美国封堵中国高技术产业的关键:产业链控制力

文 | 陈琛 赵娟   编辑 | 马克

2020年06月20日 18:51  

本文7990字,约11分钟

美国主要通过五种模式来构建和保持其产业链控制力,即标准规则先行、基础能力控制、价值单元链控、平台软件支撑、创新生态驱动,这五点层次递进并互为基础

5月19日,美国商务部正式发布新的“实体名单”管制规则,修订内容直接针对中国企业华为,在技术链、供应链上对华为采取了精准而细致的管制手段。在新的规定之下,华为的技术通道和供应链渠道均受到封堵。中国部分高技术企业向前向上的道路越来越窄,其中既有大企业的竞争战略,也有美国政府的意志,本报告另辟蹊径,从产业链控制的视角来看美国对中国高技术产业的封堵,这种控制是一种相对精巧细致的方式。

一、产业链控制力是美国保持领先和竞争力的关键法则

美国是一个移民国家,用了不到150年的时间就完成了工业化,且在发展质量上遥遥领先。尽管美国政府和民众为其制造业“衰退”、“失去竞争优势”而充满担心,并大行其道的采取了一系列措施,但从根本上来说,最具竞争优势的高附加值环节仍然掌控在其手中,我们更倾向于认为美国所谓“空心化”现状是遵循产业、市场规律以及经济全球化的一个必然结果,如果倒行逆施倡导逆全球化,那美国的这种竞争优势将黯然失色。当然,美国拥有竞争优势并保持领先的背后有其复杂的历史动因以及特定的发展规律,如果从产业层面深究会发现,“对产业链的持续控制”是其保持领先的关键法则之一。

我们利用经济合作与发展组织(OECD)的“投入-产出数据库(ISIC Rev.4-国际标准行业分类)”跟踪“主要国家制造业所使用的进口中间产品和服务”,来考察每个国家供应链进口的程度,这一指标从不同国家供应链进口部分的增值角度出发,阐述本土供应部分增值占比,更能集中说明美国制造业供应链增值部分主要源自国内,且美国制造业活动并未被国际竞争对手抢走,而是各国经济都在趋向于更加全球化。

研究发现:美国制造业供应链中进口增值部分仅占10%,世界范围内排名第三;中国制造业供应链中进口增加值部分占比为20%,排名第七。且近年来各国供应链中间进口增值部分整体呈现增长态势,而美国的增长水平低于主要国家平均增长水平,这也印证了各国经济都在趋向于更加全球化,包括美国在内。供应链中间进口增值程度是考察一个国家现存制造链条自给能力乃至对产业控制能力的一个最直观指标,这也一定程度上印证开头我们所提到的观点,即美国制造业并未失去竞争优势,而且仍具有极强的产业控制力,这种控制力不仅仅在于原创上、核心技术上,更是在技术链、价值链乃至产业链上。

同时,美国对资本市场的强大控制力,反映了其在资金融通方面对产业链的控制。标准普尔全球综合市场指数(BMI)通过跟踪2019年50个发达和新兴经济体的11000多只股票发现,截至2019年12月31日,美国公司市值在全球主要制造业行业市值中的占比几乎均超过50%,比如在电子信息领域美国公司市值占比超过70%,在医疗领域美国公司市值占比超过65%,在航空航天领域美国公司市值占比超过73%,在机械领域美国公司市值占比接近50%。

此外,通过分析台湾地区台积电公司和荷兰ASML的股本结构发现,美国通过资本控制或影响着全球集成电路价值链,台积电前十大股东基本由花旗、摩根大通、渣打组成,控制着台积电37.46%的已发行股票,美国国际资本集团(Capital Group International,Inc)作为第一大股东控制着ASML15.36%的已发行股票。

二、“高端、精准、持续”是美国控制产业链的三种特质

美国对产业链的控制,既有大企业的竞争战略,也有美国政府的意志。企业层面,始终保持着对产业链设计、研发、服务高附加值环节以及高端制造领域的控制;政府层面,始终保持着对产业链精准且持续的控制。

