第一章 创新经济学：科技创新促进产业链安全与效率

科技进步以及冷战后国际竞争大幅缓和，共同造就了过去几十年的国际产业链分工格局。虽然生产效率因序列生产与网络协作而提升，但是产业链安全问题也逐步凸显。具体而言，产业链风险有两个来源：一是自然灾难，例如地震等；二是国际竞争。这两类风险都带有不可抗力甚至不可预知的属性。因此，所谓产业链安全，并非是指完全杜绝风险，而是指具备消化风险冲击的能力，或者说在风险发生后恢复正常生产的能力。

从自然灾难层面看，链条越长、节点越多，产业链越脆弱，受到冲击后恢复原状的能力越差，因此缩短产业链是提升产业链安全的必要条件，这需要付出一些效率的代价。国际竞争会中断原有的序列生产，短期内没有赢家，但在中长期内，产业链上不可替代性较强的国家，有能力通过与其他节点形成新的网络连接而恢复生产，不可替代性较弱的国家有被边缘化甚至被生产网络移除的风险而难以恢复生产。政策应对的重点应放在国际竞争的风险上：一方面，不可预知的自然灾难通常持续的时间较短；另一方面，国际合作可以大幅缓解自然灾难对产业链的威胁。

根据全球价值链分析，中国在全球产业链分工中的位置呈现两个特点：从网络协作的角度看，中国已经取代日本成为全球三大贸易中心节点之一，在产成品贸易方面的优势超过了美国和德国；从序列生产的角度看，中国整体偏下游，美国、日本等国位于中上游。中国的优势行业主要集中在低技术制造业领域，可能会面临贸易摩擦造成的横向风险，其本质是“去中心化”；劣势行业主要集中在石油等初级产品，以及半导体等中高技术领域，可能会面临断供造成的纵向风险，其本质是“卡脖子”问题。

无论是横向风险，还是纵向风险，应对的关键都在于科技进步。考虑到“系统重要性”和“发展前景广阔”两个维度后，我们认为分析重点应聚焦在半导体、软件等数字经济，储能、氢能、碳捕捉等绿色经济，以及医药、农业等生物经济三大领域。这三大领域的分析表明，产业价值链和研发链是高度相关的，价值链中不可替代性越强的环节，基本上也是研发强度越高的环节。这意味着，只有通过加速科技创新的方式，才能提升一国在产业链中的不可替代性，才有利于提升产业链安全度，从这个层面看，效率与安全是一致的。

即便没有国际竞争，我国要实现中长期增长目标，也需要提高研发投入强度。我们测算，未来15年我国TFP（全要素生产率）增速需要维持在2.5%~3%，相比于过去10年需要提高0.4~0.9个百分点，由此需要将研发投入强度由当前的2.4%提升至约3.4%。因此，无论是从国际竞争还是国内增长的角度看，均需要加速科技进步，而政策干预则是加速科技创新的必由之路。

伴随着制造和物流方面的科技进步，早期的产品贸易逐步发展成产业链贸易。产业链分工虽然带来了效率的提高，但伴随着环节的增多，整个产业链以及经济的脆弱性开始显现。新冠肺炎疫情的冲击加速暴露了这个问题，促使各国开始高度关注产业链安全问题。对中国而言，产业链风险的显著暴露在时间上要更早一些，2018年的贸易摩擦已经凸显了产业链安全的重要性。目前，各国在应对产业链安全问题时，似乎达成了一个共识，即有必要缩短产业链，提高本土化产能，以一定的效率损失为代价来换取安全。

这样宏观视角的看法，事实上是认为效率与安全不可兼得。不过，从微观层面看，产业链分工的一个重要基础是“温特制”，这种生产模式将原本在单个企业内的生产环节，拆散到了不同企业、地区甚至国家间进行，并由此形成了全新的分工方式和生产体系。青木昌彦在研究美国新经济时认为，美国正是依靠以“温特制”为代表的新产业组织形式，扭转了美国企业对日本公司的竞争劣势，并创造了20世纪90年代中后期美国经济持续高速增长的奇迹。

不过，对于具有“温特制”特点的行业而言，各个环节在产业链分工中的不可替代性并不一样，研发是整个产业链的核心，也是不可替代性最强的环节。企业若占据了上游研发环节，便能在很大程度上占据整个产业链的主导地位，不可替代性较弱的其他环节居于为核心环节进行生产配套的从属位置。因此，从微观层面的“温特制”看，提升产业链安全度的关键在于提高企业自身在产业链中的不可替代性。这意味着效率与安全并非不可兼得，关键在于加强研发与科技创新。

问题在于，同样是对产业链安全问题的观察，上述两个视角对效率与安全关系的认识却不尽相同。那么，如何理解这种差别？这是否意味着不应该对产业链安全问题进行笼统的分析，而是应该区分不同类型？如何衡量产业链不同环节的不可替代性？为什么说科技创新能力决定了不可替代性的强弱？创新是怎样产生的，如何通过加速科技创新的方式来提升产业链安全性？在本章中，我们尝试对这些问题进行一些探讨。

