毛薦其 ，郭夏夏 ，毛才瑋，郝存浩

（1.山東工商學(xué)院工商管理學(xué)院，山東 煙臺 264005；2.葉史瓦大學(xué)科學(xué)與健康學(xué)院，美國 紐約 10033）

1 引言

2018年，美國悍然發(fā)起對華貿(mào)易戰(zhàn)，限制高科技產(chǎn)品對華出口，特別是芯片，中國相關(guān)企業(yè)被迫從依賴進口向自主研發(fā)轉(zhuǎn)型。2018年以來，我國中興通訊在內(nèi)的多家實體企業(yè)被美國列入了出口管制清單；2019年5月，美國商務(wù)部正式把華為列入了“實體清單”；《日經(jīng)亞洲評論》稱，德國芯片供應(yīng)商英飛凌也已暫停向華為供貨。以上事件無不表明，我國芯片領(lǐng)域“卡脖子”問題已然嚴峻，發(fā)展國產(chǎn)芯片產(chǎn)業(yè)刻不容緩。為什么是芯片？芯片何以如此重要？這是因為芯片是戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心。作為現(xiàn)代工業(yè)的“食糧”，芯片被廣泛應(yīng)用于人工智能、云計算、智能制造等眾多新興領(lǐng)域，離開芯片產(chǎn)業(yè)的支撐，智能終端的發(fā)展將無從談起。

對某一特定技術(shù)領(lǐng)域背后的技術(shù)創(chuàng)新動態(tài)及技術(shù)演變圖景的分析，有助于獲得關(guān)于該領(lǐng)域發(fā)展方向和優(yōu)化發(fā)展布局的有價值的信息?，F(xiàn)有芯片領(lǐng)域研究多從技術(shù)角度出發(fā)，大部分集中在描述性的定性研究以及簡單的專利數(shù)量統(tǒng)計研究，未從全方位、多角度深入剖析芯片領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新動態(tài)。芯片產(chǎn)業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，而要解決我國當(dāng)前的“卡脖子”問題，關(guān)鍵要依靠科技創(chuàng)新，這是我國實現(xiàn)戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)突破的必然選擇，也是現(xiàn)實要求，因此，有必要對芯片領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新動態(tài)進行全面系統(tǒng)的分析。本研究從芯片領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)機構(gòu)、高產(chǎn)機構(gòu)所屬的國家/地區(qū)、芯片技術(shù)自身等多個層面展開，旨在為芯片領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新提供一個清晰的圖景，進而為未來國家該如何布局芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供有價值的參考。

2 文獻綜述

在集成電路芯片領(lǐng)域，早期研究主要從定性描述與簡單的專利計量著手。如姜麗樓等從專利數(shù)量和專利內(nèi)容方面對芯片領(lǐng)域的發(fā)明專利進行了比較分析，并提出了相關(guān)建議以加大我國的知識產(chǎn)權(quán)保護力度；張百尚等從產(chǎn)業(yè)鏈、政策等角度分析了當(dāng)前我國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概況；王立娜等列舉一批極具發(fā)展?jié)摿Φ奈磥硇酒夹g(shù)，分析了當(dāng)前這些技術(shù)的市場成熟度、應(yīng)用前景，提出了發(fā)展規(guī)劃及建議；劉毅對移動終端基帶芯片的專利布局、主要技術(shù)主題和主要研發(fā)機構(gòu)進行了簡單闡述。近年來，芯片領(lǐng)域的研究主題逐漸多樣化，部分學(xué)者把社會網(wǎng)絡(luò)分析方法引入芯片技術(shù)的研究中。例如：張貝貝等從技術(shù)集成創(chuàng)新理論和結(jié)構(gòu)再造理論出發(fā)，分析了芯片制造技術(shù)的集成創(chuàng)新機理；孫冰等以手機芯片專利數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建專利引文網(wǎng)絡(luò)，識別了手機芯片領(lǐng)域的核心企業(yè)；馬麗儀等構(gòu)建了芯片領(lǐng)域?qū)＠暾堈叩暮献骶W(wǎng)絡(luò)，并分析了其結(jié)構(gòu)變化特征；類似地，劉奕涵等也通過構(gòu)建芯片領(lǐng)域的地區(qū)合作網(wǎng)絡(luò)，分析了粵港澳大灣區(qū)的芯片技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新情況。國際上對芯片領(lǐng)域的研究主要集中在片上系統(tǒng)和片上實驗室。例如：Vakilian等對芯片實驗室研究進行了文獻計量分析，探討了其主要研究機構(gòu)與研究領(lǐng)域；Shiu等對比了美國與中國臺灣地區(qū)的片上系統(tǒng)技術(shù)專利，闡述了片上系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的過程和技術(shù)研發(fā)組織之間的合作結(jié)構(gòu)。