(一)企业层面:高端控制

所谓“高端控制”,即美国企业始终保持着对前沿制造领域的控制。多年来美国一直是世界上最大的研发密集型产业生产国,诸如航空航天、医疗设备等,这些产业具有“价值链复杂、全球化生产”的特性。2018年美国企业包括软件等服务型制造在内研发密集型产业增加值占全球增加值近1/3,也就是3万亿美元,而中国2018年整个制造业增加值为4万亿美元。同时美国也衍生出了诸如波音、英特尔、美敦力、特斯拉等“链主”企业,主导航空航天、半导体、医疗器械、现代汽车等产业发展。

图 部分链主企业

——以半导体、工业软件、增材制造为例

随着1947年贝尔实验室发明晶体管、以及1950年代德州仪器、仙童半导体发明集成电路后,美国成为世界上最早完成处理器、指令集、操作系统等半导体底层技术原始积累的国家,时至今日仍牢牢掌控着涵盖材料、设计、设备、生产以及应用等半导体全产业链核心环节,以英特尔、英伟达、高通、应用材料等为代表的企业占据全球半导体产业的半壁江山。

美国数字公司DEC于1969年就研制出了第一台可编程逻辑控制器即PLC,是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。其实,工业软件的本质是产业知识的代码化,通过图形工程学将工业生产知识封装到软件之中,再向行业提供服务。我们经常关注的EDA电子自动化设计软件基本被美国垄断,Synopsys、Cadence(铿腾电子) 和Mentor Graphics三家美国公司占据了全球65%以上的市场,且三家公司的产品互为补充,企业一般需要同时购买,一旦一家断供,就卡脖子。

1986年,美国成立全球首家增材制造公司3D Systems,一种颠覆原有等材和减材制造的技术席卷而来,经过多年发展,七大主流3D打印技术原创专利中有六种属于美国,且产业应用水平非常高,据统计超过70%的美国制造公司使用3D打印技术。

(二)政府层面:精准控制

美国政府对产业链的控制更像是医生手中的手术刀,每一次落刀都非常精准,直中要害。通过研究美国商务部工业和安全局(BIS)对包括中国在内的全球机床产业链的调研报告,发现其调研细致程度可以精准到国内机床企业的上游供应来源乃至数量规模,甚至对中国五轴数控系统的技术来源都非常清楚。一旦美国政府想要遏制中国相关产业发展,从对产业链的精准控制层面就已经有了很大的主动性。

其次是美国政府对中国高技术企业的精准打击。2020年5月15号以及19号,美国商务部分别针对中国企业发布管制新政,试图精准限制甚至切断企业供应链上重要元器件、设备、开发工具和软件的获取,都体现了美国政府精准控制产业链的能力。当然,随着摩尔定律失效,在新技术革命窗口期到来的现状下,美国的本质意图不仅在于封禁中国的半导体产业,限制中国企业的造血能力,以保持其头部控制,同时,他们还想要利用中国的制造能力、部分研发能力以及庞大的市场资源,真可谓步步为营。除此之外,我们认为美国政府此举之意,更重要的是保障其以“量子领先和人工智能”为主的下一代科技领先战略。

(三)政府层面:持续控制

“精准控制”的背后,是美国对长期“持续控制”的追求。我们看到,美国政府一直在有意识的增强其产业链控制力,一直在强调开放环境下的制造领先、技术领先甚至是绝对领先,不管是上世纪对日本半导体产业链崛起的压制还是对韩国等国家战略性的产业链扶持,都体现其保持“持续控制”的意图。

金融危机后美国所发布的一系列报告,如美国总统科技委员会在2011年发布的《确保美国在先进制造业的领导地位》报告,非常详细地描述了确保美国制造业的全球领导地位的重要性;2018年10月5日美国国防部发布的《评估和强化制造与国防工业基础及供应链弹性》非密版报告,在供应链的“可控”上,提出要给面向未来国防能力的种子基金投入巨额经费;美国国防部发布的2019年度《国家情报战略报告》指出,中美竞争的核心在于塑造世界经济结构和对前沿技术的掌控,要保持和加强对前沿技术领域的掌控等。