产业链安全的内涵：提升不可替代性

理论上来讲，产业链分工既可以在国内展开，也可以在国际展开，因而产业链安全也可以从国内生产和国际贸易两个视角去讨论。但从现实层面看，国内外对产业链安全的关注主要是从国际贸易角度展开的。2021年6月，美国白宫在供应链安全审查报告中明确表示：对产业链安全的担忧主要来自对海外原材料供应和他国制造业生产的依赖。国内方面，每年发表的中文文献中与“产业链安全”相关的论文数量也与中国进出口占全球的比重高度相关。因此，本章也将从国际贸易视角对产业链安全问题展开讨论。

全球产业链特点：序列生产与国际协作

当前全球产业链已形成了以序列生产和国际协作为特点的复杂生产结构。对比过去20年间的全球贸易流向图（见图1.1），各经济体参与全球贸易分工的程度不断提高，全球贸易网络日益复杂，中国也在这一过程中取代日本，成了全球贸易网络的亚洲中心。

注：贸易流向图中体现了超过50亿美元（以2000年美元不变价计）的双边贸易，任意一条曲线代表按顺时针方向上游节点出口商品至下游节点。节点大小代表经济体的总出口金额，曲线粗细代表双边贸易量的大小。

资料来源：基础数据来源参考《总贸易核算法：官方贸易统计与全球价值链的度量》（王直等，2015年），ADB MRIO（亚洲开发银行多区域投入产出表）数据库，中金研究院。

这一产业分工特点主要是由技术进步和国际关系缓和共同推动形成的。技术进步方面，最重要的是物流成本下降和以“温特制”为代表的新制造模式的普及。物流成本下降使得资源的全球化配置和跨国协作生产成为可能。货物贸易出口占全球GDP的比重在提升。“温特制”使得跨企业的序列生产成为技术密集型行业的普遍生产模式。在这两个因素的共同影响下，全球产业链分工日益细化，全球价值链（GVC）被不断拉长（见图1.2）。

注：全球价值链中的价值链生产长度指商品生产从原始要素投入到最终产品的过程在不同国家和地区之间的生产阶段数，反映了生产过程的复杂程度。

资料来源：ADB MRIO数据库，中金研究院。

国际关系方面，“二战”后尤其是冷战后，地缘政治冲突缓和，为各类贸易协定的签订创造了良好的国际环境，使得全球范围内关税水平大幅下降，降低了物资跨国流动的成本。不同地区市场的连接创造了全球一体的新产品和劳动力市场，又进一步促进了全球产业分工的深化。尤其是在2001年中国加入WTO（世界贸易组织）之后，更是深度改变了全球和区域的贸易与分工态势，各国协作的网络化生产日益复杂。

产业链风险的来源及安全的内涵

伴随国际分工日益深化，产业链也面临着各类风险的冲击。拜登政府将产业链风险的来源界定为“全球流行病、网络攻击、气候冲击和极端天气、恐怖袭击、地缘政治和经济竞争，以及其他会降低美国关键制造能力、对关键商品与产品和服务的可用性和完整性造成影响的因素”。归纳起来，产业链风险主要可以分为如下两类。

一是自然灾难冲击序列生产，任一环节中断都将导致整个生产过程难以完成。例如，2011年3月，日本东北部发生9.0级地震，而该地区也是全球重要的硅晶圆生产基地，地震导致多家晶圆工厂减产甚至关闭，引发了半导体市场的短期价格波动，当月全球集成电路销售价格环比上涨约8%，闪存价格环比上涨近25%。再如，新冠肺炎疫情暴发以来，海运行业受到严重干扰。美国西海岸港口拥堵严重，这背后既有美国货币罕见高增长带来的进口需求大幅增长的影响，也有疫情导致清关效率下降的影响。大拥堵使得集装箱航运班轮的准班率大幅降低，推动了运价攀升，对全球产业链的正常运转造成了较大负担。

二是国家竞争破坏网络协作，导致某一国所处的生产节点被迫与其他节点发生连接重构，国际协作网络受到人为冲击而影响了原有的生产效率。原本是协作关系的国家之间，一旦出现贸易壁垒、科技封锁、原料禁止进出口等情况，将对产业链的原有生产模式造成巨大冲击，这一风险在大国竞争的背景下尤为突出（见图1.3）。

注：美元计价；2019年之前的数据来自IMF（国际货币基金组织）；2021年中国实际GDP增速预测来自中金公司研究部宏观团队；2020—2035年美国实际GDP增速预测来自美国CBO（国会预算办公室）；2022—2035年中国实际GDP增速估算来自《A股十年不涨，未来十年会涨吗？》（谢超、李瑾等，2019年8月）。

资料来源：万得资讯，美国CBO，中金研究院。

在识别了产业链风险的两类来源之后，那么产业链安全的内涵是什么？是完全规避风险的发生，还是具备应对风险的能力？在某种程度上，前述两类产业链风险都是不以人的主观意志为转移的。自然灾难通常具有不可抗力，很多时候难以预知、难以完全避免。大国竞争同样有其必然性，随着两个大国的经济实力逐渐接近，竞争增加难以避免。既然产业链风险的出现不可避免甚至不可预知，那么产业链安全的内涵不在于完全避免风险的发生，而在于消化风险冲击的能力。问题是，面对自然灾难和国际竞争两种风险，应该把消化风险的能力重点放在哪个方面？消化哪种风险冲击，对于产业链安全而言更重要？

