中金宏观 | 创新能拉动多少增长？

随着数量型人口红利减退，以及金融周期下行，全要素生产率对中国经济增长的重要性上升，创新是推升生产率的抓手。本文的核心问题是，创新驱动中国增长的空间有多大、如何把这些潜力发挥出来。 我们不妨把1999年之后的三个十年粗略地分为三个阶段，第一个10年（1999-2008）是中国人口红利突出的时期，第二个10年（2009-2018）是中国金融周期快速上行的时期，而2019-2028乃至更长时期是加快推进科技创新的时期。二十大报告指出[1]，“科技是第一生产力”、“创新是第一动力”，在2022年人口首次负增长、劳动年龄人口已经连续10年负增长的背景下，研究科技创新对经济增长的影响显得尤为重要。

从历史经验看，科技创新可以缓冲老龄化的负面影响。 20世纪90年代后，日本和德国相继出现劳动年龄人口拐点。日本的劳动年龄人口拐点出现在1992年，德国出现在1987年。在人口老龄化的背景下，日本和德国的劳动生产率仍在提升。以不变价计算，2022年，日本的劳动生产率比1992年提升了21%，德国的劳动生产率比1987年提升了37%。因此，日本和德国在老龄化背景下仍然能够依靠科技创新，实现贸易顺差，支撑经济增长。

在研究创新的过程中，我们希望尽量避免“黑箱”和“后见之明”的问题，给读者提供一个更加接地气的分析框架和结果。 创新对经济增长的拉动一直是学术界分析的重要话题，涌现了一大批的研究成果，这些成果对于市场研究固然重要，但不免有一些“黑箱”的感觉。为什么说会有“黑箱”的感觉？因为学术研究科技创新经常会把全要素生产率作为一个研究对象，但是全要素生产率的测算过程常常伴随很强的主观假设，而且全要素生产率的改善也不仅仅来自于科技创新，还包括了如生产组织方式（organizational capital）改变带来的效率提升。另一个研究科技创新的痛点在于，我们梳理出来的经验是后视镜看到的经验，而这些经验能否用于对科技创新的预测，实际上是需要谨慎甄别的。

在借鉴前人研究经验的基础上，我们尝试用一个很朴素、更接地气的框架来分析创新对经济增长的拉动作用。 我们把创新分为两个环节，一个是投入、一个是产出。投入端我们关注中国的研发经费和教育投入空间，并将在第四部分详细讨论。 产出端，考虑到创新是一个不确定性非常大的活动，我们可以把创新分为两类，具体来看：

► 为了更好地衡量“产出”环节的潜在动能，我们有必要将创新分为“激进创新”与“渐进创新”。 创新是一个不确定性非常大的活动，投入了不一定真的会出现新的技术，有新的技术不一定有产品，有产品不一定能大范围推广。因此，我们必须对创新进行分类，从而实现对“不确定性”的分级，便于我们更好地分析创新、测算创新。以此想法为基点，借鉴学术界的一些研究成果，我们将创新分为“激进创新”和“渐进创新”，激进创新在微观上的最主要特点是创造新产品、新产品显著区别于当前的主流产品[2]，与之相对应的，渐进创新则指产品与当前的主流产品更相似。

► “激进创新”和“渐进创新”下，企业面临不同的供需特征。 从供给端来看，虽然两种创新都面临着创造新产品的挑战，但是渐进创新能够借鉴的思路和经验可能要更多一些，激进创新往往是在“无人区”进行突破。从需求端来看，渐进创新一般不需要担心需求的问题，因为它的需求场景、规模起码有一个参考的对象（被追赶的产品），但是激进创新的需求是缺乏参考对象的；此外，渐进创新中，被追赶者的缺陷往往也给追赶者提供了潜在的需求。 因此可以粗略地认为，激进创新下可能是供给创造需求，渐进创新则可能是需求创造供给。

我们很容易从后视镜看见激进创新对经济发展的重要意义。激进创新从底层改变了人类经济社会的运行方式，在多个行业都产生了深远的影响，在供给端提高了效率，在需求端创造了新的产品和服务，半导体行业就是一个例子。

半导体行业的成功是激进创新拉动经济增长的典型案例，而“晶体管”的发明可以说是一个重要的激进创新。 1947年12月美国贝尔实验室的三名物理学家利用一块锗晶体实现了对微弱电流的放大，宣告了晶体管的诞生；在此基础上，1959年仙童半导体公司发明了硅集成电路。此后，美国半导体行业进入高速发展阶段，“摩尔定律”是对这个高速发展阶段的一个很典型的概括：集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18-24个月会增加一倍。摩尔定律意味着，处理器的性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。半导体行业对美国经济展现出强大的推进作用，具体来看：