此外,美国政府的《出口管理条例》限制了关键零部件技术出口,除军品外,多为工业关键零部件、材料、工艺和软件,保障这些工业基础能力,是美国从工业基础的源头上遏制其他国家发展的手段,也是美国保障对产业链的持续控制以保持其竞争力的关键。

三、美国构建和长期保持产业链控制能力的五种模式  

通过初步的研究与总结,我们认为美国主要通过五种模式来构建和保持其产业链控制力,即标准规则先行、基础能力控制、价值单元链控、平台软件支撑、创新生态驱动,这五点层次递进并互为基础,前四种模式是偏向基于市场竞争的企业层面的控制模式,最后创新生态驱动模式则是政府行为和企业行为的结合。

(一)标准规则先行:标准和规则先行的源头锁定

美国企业在研发、知识产权、标准、战略方面一直走在世界前列,而且四者通过联动机制变成行业规则,形成技术壁垒,在这里企业扮演了一个“引链者”的角色,通过标准规则从源头主导和控制技术进步的方向和节奏,进而控制产业链的发展,也就是我们所看到的“美国企业先行、他国企业跟随”的现象。

以美国国家标准协会(ANSI)为主导的美国标准体系,以市场为导向,也就是由以企业为主体的标准使用者主导标准化的活动,在美国就制定了超过10万个标准,且几乎都被批准为美国国标。

美国非常善于将专利嵌入标准,也就是专利标准化,这样所形成的的技术壁垒会更加坚固,而且通过技术授权、认证许可具有非常大的规模效应,最典型的就是高通,高通一直在主要芯片标准方面处于领先地位,有时甚至是占据主导地位,其很大的一块利润来源就是技术授权。

案例:高通

早在2007年,高通通过自研和收购在4G领域就布局了6000多个专利,最重要的是这些专利都实现了标准化。我们日常所使用的智能手机,都要向高通缴纳最少2.275%的专利费,假如一台5G手机售价5000元,则需向高通缴纳的专利授权费近115元;在2019财年高通的总营收(242.73亿美元)中,许可和特许权使用收入占到38.81%,也就是96.62亿美元。

(二)基础能力控制:关键工艺和环节的基础控制

美国虽然实施了多年的外包战略,服装、电子、家电、机械甚至是军工等产业的价值链上的生产、装配等环节都实现了全球布局,但是美国企业在关键零部件、关键材料、关键工艺、关键软件等工业基础能力方面仍然是世界一流,掌握着机械、电子等领域的关键零部件和工艺的研发、制造技术,甚至在某些领域能凭借对关键零部件和工艺技术的掌控来牵制整个产业链的布局,这里企业充当了“布链者”的角色,即以基础制造能力布局产业链关键单点。

案例:医疗影像设备CT球管

在大型医疗影像设备中,美国制造商仍然把关键材料、关键零部件的生产放在本土,而医疗器械具有知识、工艺、技术、材料高度复杂的特性,需要具备非常强的基础制造能力。其中,CT球管是CT设备最值钱的核心部件之一,直接影响了CT的图像质量以及使用寿命,这个部件设计技术复杂、工艺要求高,具有高热量、高真空、高电压、高精度、高转速、高动量“六高”的技术特点。目前,中国CT球管市场长期被美国和德国垄断,国内仅瑞能医疗实现了CT球管的初步国产替代。

图 瑞能医疗CT球管

案例2:通用电气

通用电气在2016年收购了私营企业Metem公司,Metem公司的核心业务为燃气轮机提供精密冷却孔制造技术,GE希望通过拥有这一冷却孔制造技术,能强化其对燃气轮机产业链的单点控制能力,降低企业成本。但背后的意图就是对高端基础制造能力的把控。未来,拥有这种能力,就能控制产业链关键环节,没有,就生产不出来,更何谈产业链控制。