如果是应对自然灾难更重要，那么效率与安全确实可能存在取舍问题，按照阿西莫格鲁等人（Acemoglu et al.，2010）的研究，产业链节点越多、结构越复杂，受到冲击后消化风险的能力可能越弱，恢复原状的速度可能越慢。因此，从这个角度去谈提升产业链安全，适当地缩短产业链长度具有一定的合理性，这有利于增强整个产业链应对自然灾难事件时的弹性。

不过，相比于自然灾难，我们认为国际竞争风险更值得重视，主要原因有两点。一是自然灾难持续的时间通常相对短暂。例如，虽然日本地震对半导体价格造成了冲击，但是过了地震发生的3月份，价格冲击基本上消退了；1918年史无前例的美国大流感，基本上流行了3年就结束了。相比之下，重大的国际竞争通常持续时间比较长。二是在自然灾难的冲击下，如果各国密切合作，则可以尽可能地缩短冲击的时间长度，降低危害程度。反之，即便没有自然灾难，单是国际竞争就足以导致整个产业链中断。

国际竞争造成的产业链风险，短期来看似乎各环节没有赢家，因为各环节少了彼此的通力合作都无法完成序列生产；但从中长期来看，对各环节的影响是有差别的。原因是：一方面，各环节在产业链上的不可替代性不同；另一方面，产业链分工的特点不只有序列生产，还有网络协作。占据着不可替代性较强环节的国家，有能力通过逐步与其他生产节点建立新的联系而恢复生产。作为竞争的另一方，也即占据着不可替代性较弱环节的国家，则可能会逐步被产业链边缘化，甚至可能最终会被产业链移除而迟迟无法恢复生产。

如前所述，产业链安全是指风险冲击发生后恢复生产的能力，这意味着提升产业链安全也即提升一国在产业链中的不可替代性。接下来我们将聚焦国际竞争造成的产业链风险，考察中国在各产业链中的不可替代性。首先要明确的问题是，如何衡量一国在产业链分工中的不可替代性的强弱？到底哪些行业是中国的优势行业，哪些行业是中国的劣势行业？这些行业是否面临着不同的产业链风险？

“去中心化”：低技术行业面临横向风险

中国已成为全球最大的产成品输出国

加入WTO以来，中国已成长为全球最大的出口国，从产品类型来看，中国在出口贸易中的优势主要集中在产成品出口（见图1.4）。2000—2019年，中国整体出口占全球出口的比例从4.0%大幅提升到13.7%，其中2019年中国产成品出口占全球产成品出口的比例为16.4%，高于同期的总出口占比。分行业来看，中国四位HS编码的1242个细分行业的出口占比中位数，也从2.5%增加到了11.1%。但如果从初级产品、低技术制造业、中高技术制造业三大类行业来看（见图1.5），中国的主要优势集中在低技术制造业。这也显示出，认为中国在初级产品领域占据优势的观点可能是站不住脚的。实际上，2019年美国在包含矿产在内的初级产品的出口占比（9.4%）远远领先中国的出口占比（2.1%）。

注：产成品指的是被直接进口国吸收的最终商品出口。根据全球价值链的分析框架，可以将一国总出口分解为产成品出口、中间产品出口等部分。贸易流向图中体现了超过50亿美元（以2000年美元不变价计）的双边贸易，任意一条曲线代表按顺时针方向上游节点出口商品至下游节点。节点大小代表经济体的总出口金额，曲线粗细代表双边贸易量的大小。

资料来源：基础数据来源参考《总贸易核算法：官方贸易统计与全球价值链的度量》（王直等，2015年），ADB MRIO数据库，中金研究院。

注：出口占比=该国该类货物出口金额/全球该类货物出口金额。

资料来源：UN Comtrade（联合国商品贸易统计数据库），中金研究院。

中国的优势主要在于低技术制造业

无论是从相对的RCA（显示性比较优势指数）指标还是绝对的出口占比指标来看，中国当前的优势都主要在于低技术制造业。2019年中国在初级产品、低技术制造业、中高技术制造业的RCA指标分别为0.22、1.27和1.11，在全球出口的占比分别是3.0%、17.4%和15.3%。进一步看两位HS编码的97个细分行业的RCA指标，在18个初级产品细分行业，2000年中国RCA大于1的有8个，到2019年就仅剩3个，而且与大豆等农产品安全相关的重点领域和与矿产安全相关的重点领域的RCA指标不到0.2，初级产品不是中国具有比较优势的产业。在58个低技术制造行业中，2019年中国有16个低技术细分行业的RCA大于2.5，有34个细分行业大于1，显示出中国在低技术制造业方面具有较强的比较优势。在21个中高技术制造业中，中国整体而言竞争力并不突出，只有8个行业的RCA指标大于1。其中，中国在乐器、电机电器设备、铁道电车等行业比较优势最为突出；在航空器、药品、化妆制品、汽车等领域没有比较优势，过去20年未得到显著改善。