在創(chuàng)新測度領(lǐng)域，現(xiàn)有研究多從科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)兩個角度著手。科學(xué)論文產(chǎn)出是評價科研主體創(chuàng)新能力和質(zhì)量的重要體現(xiàn)；一個國家的專利活動又很大程度上反映了其技術(shù)創(chuàng)新能力，因而用論文數(shù)據(jù)和專利數(shù)據(jù)對某一技術(shù)領(lǐng)域進行創(chuàng)新測度和識別，可準確反映出這一領(lǐng)域的創(chuàng)新綜合實力。例如：毛薦其等使用科學(xué)論文數(shù)據(jù)對儲能技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)創(chuàng)新進行了系統(tǒng)分析；Guan等基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，使用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法測度了納米能源領(lǐng)域的科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新，并明確了中國在該領(lǐng)域的國際地位和影響力。此外，國內(nèi)外學(xué)者還從指標體系構(gòu)建和評價方面對技術(shù)創(chuàng)新測度進行了實證研究。例如，李志春等從創(chuàng)新廣度、深度、生命周期等多維角度，分析了高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新動態(tài)演化。

綜上，當(dāng)前芯片領(lǐng)域的研究主要有定性與定量兩個方面。其中，定性研究主要分析芯片的產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，定量研究主要集中在芯片技術(shù)研發(fā)機構(gòu)與區(qū)域之間的合作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。芯片技術(shù)的創(chuàng)新測度也僅僅局限于手機芯片，鮮有研究系統(tǒng)分析芯片領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新動態(tài)。芯片領(lǐng)域的技術(shù)知識主要源于哪里？哪些組織是芯片技術(shù)研發(fā)的主要創(chuàng)新者？它們的創(chuàng)新成果分布如何隨時間的推移而變化？哪些技術(shù)是芯片領(lǐng)域的核心技術(shù)？解決這些問題有助于認清和把握芯片技術(shù)研發(fā)的當(dāng)前現(xiàn)狀和未來走向，從而為優(yōu)化我國技術(shù)研發(fā)布局提供借鑒。為了實現(xiàn)這一目標，本研究結(jié)合專利計量方法和社會網(wǎng)絡(luò)分析方法，從芯片領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)機構(gòu)、高產(chǎn)機構(gòu)所屬的國家/地區(qū)、芯片技術(shù)自身等多層面展現(xiàn)芯片領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新全貌，并劃分時間窗口進行動態(tài)比較，以期為芯片技術(shù)的發(fā)展及“卡脖子”技術(shù)的突破提供參考。

3 研究方法與數(shù)據(jù)來源

3.1 研究方法與框架

本研究先描述芯片領(lǐng)域技術(shù)產(chǎn)出數(shù)量的總體分布情況，接下來從技術(shù)研發(fā)組織機構(gòu)、高產(chǎn)機構(gòu)所屬國家/地區(qū)、技術(shù)自身等多角度全方位展示芯片領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新動態(tài)。