图 GE收购Metem公司获得燃气轮机精密冷却孔这一高端制造能力的控制

(三)价值单元链控:全产业价值单元的链式布防

如果将这些工业基础能力放在一起,用放大镜进行观察会发现,美国企业不仅基于这些基础制造能力生长出了许多价值单元,而且能够将其串联起来,形成价值单元的链式布控,即“价值单元链控”。企业在布控每个价值单元基础上,充当了“串链者”的角色。并由联盟构建产业生态圈的组织形式将产业链上的关键价值单元的主体企业吸纳和整合在一起,在创新上形成闭环,互通有无,且在经营上进行良性竞争,共同推动和控制整个产业链的发展。

美国半导体协会SIA曾在其一篇报告中提出,“一家典型美国半导体公司的芯片生产流程,一般情况下需要环绕全球4个以上的国家、4个以上的州/市、总计行程超过二万五千公里”,也就是环绕地球超过半圈,而且“有50%的IDM企业集中在美国,有62%的芯片设计企业主要在美国,有47%的半导体设备由美国提供,有30%的半导体材料由美国提供。”也就是说,美国在半导体等代表性高端产业中拥有全产业价值单元的链式布防。

案例:高端电容器

中国电容器出口能力很强,但是在高端领域几乎是零占有率,通过分析发现电容器相关的产业链关键环节都掌握在美国的手里,美国在这一领域具有很强的链式布控能力。具体来说,电容器的核心生产设备都在美国和日本手中;5G电容器高频检测所需的网络分析仪仅有三家企业可以生产,美国、日本、波兰各一家;在12层陶瓷电容器的设计方面,设计所需的软件基本被美国和德国所掌控。

设计后面的数据库是最难的。一般来说,一个电容器材料的数据周期是7年,中间要不断投入去建立数据库,当然也需要大量的检测费用来支撑数据库的建立,而由于中国没有相关的检测检验能力,只能依赖于国外的企业,材料检测的核心数据就不得不给到国外的企业,所以说数据库会随着时间的积累越来越强,中国短时间内要想在软件领域实现赶超,有非常大的困难。

图  多层陶瓷电容器

(四)平台软件支撑:产业软件和平台的数据支撑

美国企业在工业软件领域具有非常强的控制力,类似产品全生命周期管理(PLM)、软件定义生产、定义服务、定义产品等新生产理念的发展都是在美国。

而美国企业成熟的软件环境带给其天然的数据优势,往往可以依靠其先进的检测能力不断地积累其关键数据库,这是一个正向迭代的过程,越早开发,就越具有优势。这也是美国控制产业链的另一种形式,即企业通过软件深深嵌入制造业设计、生产、装配到服务各个环节,以数据贯穿实现产业链的控制。

美国企业通过工业互联也就是产业技术平台化推动其制造业产业链从制造和服务环节分离向制造服务一体化转变,通过网络平台掌控和主导产业链,从而衍生出了一批系统解决方案集成商,在这里企业充当了一个“延链者”的角色。

案例:软件

美国企业凭借在软件工程和硬件设计的领先地位,在全球软件产业中占有绝对优势。美国企业掌握着全球软件产业的核心技术、标准体系以及产品市场,大部分操作系统、中间件和数据库等核心领域均掌控在美国企业手中。在工业软件领域,美国企业具有超强的控制力,以EDA电子自动化设计软件为代表的高端领域,Synopsys(新思科技)、Cadence(铿腾电子) 和Mentor Graphics(明导国际,2016 年被德国西门子收购)均位于美国,占据美国国内95%的市场份额、全球市场60%以上的份额。再如仿真分析领域,美国ANSYS、Mathworks、Altair三家公司占全球市场50%。