97类细分行业的绝对占比指标也显示出中国当前的主要优势在低技术制造业。在18个初级产品细分行业中，2019年中国出口占比最高的为动物皮毛等其他动物产品，且占比仅为22%。在58个低技术制造行业中，2019年中国在28个行业的出口占比超过20%，在6个行业的出口占比超过50%，其中在羽毛羽绒制品、雨伞等产品的出口占比更是高达或者接近80%（见图1.6）。在21个中高技术制造业中，中国的出口占比也并不突出，其中出口占比最高的乐器及其零件也仅为25%。

注：出口占比=该国该类货物出口金额/全球该类货物出口金额。

资料来源：UN Comtrade，中金研究院。

总的来看，中国在出口贸易中的比较优势主要集中在低技术制造业。但目前处于优势地位并不意味着这些产业没有风险，事实上这些优势行业正面临着来自逆全球化造成的横向风险。如前所述，中国在这些低技术制造业领域占据全球贸易的中心环节，因此贸易摩擦下的横向风险本质是“去中心化”，即减少对中国这个贸易中心节点的依赖。其风险的一个重要体现形式是外需及随之而来的产能转移风险。贸易摩擦前后美国对中国进口关税水平见图1.7。

资料来源：PIIE（彼得森国际经济研究所），USTR（美国贸易代表办公室），美国商务部普查局，中金公司研究部宏观团队。

“卡脖子”：部分高技术产业和初级产品面临纵向风险

中国整体位于产业链下游，受上游原材料及关键设备、零部件进口制约

虽然出口视角的分析证明中国占据了全球产成品贸易的中心地位，但从中间品贸易来看（见图1.8），中国在贸易中的优势地位有所下降，而且分工越复杂的中间品优势越弱。全球价值链相对位置指数的分析表明，中国整体在全球产业链中处于下游位置。

注：简单中间品指的是被直接进口国吸收的中间出口；复杂中间品指的是被直接进口国生产、向第三国出口所吸收的中间出口。贸易流向图中体现了超过50亿美元（以2000年美元不变价计）的双边贸易，任意一条曲线代表按顺时针方向上游节点出口商品和服务至下游节点。节点大小代表经济体的总出口金额，曲线粗细代表双边贸易量的大小。

资料来源：基础数据来源参考《总贸易核算法：官方贸易统计与全球价值链的度量》（王直等，2015年），ADB MRIO数据库，中金研究院。

需要说明的是，位置指数只能说明各国在全球产业链分工中距离终端消费者的远近，或者可以大致理解为整体意义上的上下游关系，并非衡量不可替代性的唯一指标。指数越高代表离终端消费者越远（见图1.9），俄罗斯、澳大利亚等国的指数高是因为输出矿产油气资源等原材料，日本和美国的指数较高是由于它们位于中上游的研发等环节。中国位于产业分工下游，进口同时受到基础资源出口国、关键技术出口国和关键设备出口国的制约，有必要结合进口对外依赖程度进一步分析产业链风险。

从总进口占比来看，2019年中国总进口占世界总进口的11.2%，为全球第二大进口国，仅次于美国的14%。从四位HS编码的1242个细分行业看，2019年中国各行业进口占全球总进口比重的中位数为4.0%，比2000年的水平上涨了2.2个百分点。而从初级产品、低技术制造业、中高技术制造业三大行业的分类进口看（见图1.10），2019年中美在全球进口中所占的比重远高于G20（20国集团）中的其他成员，中国对于初级产品的进口占比最高，而美国对低技术、中高技术制造业产品的进口占比都居于首位。值得注意的是，2019年中国的总进口占比高于1242个细分行业进口占比分布的75%分位数。这意味着中国的进口结构呈现出两极分化的特点，即超过75%的细分行业的进口占比低于平均值，而少部分行业对进口的过度依赖大幅抬高了整体的进口风险，有必要对这些行业做进一步的分析。

注：GVC位置指数越高，代表该国在全球价值链越靠近上游。气泡大小代表该国总出口中被国外吸收的国内增加值大小。

资料来源：《总贸易核算法：官方贸易统计与全球价值链的度量》（王直等，2015年），ADB MRIO数据库，中金研究院。

注：进口占比=该国该类货物进口金额/全球该类货物进口金额。

资料来源：UN Comtrade，中金研究院。

筛选进口风险过高的细分行业

我们对进口风险过高的定义包含三个方面，即进口金额、在全球进口的占比、前四大进口来源地集中度。前两个指标越大，说明产业链对外进口风险程度越高，而第三个指标越高，说明对于单一或少数市场的进口风险程度越高，越容易受到国际竞争或自然灾难的影响。最后考虑到中国经济的规模，过滤掉四位HS编码1223个细分行业中进口金额小于20亿美元的行业，筛选出进口风险较高的细分领域。

在207个初级产品细分行业中，共有24个行业被筛选为进口风险过高的领域，行业数目占比11.6%，尤其是石油原油、铁矿、石油气、铜矿等矿产资源行业和大豆等油料作物行业。部分产品（如铁矿、大豆、棕榈油）的进口来源地CR4（行业前四名份额集中度指标）均超过了90%（见图1.11）。