在組織機構(gòu)層面：第一，選取在數(shù)據(jù)庫中申請專利數(shù)量最多的TOP20機構(gòu)，并將這些機構(gòu)與其所屬國家/地區(qū)進行匹配，以識別芯片技術(shù)研發(fā)中高產(chǎn)出的創(chuàng)新者。第二，研究表明合作能夠帶來創(chuàng)新質(zhì)量的實質(zhì)性提高，為了明確各組織機構(gòu)間合作研發(fā)專利的情況，本研究繪制了反映知識流動的組織機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)。創(chuàng)新者的知識需求及興趣甚至組織環(huán)境等均會隨時間而發(fā)生變化，這促使創(chuàng)新者不斷重構(gòu)自我網(wǎng)絡(luò)，因而本研究將整體數(shù)據(jù)分為3個時間窗，進一步分析在3個時間窗內(nèi)TOP50的組織機構(gòu)間合作網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)動態(tài)演變。第三，構(gòu)建基于組織機構(gòu)創(chuàng)新力與控制力兩個指標的二維象限圖，依次識別3個時間窗內(nèi)芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的核心機構(gòu)。由于企業(yè)的創(chuàng)新力可以參考專利授權(quán)量以及新產(chǎn)品銷售收入兩類指標，本研究采用企業(yè)的專利授權(quán)量占時間窗內(nèi)專利總量的比值來測度企業(yè)的創(chuàng)新力。判斷一個節(jié)點是否為核心節(jié)點不僅要考慮它的重要性，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)會更有說服力，因為創(chuàng)新主體在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)不同的位置對其創(chuàng)新績效會產(chǎn)生不同程度的影響。鑒于核心企業(yè)大多位于網(wǎng)絡(luò)中的核心位置，掌握著大量資源，是知識擴散和知識轉(zhuǎn)移的中心，所以其通常占據(jù)網(wǎng)絡(luò)中結(jié)構(gòu)洞的位置；又因中介中心度可以反映網(wǎng)絡(luò)中結(jié)構(gòu)洞控制網(wǎng)絡(luò)資源的能力，因而本研究采用跨機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的中介中心性測度企業(yè)的控制力。節(jié)點的中介中心性的計算公式為：

其中：g表示從節(jié)點到節(jié)點（，≠）的最短路徑數(shù)量；g表示經(jīng)過節(jié)點的從到的最短路徑的數(shù)量。

在技術(shù)層面：第一，選取IPC技術(shù)分類碼的前四位代表技術(shù)主題，統(tǒng)計芯片技術(shù)領(lǐng)域使用最頻繁的技術(shù)主題，選取超過2 000項專利使用的技術(shù)主題進行展示。第二，將所選時間段分為3個時間窗，分別識別3個時間窗內(nèi)的關(guān)鍵核心技術(shù)并進行動態(tài)比較。由于關(guān)鍵核心技術(shù)具有主導(dǎo)性，而技術(shù)主導(dǎo)性又展現(xiàn)了技術(shù)影響力強的特點，又因核心技術(shù)在整個產(chǎn)業(yè)鏈中起著關(guān)鍵作用，在技術(shù)系統(tǒng)中控制著網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)資源，所以在關(guān)鍵核心技術(shù)識別中，本研究使用技術(shù)影響力和技術(shù)控制力兩個指標進行組合分析。其中，技術(shù)影響力是指技術(shù)對技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的影響程度，技術(shù)控制力是指某一技術(shù)在技術(shù)系統(tǒng)中控制資源的能力。本研究借鑒黃魯成等提出的技術(shù)影響力系數(shù)來測度技術(shù)的主導(dǎo)性，其計算公式為：

其中:S表示技術(shù)的影響力系數(shù)；表示技術(shù)全集；和表示技術(shù)子集；a表示技術(shù)對技術(shù)的影響值，本研究用技術(shù)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中與之間的共現(xiàn)頻次來計算。參考上文對機構(gòu)控制力的計算方法計算技術(shù)的控制力，最后基于技術(shù)影響力與技術(shù)控制力構(gòu)建二維象限圖，分別識別各時間窗內(nèi)的關(guān)鍵核心技術(shù)。

