從技術(shù)流出視角而言,專(zhuān)利申請(qǐng)的地域分布較為集中,全部的申請(qǐng)人來(lái)自于51個(gè)國(guó)家或地區(qū),而申請(qǐng)數(shù)量超過(guò)1 000件的國(guó)家或地區(qū)只有5個(gè),如表2所示。

表2 全球芯片材料行業(yè)專(zhuān)利申請(qǐng)分布(專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量超過(guò)1 000件)

表2的結(jié)果顯示,日本的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量在全球所占比重高達(dá)39.48%,大幅超過(guò)了其他國(guó)家或地區(qū),具有較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力。中國(guó)位列第二名,專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量占比為23.43%。第三名的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量占比為16.15%,與第四名的韓國(guó)相近,顯著高于位列第五名的德國(guó)。相對(duì)而言,剩余46個(gè)國(guó)家或地區(qū)的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量較為分散,總和占比只有2.58%。

從技術(shù)流入視角而言,全球芯片材料行業(yè)專(zhuān)利主要公開(kāi)于26個(gè)國(guó)家或組織,其中公開(kāi)數(shù)量超過(guò)1 000件的只有6個(gè),如表3所示。

表3 全球芯片材料行業(yè)專(zhuān)利公開(kāi)分布(專(zhuān)利公開(kāi)數(shù)量超過(guò)1 000件)

根據(jù)表3,在日本公開(kāi)的專(zhuān)利數(shù)量占據(jù)了全球的32.48%,表明日本是芯片材料行業(yè)相關(guān)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行專(zhuān)利布局的重點(diǎn)區(qū)域。緊隨其后的是中國(guó),公開(kāi)專(zhuān)利數(shù)量占據(jù)全球25.79%,同樣是該領(lǐng)域重要的目標(biāo)市場(chǎng)。其他公開(kāi)占比按從高到低依次為:美國(guó)(14.56%)、韓國(guó)(11.47%)、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織(6.45%)、德國(guó)(3.95%)。在剩余的20個(gè)國(guó)家或組織公開(kāi)的專(zhuān)利數(shù)量占比僅為5.3%。

綜合技術(shù)流出和流入視角,全球芯片材料領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)—公開(kāi)流向如圖4所示,左側(cè)為申請(qǐng)國(guó)別,右側(cè)為公開(kāi)國(guó)別。結(jié)果顯示,對(duì)于專(zhuān)利技術(shù)表現(xiàn)突出的日本、中國(guó)和美國(guó)而言,中國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)人最傾向在本國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利,日本次之,而美國(guó)約有1/2的專(zhuān)利流入到其他國(guó)家或組織進(jìn)行公開(kāi)。顯然,美國(guó)更加重視芯片材料技術(shù)的全球化布局。

圖4 全球芯片材料行業(yè)專(zhuān)利申請(qǐng)—公開(kāi)流向

3.3 中國(guó)芯片材料行業(yè)“卡脖子”技術(shù)

3.3.1全球關(guān)鍵核心技術(shù)

本文采用信息量權(quán)重法算出各指標(biāo)權(quán)重,如表4所示。其中,復(fù)雜原創(chuàng)性、前沿影響性、市場(chǎng)應(yīng)用性、戰(zhàn)略輻射性四個(gè)維度的權(quán)重分別為20.54%、33.08%、20.71%、25.68%。對(duì)于細(xì)分出的測(cè)度指標(biāo),權(quán)重按照從高到低依次為:PCT申請(qǐng)(16.16%)、年均被引次數(shù)(14.48%)、被引證次數(shù)(13.29%)、引證次數(shù)(10.60%)、布局國(guó)家數(shù)(9.24%)、同族專(zhuān)利數(shù)(8.67%)、被引證國(guó)別數(shù)(7.77%)、權(quán)利要求數(shù)(5.31%)、技術(shù)覆蓋范圍(5.19%)、發(fā)明人數(shù)(4.75%)、申請(qǐng)人類(lèi)型(2.35%)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)分類(lèi)數(shù)(2.20%)。