(五)创新生态驱动:持续创新和精益生产的生态驱动

软件和网络平台的背后,是美国政府和企业所构建的强大创新生态,更核心的是其持续的创新能力和精益生产能力。美国的创新系统非常完善,主要由国家创新网络(基础研究)和地方先进集群(应用研究)组成,其中,不同的集群内部以及集群之间相互协作与联系,不仅形成了先进的创新网络,而且具有非常强的精益生产能力,形成了一个集“市场化、产业化、过程化”为一体的完整创新链条,直接带动新产品新服务,新业态新模式的出现和发展。

在这里,美国政府和企业扮演了一个“强链者”的角色。持续创新是美国企业保持超强产业链控制力的关键所在,汽车产业就是其通过持续创新以颠覆性的改变控制产业链的最好体现。

图 美国政府和企业所构建的创新网络

案例:特斯拉和谷歌

特斯拉纯电动汽车的迅速扩张很快让传统车厂意识到,未来的竞争领域除了汽车本身,还包括了充电桩标准制定、充电站网络铺设、电池技术的提升等一系列传统汽车产业没有任何积累和竞争优势的领域。与此同时,汽车产业的另一个创新又在发生,也就是无人驾驶。在美国持续创新面前,日本和德国等传统汽车制造强国在乘用车领域多年积累的优势荡然无存,再精妙的汽油发动机设计在电动汽车面前都没有了用武之地。  

图 特斯拉纯电动汽车和Google无人驾驶汽车

综上所述,美国通过标准规则先行、基础能力控制、价值单元链控、平台软件支撑以及创新生态驱动,仍然在高端领域保持着精准的产业链控制力。

四、从美国产业链控制是看中国产业安全的提升  

标准规则、精益生产、创新引领、系统集成、数据贯穿是美国企业和政府协同控制产业链的五大法宝。而且在新的发展时期,美国政府已经抢先开始优化自身的资源配置,通过政策导向引导社会与企业的研发资源,抢占制造业技术创新的制高点,以保障其产业安全。在中美摩擦日益严峻的形势下,国内产业发展面临更大挑战的同时,也迎来了新技术革命的窗口期和机遇期,中国政府和企业应通力协作,通过“引链”、“布链”、“串链”、“延链”、“强链”、“铸链”来提高中国产业链控制能力,这也是新时期保障中国产业安全的关键生存法则。

“引链”:实施“重点竞争型”国际标准竞争策略,聚焦高铁、电网、通信等中国优势、特色产业,强化重点龙头企业参与并主导相关行业国际标准制定,使国际标准更多反映中国技术要求,以标准、规则确保中国重点领域企业在全球产业链中的竞争优势和控制力。

“布链”:针对中国产业链短板环节,特别是由于某些产业基础能力不足而严重依赖于国外的环节,政府应加强扶持,企业应强化布局,防止关键环节被长期“卡脖子”。加强基础研发,充分利用人工智能和大数据等新技术提高中国产业基础能力,为中国基础零部件、基础材料、基础软件的成长提供应用机会。

“串链”:鼓励和强化企业间联盟竞合,以满足行业关键需求为目标,整合产业链上关键价值单元,吸引优质资源集聚,培育创新链“舵手企业”,在深化合作的同时通过制定标准规则引导市场良性发展。

“延链”:加强基于互联网的新兴基础能力和平台建设,加强核心工业软件、工业互联网、工业云等“新四基”能力建设,提升产业链基础能力,促进产业链的配套与延伸。培育一批软硬结合的“两栖型”企业链主企业,主导中国产业链的发展。

“强链”:加强构建产业链与创新链、资金链、人才链协同发展的产业生态,企业和科研机构应加强基础研发,充分利用人工智能和大数据等现代技术提高产业基础能力,为中国基础零部件、基础材料、基础软件的成长提供应用机会。

“铸链”:围绕原始创新,打造中国在相关领域的先发优势,同时加强知识产权体系的建设,让企业原意投入研发。

(作者为机械工业信息研究院“机工智库”研究员,编辑:马克)

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