3.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所用的專利數(shù)據(jù)來自德溫特數(shù)據(jù)庫（DII），參考 Liu等、劉明艷、陳昆等對芯片領(lǐng)域?qū)Ｓ忻~的表述，構(gòu)建檢索式如表1所示，時間跨度為1991—2020年，檢索日期為2021年7月23日，經(jīng)過數(shù)據(jù)清洗，共獲得芯片技術(shù)專利138 462項。

表1 芯片領(lǐng)域技術(shù)檢索詞

4 研究結(jié)果

圖1展示的是1991—2020年全球芯片技術(shù)專利申請的總體發(fā)展趨勢。1992年芯片領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量實現(xiàn)首次增長，接下來經(jīng)歷了一個不穩(wěn)定的發(fā)展階段，直到1997年和1998年，專利數(shù)量實現(xiàn)大幅增長，增長率高達54.7%和55.3%；隨后，該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量在接下來的10年左右穩(wěn)定增長，平均增長率為4.27%；從2008年開始，該領(lǐng)域?qū)＠l(fā)展進入了瓶頸期，專利數(shù)量呈總體下降、局部回升的變化趨勢，到2020年，該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量累積達到138 462項?？v觀整個時間段，除1996—2008年該領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量穩(wěn)步增長外，其他時間段均呈現(xiàn)不穩(wěn)定的發(fā)展狀態(tài)。本研究將1991—2020年這30年間的專利產(chǎn)出以每10年劃分一個時間窗口，來系統(tǒng)描述芯片領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新動態(tài)。

圖1 1991—2020年全球芯片技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量逐年產(chǎn)出情況

4.1 組織機構(gòu)層面

4.1.1 高產(chǎn)機構(gòu)。由于同一組織機構(gòu)可能存在不同形式的名稱，為了數(shù)據(jù)的精確性，本研究對組織機構(gòu)的名稱進行標準化。首先使用SciTool的檢測重復(fù)節(jié)點功能檢測出相似節(jié)點，然后根據(jù)生成的文本文檔對原始數(shù)據(jù)進行手動標準化，最后使用Excel自動去重。表2展示了芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出TOP20的組織機構(gòu)及其所屬的國家/地區(qū)和專利產(chǎn)出數(shù)量，這20個高產(chǎn)機構(gòu)的專利數(shù)量占專利總數(shù)的44.7%。

表2 芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出TOP20機構(gòu)

為了反映不同國家/地區(qū)的芯片領(lǐng)域?qū)＠a(chǎn)出能力，本研究對TOP20機構(gòu)與所屬國家/地區(qū)進行匹配并計算出了其產(chǎn)出數(shù)量所占的世界份額，如圖2所示。結(jié)合表2與圖2可以明顯看出，日本在芯片技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)絕對優(yōu)勢地位，其次是韓國和美國，值得注意的是，中國臺灣地區(qū)以專利產(chǎn)出占比1.51%的成績超過德國位居第四，這揭示了中國臺灣地區(qū)在芯片技術(shù)領(lǐng)域的雄厚實力。此外，在芯片領(lǐng)域?qū)＠a(chǎn)出TOP20機構(gòu)中，所有機構(gòu)類型均為企業(yè)，無科研院所和高校，這表明在芯片技術(shù)創(chuàng)新中，企業(yè)是最活躍的創(chuàng)新者。

圖2 芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出TOP20機構(gòu)所屬國家/地區(qū)的專利數(shù)量及所占世界份額