表4 關(guān)鍵核心技術(shù)篩選指標(biāo)權(quán)重

表5展示了全球芯片材料行業(yè)專(zhuān)利技術(shù)得分。美國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)得分表現(xiàn)突出,包攬了全球得分前20名專(zhuān)利中的10項(xiàng),其中獲得最高分的專(zhuān)利為“基于激光的材料處理方法和系統(tǒng)”,由美國(guó)IMRA公司于2009年申請(qǐng)。相對(duì)而言,中國(guó)在該行業(yè)的技術(shù)得分有待大幅提高,最高得分的專(zhuān)利只排在了全球第74名。

表5 全球芯片材料行業(yè)專(zhuān)利技術(shù)得分

在此基礎(chǔ)上,本文篩選出1673條關(guān)鍵核心技術(shù)專(zhuān)利。按照專(zhuān)利的申請(qǐng)人國(guó)別分布,對(duì)不同區(qū)域?qū)?yīng)的專(zhuān)利數(shù)量占比進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果如表6所示。

表6 全球芯片材料行業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)分布

在芯片材料行業(yè)中,美國(guó)和日本以擁有645條關(guān)鍵核心技術(shù)專(zhuān)利位居全球第一,共占據(jù)了全球75%的關(guān)鍵核心技術(shù)。其中,美國(guó)擁有的關(guān)鍵核心技術(shù)專(zhuān)利占其所有專(zhuān)利數(shù)量的比重更是達(dá)到了12.25%,表現(xiàn)十分搶眼。緊隨其后的是德國(guó)和韓國(guó),關(guān)鍵核心技術(shù)專(zhuān)利數(shù)量分別占到全球的6.10%、5.23%。中國(guó)以58條關(guān)鍵核心技術(shù)專(zhuān)利位居第五名,對(duì)比其龐大的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量,關(guān)鍵核心技術(shù)專(zhuān)利占比僅為0.69%,遠(yuǎn)低于其他國(guó)家。由此可初步判斷,中國(guó)在芯片材料行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新方面存在較大的進(jìn)步空間。

3.3.2中國(guó)關(guān)鍵核心技術(shù)短板

本文基于技術(shù)數(shù)量短板指數(shù)和技術(shù)質(zhì)量短板指數(shù)測(cè)算結(jié)果,發(fā)現(xiàn)81項(xiàng)中國(guó)芯片材料行業(yè)的關(guān)鍵核心技術(shù)短板,根據(jù)專(zhuān)利內(nèi)容和芯片材料技術(shù)要點(diǎn)對(duì)各技術(shù)進(jìn)行命名,由此得到表7。

表7 中國(guó)芯片材料行業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)短板

由表7可知,中國(guó)芯片材料行業(yè)在B22F(金屬表面處理技術(shù))、C01G(金屬及其化合物相關(guān)技術(shù))、C03B(硅酸鹽玻璃制造技術(shù))等64個(gè)技術(shù)領(lǐng)域完全沒(méi)有關(guān)鍵核心技術(shù)布局,面臨著技術(shù)短板問(wèn)題。此外,在H01L(半導(dǎo)體器件制備技術(shù))、C30B(單晶材料制備技術(shù))、G01N(檢測(cè)和測(cè)量技術(shù))等17個(gè)技術(shù)領(lǐng)域,無(wú)論是關(guān)鍵核心技術(shù)的數(shù)量還是質(zhì)量上,都與世界一流創(chuàng)新主體之間存在著差距。因此,這81項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域涉及的技術(shù)節(jié)點(diǎn)有可能成為被他國(guó)或地區(qū)封鎖壟斷的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是未來(lái)中國(guó)芯片材料行業(yè)技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)方向。

3.3.3中國(guó)“卡脖子”技術(shù)

基于芯片材料行業(yè)研發(fā)創(chuàng)新發(fā)展情況[27],并保證所有專(zhuān)利數(shù)據(jù)測(cè)算的完整性,本文測(cè)算出81項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)短板近10年的技術(shù)生長(zhǎng)潛力和技術(shù)擴(kuò)張潛力,甄別矩陣四象限散點(diǎn)圖如圖5所示。