注：2019年数据，圆圈大小代表中国对各类产品的进口值大小；进口占比=该国该类货物进口金额/全球该类货物进口金额。

资料来源：UN Comtrade，中金研究院。

在609个低技术制造细分行业中，只有35个行业被识别为进口风险较高，行业数目占比5.7%，而且主要集中在初级产品的粗加工领域，比如精炼铜及铜合金（见图1.12）。这些行业技术复杂度不高、进口集中度相对较低，因此，单纯从低技术制造领域来看，中国受制于人的概率不大，更关键的是保证上游矿产资源的进口安全。

在407个中高技术制造细分行业中，共有33个被筛选为进口风险较高的细分领域，行业数目占比8.1%，主要集中在高技术领域，例如集成电路、半导体器件、用于制造集成电路和半导体器件的设备等领域的进口风险最为突出，且进口集中度在80%左右（见图1.13）。

综上，中国的劣势行业在于石油、大豆、铁矿石等初级产品，以及集成电路、制造集成电路的设备、机动车辆、药品等中高技术制造业。这些进口风险较高的劣势行业，如果海外断供，则本国相关生产也可能存在中断风险，由于这种风险来自中上游，因此将其称为“纵向风险”，即通常所称的“卡脖子”问题。

注：2019年数据，圆圈大小代表中国对各类产品的进口值大小；进口占比=该国该类货物进口金额/全球该类货物进口金额。

资料来源：UN Comtrade，中金研究院。

注：2019年数据，圆圈大小代表中国对各类产品的进口值大小；进口占比=该国该类货物进口金额/全球该类货物进口金额。

资料来源：UN Comtrade，中金研究院。

产业链安全的创新经济学

以上出口和进口视角的风险，只是有助于识别不同领域中存在的是横向风险还是纵向风险，并不能给出有关如何提升产业链安全的信息。如前所述，从国际竞争角度看，提升产业链安全度的关键在于提高本国在产业链中的不可替代性。问题是，如何衡量不可替代性？通常而言，不可替代性越强的环节，定价能力应该越强。在微观层面的财务指标上，我们认为毛利率比ROE（净资产收益率）更适合衡量定价能力。因为影响ROE的不只是企业本身的不可替代性，还有受经济周期影响的资产周转率、受会计制度影响的净利率，以及代表资本结构的杠杆率。相对而言，毛利率能够较纯粹地体现企业自身的定价能力。

下文中，我们将以毛利率作为不可替代性的衡量指标，以研发强度作为创新能力的衡量指标，分别刻画产业价值链和研发链，以尝试对如何提升产业链安全度进行探讨。需要说明的是，并非所有存在劣势或者风险的行业都需要政策层面的高度关注。例如，从2019年中国进口占该项在全球进口的比重来看，化妆品是22%，药品是6%；从进口来源地的CR4来看，化妆品高达78%，也高于药品的54%。但这并不意味着从政策的角度看，政府要更关注化妆品行业而非药品行业。考虑到各个行业的社会意义不一样，因此没有必要关注所有的风险行业，这样不利于集中资源以提升关键领域的产业链安全。

基于前述各行业的优劣势分析，结合“系统重要性”和“发展前景广阔”两大标准，我们筛选出数字经济、绿色经济和生物经济这三大重点领域。其中，数字经济是未来10年中国经济最具“系统重要性”的领域之一，产业数字化将给众多行业带来深刻变革；绿色经济是碳中和目标下未来40年中国经济的新约束和新机遇，氢能、碳捕捉、储能等新技术、新产业将会有广阔的发展前景；罕见的新冠肺炎疫情凸显了生物经济的系统重要性，在全球气候变暖的大背景下，无论是粮食生产还是防病、治病，生物经济对于人类社会的可持续发展可能越来越重要，AI（人工智能）在预测蛋白质结构上的巨大成功也意味着数字经济的发展可能会大大加速生物经济的发展。

三大领域的启示：产业价值链与产业研发链高度正相关

数字经济：美国通过高研发投入占据产业链的高毛利环节

集成电路和制造半导体的关键设备领域存在比较突出的纵向风险问题。2019年，中国集成电路进口占到全球集成电路进口的37%，光刻机等用于制造半导体器件等的机器设备进口占全球比重高达31%。相比之下，美国半导体行业在全球市场的进出口占比更为均衡，进口风险较低。同时在“用于制造半导体器件或集成电路的机器设备”这一细分领域上，美国出口的全球占比更是高达23%，显示出美国在数字经济核心层的显著优势。

从毛利率刻画的半导体价值链来看（见图1.14），设计、设备和IDM（垂直整合制造）是半导体产业链毛利率最高的三个环节，也是不可替代性最强的三个环节。美国在这三个环节的毛利率和营收均远远领先于其他经济体，这背后是美国在设计、设备以及IDM上领先的研发投入强度。中国的毛利率只在封测这个环节处于领先地位，从整个产业链的角度看，封测是毛利率最低，也即不可替代性最弱的环节。即便是在这个不可替代性最弱的环节，中国领先的毛利率也与中国在该环节领先的研发投入强度相关。此外，代工是中国大陆另外一个研发投入强度领先的领域，但从整个半导体产业链的角度看，代工环节的毛利率仅高于封测，也是一个不可替代性较弱的环节。