4.1.2 跨機構(gòu)技術(shù)研發(fā)合作。為了展現(xiàn)芯片技術(shù)領(lǐng)域組織機構(gòu)間的合作結(jié)構(gòu)及動態(tài)演化，本研究將整個時間段劃分為3個時間窗，分別為1991—2000年，2001—2010年及2011—2020年。首先分別提取3個時間段內(nèi)專利產(chǎn)出TOP50的組織機構(gòu)，然后依據(jù)它們之間的合作關(guān)系構(gòu)建組織機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)，結(jié)果如圖3—5所示。其中，節(jié)點代表某個組織機構(gòu)，連邊代表兩機構(gòu)間存在合作關(guān)系，且節(jié)點越大表明與該節(jié)點的合作者越多，連邊越粗表明兩機構(gòu)間合作頻次越高。表3還展示了反映各時間段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征的指標。

圖3 1991—2000年芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新跨機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

圖4 1991—2000年芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新跨機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

圖5 2011—2020年芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新跨機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

表3 芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新跨機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)特性

從網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)來看，第一階段到第二階段組織機構(gòu)間合作網(wǎng)絡(luò)擴張顯著，結(jié)合表3可知，其聯(lián)結(jié)數(shù)量由64個增加到了149個。這表明高產(chǎn)創(chuàng)新者越來越多地打破自身局限、實施跨組織的知識搜索，組織間的知識流動進一步增強。但是，第三階段組織間的合作卻明顯減少，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)稀疏，聯(lián)結(jié)數(shù)量甚至低于第一階段。這從側(cè)面反映了企業(yè)對知識產(chǎn)權(quán)的高度重視。

從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部成員來看，3個時間段內(nèi)的合作網(wǎng)絡(luò)均形成了清晰的內(nèi)部集群，揭示了組織間知識流動的聚集情況。第一階段的紅色集群主要涉及來自德國的企業(yè)，以英飛凌和西門子為首，二者之間形成了強大的知識聯(lián)系，集群的外圍位置還涉及日本和美國的企業(yè)，如東芝、IBM、夏普、新科等；綠色集群幾乎全部是來自日本的企業(yè)，以日立和瑞薩電子為首，還有國際電信、三菱電機、日本電氣、住友電氣等；藍色集群主要是來自韓國的現(xiàn)代電子和LG集團，三星集團處在這個集群的邊緣位置。第二階段高產(chǎn)機構(gòu)之間的合作強度顯著增大，同樣形成了3個內(nèi)部集群。紅色集群主要包含來自日本的企業(yè)，其中，瑞薩電子、日本電氣、三菱電機3個企業(yè)處于領(lǐng)頭羊位置，松下、索尼、夏普、東芝、東京電子等企業(yè)在該網(wǎng)絡(luò)中也較為突出；綠色集群主要包含來自韓國的企業(yè)，其中，海力士和美格納半導(dǎo)體之間的合作關(guān)系最強，此外，在這個集群中，韓國的三星與德國英飛凌、美國IBM公司也存在合作關(guān)系；藍色集群主要包含的還是日本的企業(yè)，如日立和爾必達，其中，日立還與第一個集群中的瑞薩電子形成了強大的知識聯(lián)系。第三階段網(wǎng)絡(luò)較為分散，分別形成了以美國企業(yè)IBM及格芯為首的藍色集群、以日本企業(yè)爾必達為核心的綠色集群及分散的來自德國、日本、韓國各公司的紅色集群?？傮w來說，第一階段與第二階段日本、德國、韓國3個國家合作活動最多，第三階段網(wǎng)絡(luò)規(guī)模最小，但美國和中國的地位凸顯出來，中國臺灣地區(qū)的臺積電加入與美國機構(gòu)的合作行列中來。