圖5 中國(guó)芯片材料行業(yè)“卡脖子”技術(shù)甄別矩陣

根據(jù)圖5展現(xiàn)的結(jié)果,G01R(測(cè)量電或磁變量技術(shù))、C01G(金屬及其化合物相關(guān)技術(shù))、C09D(新型涂料制備技術(shù))等41項(xiàng)技術(shù)生長(zhǎng)潛力和擴(kuò)張潛力表現(xiàn)較好,說(shuō)明存在著較大的技術(shù)突破可能性,中國(guó)可以采取技術(shù)自主研發(fā)、技術(shù)替代、技術(shù)引進(jìn)再吸收等方式實(shí)現(xiàn)攻關(guān)。因此,這41項(xiàng)技術(shù)位于第一象限,不屬于“卡脖子”技術(shù)。

B81C(微電子制造技術(shù))、G01F(流體介質(zhì)計(jì)量技術(shù))、G01J(光譜技術(shù))、G06K(計(jì)算機(jī)視覺(jué)識(shí)別技術(shù))4項(xiàng)技術(shù)的擴(kuò)展?jié)摿Ρ憩F(xiàn)一般,但其技術(shù)生長(zhǎng)潛力表現(xiàn)較好,說(shuō)明其具有較強(qiáng)的創(chuàng)新速度,未來(lái)也具有一定的技術(shù)突破可能性。B29C(塑料成型技術(shù))、C09K(功能材料制備技術(shù))、C22B(冶金工藝技術(shù))、H01F(磁性材料技術(shù))、H02G(電氣安裝技術(shù))5項(xiàng)技術(shù)的生長(zhǎng)潛力表現(xiàn)一般,但其技術(shù)擴(kuò)張潛力表現(xiàn)較好,說(shuō)明其在綜合應(yīng)用相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)方面表現(xiàn)較好,未來(lái)也可能實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的顛覆性創(chuàng)新突破。因此,這9項(xiàng)技術(shù)位于第二和第四象限,屬于潛在“卡脖子”技術(shù)。

剩余的B82B(納米材料技術(shù))、C08L(高分子材料改性技術(shù))、H01L(半導(dǎo)體器件制備技術(shù))等31項(xiàng)技術(shù)生長(zhǎng)潛力和擴(kuò)張潛力均表現(xiàn)較差,短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的可能性較小,被其他創(chuàng)新主體“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)較大。因此,這31項(xiàng)技術(shù)位于第三象限,屬于嚴(yán)重“卡脖子”技術(shù)。

進(jìn)一步地,本文借鑒楊大飛等[14]的驗(yàn)證方法,將識(shí)別出的“卡脖子”技術(shù)清單與《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》《新時(shí)期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄(2019版)》以及《科技日?qǐng)?bào)》羅列的35項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)進(jìn)行比較。結(jié)果顯示,當(dāng)前中國(guó)芯片材料行業(yè)亟待攻克的“光刻膠及配套材料”“高端光刻機(jī)光學(xué)鏡頭”“高端靶材”“掃描電子顯微鏡”“超精密拋光工藝材料”等技術(shù)與本文所發(fā)現(xiàn)的C09K(功能材料制備技術(shù))、G01J(光譜技術(shù))、C08L(高分子材料改性技術(shù))、B81C(微電子制造技術(shù))、H01L(半導(dǎo)體器件制備技術(shù))等40項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)相一致。這意味著,本文提出并應(yīng)用的三階段定量識(shí)別模型較為科學(xué),最終識(shí)別出的“卡脖子”技術(shù)清單較好地反映出中國(guó)芯片材料行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。

4 結(jié)論與討論

本文基于“關(guān)鍵核心技術(shù)篩選—關(guān)鍵核心技術(shù)短板研判—‘卡脖子’技術(shù)甄別”的分析邏輯,構(gòu)建出“卡脖子”技術(shù)三階段定量識(shí)別模型,并選取芯片材料行業(yè)為例開(kāi)展了進(jìn)一步的實(shí)證研究。得到了如下的主要結(jié)論:

第一,設(shè)計(jì)了“復(fù)雜原創(chuàng)性—前沿影響性—市場(chǎng)應(yīng)用性—戰(zhàn)略輻射性”四維關(guān)鍵核心技術(shù)篩選指標(biāo)評(píng)價(jià)體系?；陉P(guān)鍵核心技術(shù)的屬性特征出發(fā),本文從復(fù)雜原創(chuàng)性、前沿影響性、市場(chǎng)應(yīng)用性和戰(zhàn)略輻射性四個(gè)維度,細(xì)分出發(fā)明人數(shù)、技術(shù)覆蓋范圍、引證次數(shù)、權(quán)利要求數(shù)、被引證次數(shù)、年均被引次數(shù)、申請(qǐng)人類(lèi)型、PCT申請(qǐng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)分類(lèi)數(shù)、同族專(zhuān)利數(shù)、布局國(guó)家數(shù)、被引證國(guó)別數(shù)12個(gè)測(cè)度指標(biāo),并結(jié)合信息量權(quán)重法篩選出目標(biāo)行業(yè)的關(guān)鍵核心技術(shù)。

第二,建立了“技術(shù)數(shù)量短板—技術(shù)質(zhì)量短板”兩維關(guān)鍵核心技術(shù)短板研判指數(shù)模型?；诩夹g(shù)短板問(wèn)題的內(nèi)涵要求,本文從數(shù)量和質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面構(gòu)建出技術(shù)短板指數(shù)模型,測(cè)度分析得出目標(biāo)國(guó)家或地區(qū)相較于世界一流水平的關(guān)鍵核心技術(shù)短板。

第三,構(gòu)造了“技術(shù)生長(zhǎng)潛力—技術(shù)擴(kuò)張潛力”兩維“卡脖子”技術(shù)甄別矩陣?；凇翱ú弊印奔夹g(shù)難以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)突破的關(guān)鍵特性,本文從技術(shù)生長(zhǎng)潛力和技術(shù)擴(kuò)張潛力兩個(gè)方面構(gòu)造出甄別矩陣,以科學(xué)分析關(guān)鍵核心技術(shù)短板突破的可能性,從而甄別出真正的“卡脖子”技術(shù)。

第四,識(shí)別出中國(guó)芯片材料行業(yè)9項(xiàng)潛在“卡脖子”技術(shù)和31項(xiàng)嚴(yán)重“卡脖子”技術(shù)清單。本文以芯片材料專(zhuān)利數(shù)據(jù)為樣本,實(shí)證發(fā)現(xiàn)中國(guó)在該行業(yè)擁有數(shù)量較多的專(zhuān)利,但高質(zhì)量的關(guān)鍵核心技術(shù)相對(duì)缺乏,并進(jìn)一步基于提出的三階段定量識(shí)別模型,識(shí)別出40項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)。其中,31項(xiàng)嚴(yán)重“卡脖子”技術(shù)主要涉及納米材料技術(shù)、高分子材料改性技術(shù)、半導(dǎo)體器件制備技術(shù)等領(lǐng)域;9項(xiàng)潛在“卡脖子”技術(shù)主要涉及微電子制造技術(shù)、流體介質(zhì)計(jì)量技術(shù)、塑料成型技術(shù)、功能材料制備技術(shù)等領(lǐng)域。

總體而言,本文提出的專(zhuān)利視域下三階段識(shí)別模型,考慮到了關(guān)鍵核心技術(shù)短板的突破可能性,彌補(bǔ)了現(xiàn)有基于專(zhuān)利數(shù)據(jù)開(kāi)展“卡脖子”技術(shù)定量識(shí)別方法的不足,使得對(duì)“卡脖子”技術(shù)的識(shí)別研究更為系統(tǒng)科學(xué)。因此,本文的研究結(jié)論具有一定的理論和實(shí)踐意義,理論上可以為后續(xù)開(kāi)展“卡脖子”技術(shù)識(shí)別提供方法借鑒,實(shí)踐上可以為中國(guó)加快推進(jìn)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)提供決策參考。未來(lái),可以在技術(shù)生長(zhǎng)潛力和擴(kuò)展?jié)摿A(chǔ)上,進(jìn)一步拓展對(duì)關(guān)鍵核心技術(shù)短板突破可能性的測(cè)度矩陣,從而深化“卡脖子”技術(shù)的定量識(shí)別方法。