注：气泡大小为该国/地区企业在对应行业的总营收规模相对值（中金公司测算）。

资料来源：万得资讯，彭博资讯，IC Insights（半导体市场趋势研究公司），Trendforce（集邦咨询），Digitimes（《电子时报》），中国半导体行业协会，中金公司研究部科技硬件团队。

按照类似的思路，我们对数字经济的另一个重要方面——软件也进行了分析。从产业的价值链和研发链的分析来看，中国软件产业也存在需要提升产业链安全的问题（见图1.15）。在软件行业中，基础设施软件的毛利率最高，不可替代性最强，美国无论是在毛利率的水平，还是整体营收方面均远高于其他经济体，背后的支撑依旧是美国在该环节远超其他经济体的研发投入；应用软件的毛利率位于基础设施和IT（信息技术）服务两者之间，美国在这个方面的毛利率和营收依旧居于领先地位，在研发投入方面更是远超其他经济体。IT服务是毛利率最低、不可替代性最弱的环节，美国在这方面虽然具有一些营收优势，但毛利率水平并不明显高于其他国家，研发投入强度也没有明显优势。

注：选取了彭博资讯软件/技术服务行业中西欧、美国、中国（包含香港和台湾地区）、日本、韩国的2712家公司计算；气泡大小代表营收规模大小。

资料来源：彭博资讯，中金公司研究部计算机软件团队。

绿色经济：研发投入支撑中国目前的领先地位

绿色经济作为一个新兴领域，是当前中国具有一定国际竞争优势的行业，尤其是在光伏和动力电池这两大领域。在半导体光敏领域，中国的全球出口占比为21%，远高于7%的全球进口占比；在蓄电池领域，中国的全球出口占比达28%，是全球进口占比8%的3倍多，其中锂电池出口占全球出口的比重更是高达38%。优势的背后，一个重要原因在于中国在主要环节都维持了较高的研发费用率，从而支撑中国企业占据大的市场份额和享有较高水平的毛利率。在光伏产业链中（见图1.16），中上游制造环节由中国企业主导；仅逆变器环节上，美国、德国仍有一定竞争力，值得一提的是，美国、德国在这个环节的优势依旧是建立在研发投入强度较高的基础上。在动力电池产业链中（见图1.17），中国企业在动力电池各环节的研发投入高于其他地区，也拥有高于其他地区的毛利率水平。

注：根据2020年全球重点国家/地区光伏产业各子行业的2~3家龙头公司计算；气泡大小为该国/地区企业在对应行业的总营收规模相对值（中金公司测算）。EPC为一种工程总承包模式。资料来源：万得资讯，彭博资讯，中金公司研究部电新公用环保团队。

目前的优势地位意味着中国在光伏、新能源电池领域面临的产业链风险与半导体产业不同。短期来看，中国在绿色经济领域面临的主要是出口维度的横向风险，部分发达国家以反倾销、反补贴等借口为由，对中国光伏等绿色产业进行制裁。例如2021年8月，美国在一项共同决议案中，通过了要求获得美国联邦政府资助的项目不得进口中国光伏产品的相关条款。长期来看，绿色经济方兴未艾，实现碳中和更为关键的技术在于储能、氢能、碳捕捉等，在这些对于绿色经济具有战略意义的领域，中国尚未建立起像光伏、新能源电池等领域的优势，而各主要国家都在这些战略领域持续投入研发力量，一旦其他国家在这些领域率先取得突破，中国绿色经济的优势可能会被大幅削弱，出现新的纵向风险。

注：气泡大小为该国/该地区产值的相对值，产值为该国/该区域重点公司对应业务收入；动力电池环节为动力电池业务营业利润率，其他环节为公司整体毛利率；美国动力电池环节选取代表公司为Romeo Power、Proterra。

资料来源：公司公告，万得资讯，中金公司研究部电新公用环保团队。

生物经济：欧美在制种和制药领域的不可替代性较强

总的来看，生物经济的纵向风险不如半导体那么明显，进口风险主要存在于个别领域，比如农业领域的大豆等油料作物和种子，以及医药领域的人用疫苗和医用仪器等。从医药产业的研发链与价值链来看（见图1.18），基本上也是毛利率越高、不可替代性越强的领域，研发投入强度也越高。目前，中国在毛利率较高的制药和器械两个领域的研发投入强度明显落后于美国和欧洲。2020年，美国收入前十大药企的研发投入占营业收入比重高达22.1%，而中国制药收入前十大药企仅为14.3%。在农业领域，除了更多具有化工属性的化肥领域外，其他环节基本上也是毛利率和研发强度正相关。其中，毛利率最高、不可替代性最强的环节是制种。以种植为例（见图1.19），中国在上游制种环节的研发费用率仅为5%左右，远低于美国和欧洲10%~20%的水平，导致我国在该环节的毛利率低、不可替代性较弱。

注：样本为该国家/地区医药行业前十大企业，中国制药行业根据上市公司制药收入排序；作为体量参考，美国制药行业前十大企业营业收入为286.8亿美元；气泡大小代表营收规模大小。