4.1.3 核心機構(gòu)識別。本研究還計算了TOP50機構(gòu)的創(chuàng)新力與控制力，并以此為依據(jù)識別各階段的核心機構(gòu)，結(jié)果如圖6—8所示，圖中虛線為平均值。從圖中可以看出，只有少數(shù)組織擁有較高的創(chuàng)新力與控制力，其余組織都處于較低水平。因此，在芯片領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新中，只有少數(shù)組織控制著知識流動的規(guī)模，擔(dān)任著活躍創(chuàng)新者的角色。由圖6可知，第一階段位于第一象限的9家核心機構(gòu)均來自日本，其中日立、東芝和日本電氣三家企業(yè)尤為突出，這表明在早期的芯片領(lǐng)域日本占據(jù)絕對領(lǐng)先地位。但是在第二階段，日本企業(yè)的實力明顯下降，尤其是日立公司，其在第二階段的創(chuàng)新力依舊保持不變，但控制力卻遠低于平均值，到了第三階段創(chuàng)新力也明顯下降。第二階段除繼續(xù)保持核心地位的東芝、松下、索尼、富士通及夏普等5家日本公司外，美國的IBM和美光科技、德國的英飛凌以及韓國的三星也躍居世界核心位置。此外，自2001年以來，日本的瑞薩電子也持續(xù)保持著行業(yè)的核心地位。值得注意的是，第三階段中國臺灣地區(qū)的臺積電脫穎而出成為該行業(yè)具有世界水平的核心機構(gòu)；美國的英特爾和格芯、德國的歐司朗半導(dǎo)體也成為了全球芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的核心機構(gòu)；中國大陸的中芯國際在國際上的地位也展現(xiàn)出來，其創(chuàng)新力雖高，但控制力卻處于較低水平。從時間上來看，日本的東芝在1991—2020年30年間一直保持著高水平的創(chuàng)新力和控制力，2001年以來美國的IBM和韓國的三星也是如此。

圖6 1991—2000年機構(gòu)創(chuàng)新力與機構(gòu)控制力組合分析

圖7 2001—2010年機構(gòu)創(chuàng)新力與機構(gòu)控制力組合分析

圖8 2011—2020年機構(gòu)創(chuàng)新力與機構(gòu)控制力組合分析

4.2 技術(shù)層面

4.2.1 技術(shù)領(lǐng)域分布。芯片領(lǐng)域的專利申請涵蓋廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，在本研究收集的專利數(shù)據(jù)中，共有554個技術(shù)子類，其中有25個運用次數(shù)在四位數(shù)級別的IPC子類。圖9展示了運用次數(shù)超過2 000次的技術(shù)代碼。從圖中可以看出，首先是H01L（半導(dǎo)體或電固體相關(guān)的器件及處理它們的方法或設(shè)備）這一技術(shù)主題占據(jù)絕對領(lǐng)先位置，有77.38%的專利運用了這一技術(shù)，而其他技術(shù)主題運用數(shù)量與之差距懸殊，說明該技術(shù)在芯片領(lǐng)域不可或缺。其次是H05K（印刷電路；電設(shè)備的外殼或結(jié)構(gòu)零部件；電氣元件組件的制造）、G06F（電數(shù)字數(shù)據(jù)處理）和G01R（測量電變量與磁變量），運用率分別為5.58%、4.92%和4.59%。最后是與電學(xué)類相關(guān)的技術(shù)子類，H03K（如脈沖技術(shù)）、H01S（利用受激發(fā)射的器件）和H01J（放電管或放電燈）。

圖9 1991—2020年芯片領(lǐng)域TOP IPC分布情況

4.2.2 關(guān)鍵核心技術(shù)識別。關(guān)鍵核心技術(shù)的識別來自技術(shù)影響力和技術(shù)控制力兩個變量的組合分析，測度方法如上文所示。具體而言，首先使用技術(shù)影響力系數(shù)判斷3個時間窗內(nèi)各技術(shù)的主導(dǎo)性，技術(shù)影響力系數(shù)越大表示技術(shù)主導(dǎo)性越強；然后選取TOP50主導(dǎo)性技術(shù)進行其控制力的計算；最后構(gòu)建兩個指標的二維象限圖進行組合分析，進而識別出關(guān)鍵核心技術(shù)。在專利組合分析中，以技術(shù)影響力和技術(shù)控制力的平均值為界將二維象限圖劃分為四個象限。本研究將處于第一象限的具有高影響力和高控制力的技術(shù)認定為芯片領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)，識別結(jié)果如圖10—12所示。

圖10 1991—2000年技術(shù)影響力與技術(shù)控制力組合分析

圖11 2001—2010年技術(shù)影響力與技術(shù)控制力組合分析

圖12 2011—2020年技術(shù)影響力與技術(shù)控制力組合分析

半導(dǎo)體或電固體相關(guān)的器件及處理它們的方法或設(shè)備（H01L）這一技術(shù)子類的技術(shù)影響力與技術(shù)控制力極高且其他技術(shù)子類與之差距懸殊，無疑在芯片領(lǐng)域中占據(jù)絕對重要地位，是芯片領(lǐng)域最重要的關(guān)鍵核心技術(shù)。為了更清晰地展現(xiàn)其他技術(shù)子類的相對地位，圖10—12是將H01L這一技術(shù)子類剔除后進行的展示。由圖10—12可知，H05K（印刷電路；電設(shè)備的外殼或結(jié)構(gòu)零部件；電氣元件組件的制造）、C23C（用物理或化學(xué)方法對金屬材料的鍍覆）、G01R（測量電變量與磁變量）、G06F（電數(shù)字數(shù)據(jù)處理）、G06K（數(shù)據(jù)識別及表示；記錄載體與對其的處理）以及G01N（借助測定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測試或分析材料）等在1991—2020年30年間一直處在行業(yè)至關(guān)重要的地位，是芯片領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)。從時間發(fā)展上來看，1991—2000年間，除上述幾項關(guān)鍵核心技術(shù)外，B32B（層狀產(chǎn)品如泡沫狀或蜂窩狀的薄層構(gòu)成的產(chǎn)品）、G11C（靜態(tài)存儲器）及H01J（放電管或放電燈）等也是芯片領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)，到了第三階段B32B、G01N及H01J退出了關(guān)鍵核心技術(shù)的行列，且第二階段新涌現(xiàn)出了H05B（電熱）和B42D（可動條帶的記錄或讀出設(shè)備）兩項關(guān)鍵核心技術(shù)。2011年以來，G05B（控制或調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的功能單元及監(jiān)視或測試它們的裝置）、H04N（圖像通信）及B23K（用焊接方法包覆或鍍敷；火焰加熱切割；用激光束加工）等3項技術(shù)的重要性顯現(xiàn)出來，成為該領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)?？傮w來看，芯片領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)主要是電學(xué)和物理學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)，化學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)子類排在第三位。值得注意的是，作業(yè)運輸領(lǐng)域的部分技術(shù)也充當(dāng)著芯片領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)的角色。

5 結(jié)論與討論

本研究描繪了芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新全貌并進行了動態(tài)比較，從組織機構(gòu)、高產(chǎn)機構(gòu)所屬國家/地區(qū)及技術(shù)自身等多個層面繪制了芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)出規(guī)模、增長趨勢等圖景，回答了芯片領(lǐng)域的技術(shù)知識主要源于哪里、哪些組織是芯片技術(shù)研發(fā)的主要參與者、它們的創(chuàng)新分布如何隨時間的推移而變化以及該領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)是什么等關(guān)鍵問題，旨在詳細了解相關(guān)組織如何在該領(lǐng)域開展技術(shù)創(chuàng)新活動，為研究人員、決策者、研究資助者等提供借鑒。