资料来源：万得资讯，彭博资讯，中金公司研究部医药团队。

注：气泡大小为该国/地区企业在对应行业的总营收规模相对值（中金公司测算）。

资料来源：中金研究部农业团队，Phillips McDougall，ETC Group，世界农化网，万得资讯，彭博资讯。

科技创新是提升产业链安全性的关键

上述三大重点领域作为典型的高科技产业，产业价值链与研发链的高度正相关体现出研发驱动的“温特制”特点。除了光伏、新能源电池外，我们在半导体、软件等领域不可替代性较弱的问题，根本原因在于研发投入不足（见图1.20）。事实上，这样一个问题不只存在于高科技领域，也存在于中国具有优势的低技术制造业领域，这是中国制造业存在的普遍问题。中国几乎所有行业的资本投入强度都高于研发投入强度，制造业企业更多通过扩张产能而非提高研发的方式进行竞争。这不仅在一定程度上可能造成资源浪费、低端领域过度竞争，也会导致企业研发投入不足、削弱企业向产业链高端位置提升的动力。因此，提高研发强度、加速科技创新，不只是高科技领域提升产业链安全的需要，也是各行各业的普遍需要。

注：图中为2020年各国上市制造业企业数据，研发（资本）投入强度=研发（资本）投入/销售收入。

资料来源：Factset，中金研究院，中金公司研究部机械团队。

初级产品领域中，中国在石油等重要的原材料方面进口风险较大，存在纵向风险。初级产品通常被认为是自然资源，解决这方面的纵向风险要么通过分散进口源、建立国内库存等经济方式，要么通过非经济方式来解决供应安全问题。事实上，这些措施的效力期偏短，而且效果存疑。美国石油供给安全问题最终是靠技术进步实现的。中国未来解决石油等初级产品的进口风险问题，最终也是要靠绿色能源等方面的技术进步来解决。

如前所述，在中国占据着优势地位的低技术制造业领域，正面临着来自逆全球化造成的横向风险。需要强调的是，2018年以来虽然有一些企业为规避关税将生产线迁移至越南、菲律宾等国家，但是更多的企业仍选择了立足中国战略，这表明单纯的贸易摩擦政策并不足以改变中国的比较优势，这并不是真正具有威胁的横向风险（见图1.21）。真正的横向风险还是在于科技进步。研究表明，美国制造业中平均每增加1个机器人，将会取代3.3名工人的岗位。随着工业机器人的广泛使用，美国制造业已呈现缓慢回流迹象，近10年来制造业投资规模稳定增加（见图1.22）。在此背景下，依靠人口红利占据“世界工厂”位置的发展中国家或面临着出口产能被替代的可能。因此，对中国而言，要在根本上化解低技术产业的横向风险，最重要的还是通过科技进步来提升不可替代性。

资料来源：美国中国商会报告，中金公司研究部宏观团队。

资料来源：万得资讯，中金研究院。

创新经济学：总量、产业与金融

综上所述，所谓国际竞争造成的产业链风险，根本原因在于我国研发投入不足、科创能力偏弱。对此，我们将在第二章中进行详细分析，从学术文献发表、发明专利申请等多个视角来对比分析中国知识创新实力在全球的位置。而要加速中国的科技创新，有两个基本路径：一是吸收先进国家的技术外溢，二是靠自主创新。自中华人民共和国成立以来，一方面，某些国家一直在高技术领域对中国实施诸多限制措施；另一方面，这些国家也需要中国融入全球产业链以提供更有效率的生产。因此，过去几十年对中国的科技创新而言，吸收国外与自主创新一直是并行不悖、互相促进的。

在当前国际竞争背景下，中国面临的技术封锁态势越发严重，从外吸取先进科技成果越发困难。在奥巴马第二个任期，美国对华制裁强度就已大幅提升。特朗普任期内中美贸易摩擦持续升温，美国在芯片等领域加大对于中国企业的打压。即便是拜登上台，这样一个科技上的竞争、封锁态势，也并没有明显缓和的迹象。事实上，国际竞争是由双方实力此消彼长的客观态势决定的，不以人的意志为转移，也意味着科技竞争是大国竞争的关键所在，这进一步说明了寄希望于美国主动缓和对中国的科技封锁是不现实的，或者说如果期望美国缓和对华科技封锁，除非中国能够加速科技进步、降低美国封锁的必要性。

失之东隅，收之桑榆。尽管美国不断扩大对华技术管制的范围和强度，确实对我国继续吸收国外先进技术造成了不利影响，但这反而有可能倒逼中国企业加速自主创新。实证研究表明，科技封锁会促使中国企业在相应领域的专利产出增加。这说明国外的科技封锁不只有“产业链风险”的一面，也在酝酿我国科技进步自发加速的新机遇。

不过，即便没有外部的国际竞争压力，中国要实现中长期的增长目标也需要加强研发投入、加速科技创新。党的十九大通过的《中国共产党章程（修正案）》指出，到中华人民共和国成立一百年时，全面建成社会主义现代化强国。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》针对2035年的远景目标，提出人均国内生产总值达到中等发达国家水平。上述目标意味着我国人均GDP增速在未来很长的历史时期仍需要维持在4%~6%的较高水平。但是，由于我国人口红利渐行渐远、老龄化问题日益加剧，我们预计我国劳动年龄人口在未来30年将处于负增长。同时，由于我国青壮年人口已经在2011年跨过增长拐点处于下降趋势，未来储蓄率也很有可能随之持续下降，这将导致资本积累速度逐步放缓。因此，要实现我国中长期发展目标，我国经济增长将更多依靠科技进步推动的TFP增长。