具體來說，本研究發(fā)現(xiàn)：2008年之前，芯片領(lǐng)域的專利產(chǎn)出總體呈上升趨勢，但是2008年之后專利量卻逐漸下降，直至2016年才開始有所回升。在組織機構(gòu)層面，芯片領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)出機構(gòu)TOP20中，有60%的機構(gòu)是日本的企業(yè)，這表明日本在芯片技術(shù)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先位置，其次是韓國和美國；值得注意的是，中國臺灣地區(qū)的臺積電已躋身于世界TOP20高產(chǎn)機構(gòu)的行列，甚至超越了德國，這表明中國臺灣地區(qū)在芯片技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新實力較強；而在世界TOP20高產(chǎn)機構(gòu)中未出現(xiàn)中國大陸的企業(yè)，這表明中國大陸在芯片領(lǐng)域的創(chuàng)新實力有待提高。從合作情況來看，在2001—2010年間組織機構(gòu)間的合作網(wǎng)絡(luò)呈明顯擴張的趨勢；1991—2020年間3個時間段的合作網(wǎng)絡(luò)都有明顯的區(qū)域集群；1991—2010年間，日本、德國、韓國的企業(yè)合作強度最大，而2011年以后中美兩國的地位逐漸顯現(xiàn)出來，中國臺灣地區(qū)的臺積電加入跨組織邊界的知識搜索中。從芯片技術(shù)領(lǐng)域的核心機構(gòu)來看，1991—2000年間，芯片領(lǐng)域的核心機構(gòu)全部來自日本，如日立、東芝、日本電氣等，這表明日本進軍芯片技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域較早，是該領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊；2001—2010年間，除東芝、松下、索尼、富士通及夏普五家日本公司外，美國的IBM和美光科技、德國的英飛凌以及韓國的三星等也躍居世界核心位置；2011年以前的核心機構(gòu)中并未出現(xiàn)屬于中國的機構(gòu)，而在2011年以后，中國臺灣地區(qū)的臺積電脫穎而出成為該領(lǐng)域具有世界水平的核心機構(gòu)，中國大陸的中芯國際的世界地位也顯現(xiàn)出來，中芯國際雖不是核心機構(gòu)，但其創(chuàng)新力在世界上處于領(lǐng)先水平，機構(gòu)控制資源的能力有待提高。

從對芯片領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)的識別研究中可以看出，除H01L（半導(dǎo)體或電固體相關(guān)的器件及處理它們的方法或設(shè)備）這一最為重要的關(guān)鍵核心技術(shù)外，H05K（印刷電路；電設(shè)備的外殼或結(jié)構(gòu)零部件；電氣元件組件的制造）、C23C（用物理或化學(xué)方法對金屬材料的鍍覆）、G01R（測量電變量與磁變量）、G06F（電數(shù)字數(shù)據(jù)處理）、G06K（數(shù)據(jù)識別及表示；記錄載體與對其的處理）以及G01N（借助于測定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測試或分析材料）等也是芯片技術(shù)領(lǐng)域較為重要的6項關(guān)鍵核心技術(shù)。

當(dāng)國家/地區(qū)以及機構(gòu)想要了解自己和競爭對手在芯片技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展情況時，本研究結(jié)果可以作為研究決策的考慮因素之一，同時也可以為技術(shù)研發(fā)資助者提供參考。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)芯片研究主要集中于極少數(shù)國家/地區(qū)和組織，這可能會導(dǎo)致該領(lǐng)域已有創(chuàng)新者與新進入者的信息及權(quán)力不對稱，未來新政策應(yīng)促進協(xié)同發(fā)展。本研究的局限性有以下四點：第一，本研究在參考已有研究的基礎(chǔ)上，從芯片的制造流程出發(fā)構(gòu)建檢索式，其精確度有待提高；第二，芯片有很多種類，本研究未進行細分，未來研究可對芯片進行細分，從而分析其特定子領(lǐng)域的創(chuàng)新狀況；第三，本研究識別出的關(guān)鍵核心技術(shù)無法判斷國別，這源于數(shù)據(jù)庫的資源有限，我國決策者只能根據(jù)關(guān)鍵核心技術(shù)識別結(jié)果自行判斷該技術(shù)在國內(nèi)是否缺失并進行合理的技術(shù)研發(fā)布局，未來研究可對中國情境進行具體展示；第四，本研究只關(guān)注了芯片領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展，未來研究可關(guān)注其科學(xué)、產(chǎn)業(yè)等方面，這有助于全面了解一個國家/地區(qū)、機構(gòu)的綜合創(chuàng)新價值。