根据我们的估算，要实现2035年中长期发展目标，我国TFP增速需要维持在2.5%~3%，相比过去10年需提高0.4~0.9个百分点（2010—2020年，我国TFP增速均值约2.1%）。与此同时，对于中高收入国家而言，研发投入强度每提高1个百分点，TFP增速大约提升0.63个百分点（见图1.23）。因此，如果要实现上述TFP增速的提升目标，则需要研发投入强度由当前的2.4%提升至约3.4%。

注：不同收入国家的定义来自世界银行2019年的Natural Resources and Total Factor Productivity Growth in Developing Countries：Testing A New Methodology报告，其中，低收入为人均GDP小于995美元，中低收入为人均GDP 995~3895美元，中高收入为人均GDP 3895~12055美元，高收入为人均GDP大于12055美元。图中“TFP平均增长率”为上述报告测算的2007—2014年不同收入国家组别的TFP增速平均值。

资料来源：World Bank（世界银行），Bravo、Marín（2011），中金研究院。

需要说明的是，由于不同研究者对于相关数据、计算方法等存在不同理解，研发对于TFP乃至经济增长的量化分析确实很难取得没有争议的一致结论。因此，我们的测算结果更宜理解为以定量分析表达一个定性结论，即在当前的人口形势下，提升TFP增速是实现中长期增长目标的必要条件，因此，有必要进一步提高研发投入强度。不过，比上述量化测算更重要的是，如何提升研发投入强度，如何加速科技进步。在这个过程中，政策干预可能需要发挥关键性的作用。理解这一点需要超越传统的自由贸易理论。克鲁格曼在新贸易理论中提出，对于高新技术产业，政府需要采取适当的干预措施，才能有效地促进在该领域的创新，获得长久的竞争优势。

至于应该采取什么样的具体政策，这属于创新经济学的范畴。我们将在第三章到第八章中，结合中国的实际情况对创新经济学进行系统的分析。通常而言，创新的发生需要三个方面的共同作用：一是供给侧的研发资源和人才资源投入，第三章和第四章将分别聚焦这两个主题；二是需求侧的本国需求和国际贸易，这是第五章和第六章重点分析的内容；三是将供给侧和需求侧形成互动关系的创新生态，具体而言又可以分为第七章探讨的区域创新机制，以及第八章探讨的国家创新体系两个层面。以上聚焦于创新经济学的六章内容，再加上对中国创新实力进行刻画的第二章，就构成了本书的总量篇。不过，对于创新经济学的分析只是开始，其目的是指导我们探索产业层面加速科技创新的具体路径。在产业层面，我们分成了两个维度进行探讨。

一方面，探讨需要通过科技创新来提升不可替代性的重点领域，主要包括第九章的半导体、第十章的软件、第十一章的绿色能源、第十二章的医药，以及第十三章的农业。需要说明的是，由于各个行业的产业链位置和科创技术特点不同，因此创新经济学体现在每一章的侧重点可能并不一样。例如，人才对于半导体加速科创而言可能非常重要；但对于软件而言，当务之急可能是创建一个有利于开源的创新生态；国内需求对于中国光伏、新能源电池的崛起发挥了关键作用，但在储能、氢能、碳捕捉等事关未来的战略性技术领域是否依然重要，还需要进一步分析；对于医药而言，在我国商业医保制度不健全的当下，能否利用国外商业保险需求来加速本国的医药进步，是一个值得探讨的问题；对于农业而言，如何加强知识产权保护、提高研发强度，可能是一个亟待破解的重要课题。

另一方面，还需要对制造业和物流两个行业进行专门讨论。如前所述，国际产业链分工得以形成的产业基础，一个是制造业向“温特制”的转型，另一个是物流成本的大幅下降。对于当下的中国而言，制造业规模大、门类全以及物流设施建设比较完善，也是我们能够加速科技创新的重要产业优势。不过，这两个重要的创新支撑，也存在“大而不强”等问题。究竟应该如何看待中国的制造业和物流在创新支撑中的作用，有哪些待补的短板，这两个行业又有什么新机遇来进一步强化其创新支撑作用？这些问题我们将分别在第十四章和第十五章中进行讨论。

上述七章构成了本书的产业篇，主要聚焦于创新经济学在实体产业层面的落地。但由于创新的正外部性，实体资本的内部融资意愿往往是不足的，因此一个通常的看法是需要外部金融支持。问题是，实体资本和金融资本都是逐利的，实体资本的内部融资意愿不足，为什么外部的金融资本有意愿去支持创新？事实上，根据第十六章的分析，关于金融与创新的关系，存在两个“不会自发”的问题，解决这两个问题首先需要提高金融资本投资创新的预期回报率。要实现这个目的，有两个基本方式：一是提高创新企业的内在价值，例如第十七章将探讨有利于科创的会计制度；二是利用股市泡沫，给予创新投资者在股价高于内在价值时退出的机会，这个问题我们将在第十八章中进行讨论。这三章构成了本书的金融篇。