► 半导体行业制成品价格下降，促进消费和投资，是互联网与软件行业发展的基础。 摩尔定律带来芯片价格的指数型下降。根据Kenneth Flamm（2018）的研究，从1974-1994年，DRAM芯片价格指数年均下降30%。随着1990年全球化进程加速后，其价格下跌速度进一步增加。从1995-1999年，DRAM芯片价格指数年均下降46.37%。[3] 芯片价格下降带动信息技术产业的制成品价格下跌，相关行业的投资与消费需求上升。 从1960-1995年，计算机投资相关产品的平均价格年均下跌18%，这导致其与总产出的相对价格大幅下跌。与此相比，通信投资和软件投资的相对价格较为稳定。计算机投资与消费价格下降，导致计算机投资在总产出中的占比上升。并拉动了互补品（软件投资与消费、通信投资）的需求，导致其在总产出中的占比也有所上升（图表5-6）。

► 带动传统制造业推陈出新，并广泛外溢到其他行业。 摩尔定律的表现之一为电路元件面积减少。从1965-1995年，以3年为技术迭代周期，半导体每代技术发展导致电路元件最小平面尺寸下降30%，芯片面积减少50%。以此计算，1965-1995电路元件面积年均复合下降21%。从1995-2004年，技术迭代周期缩短至2年，期间电路元件面积年均复合下降速度加快至30%。（图表7）小尺寸有利于增加产品多样性。以汽车为例：小的电子组件，比如现代化的GPS装置（0.5磅）、摄像头（0.06磅）和电子控制组件（2磅）可以装在车里，提高汽车功能性和多样性——但早期的大型计算机显然无法放入汽车中。摩尔定律增加了制造业及其他行业的组合数量，对制造业、非制造业的影响在70年代和90年代达到顶峰。（图表8）

► 作为一种通用技术，半导体技术进步推动了下游产品的创新，推动了电脑、移动互联网、车载设备、通信设备等行业的发展。展望未来，物理、信息和生物科技三大领域的互动与创新可能孕育着下一代通用技术。

然而，从后向前看容易，从前向后看难。 半导体行业的发展实际上是基于军方对电脑计算的需求，我们从电脑的占地面积和重量上就能感觉到，预测是不容易的：20世纪40年代出现的ENIAC计算机需要一个1800平米的房间存放，每次使用新程序必须重新布线，需要6名全职的技术人员操纵，那个时候的工作人员可能还难以想象一台占地不到30平米的电子计算机。到了1951年，第一台商用电子计算机UNIVAC占地26.7平方米，重量7.2吨。但是UNIVAC的工作人员可能也很难想象一台计算机的重量可以降到1吨以内。20世纪60年代，DEC公司开发出一个重量90千克的电脑。后来电脑的发展就更加小型化了，20世纪七十年代，个人电脑问世；20世纪90年代，25%的美国家庭开始拥有电脑。每一代电脑的发展，可以说在物理形态和使用场景上都在发生翻天覆地的变化。

从计算机回到半导体，虽然1947年晶体管已经发明，但是在20世纪50年代的应用仍然相当有限。20世纪50年代的人可能很难想象，一个硅片上可以集成10几个晶体管，这一创举在1962年被完成。在20世纪60年代的初期，每进行一个新的程序都要重新设计电路，那个时候的人很难想象在1969年会出现一个叫微处理器的东西，这个微处理器处理不同的程序、再也不需要因为程序不同而重新设计电路。1969年可能也很少有人会想到，1977年2月福特公司会宣布在1980年之后，所有的福特汽车都会装上这种微处理器。预测的难度几乎伴随着整个半导体以及其相关行业的发展，包括后来的互联网行业：1993年网民的数量只有3万人，有谁能想到2000年网民数量达到9000万人，2000年的时候，又有多少人能想到2007年有70%的美国成年人接入了互联网？ 对于激进创新，我们似乎不必怀疑它对经济社会的重大影响，它能产生的作用可能是超过我们的想象力，它就像是一个“幸运的礼物”。

渐进创新的不确定性要比激进创新低一些，主要的原因是被追赶的目标提供了参照物。 从供给端来说，落后的产品追赶先进的产品，先进的产品本身就可以为落后的产品提供技术的参考。从需求端来说，先进产品的需求就是落后产品的需求前景，先进产品的缺点也可以为落后的产品提供潜在的需求。

德国化工业的发展以及日本机床行业的发展历史都是渐进创新的典型案例，他们凭借学习和模仿跟上了行业的发展前沿，凭借着对于行业新机会的嗅觉、在原有的基础上积极创新，最终打破了成熟行业原有的竞争格局，并借助全球市场放大创新的经济成果，有利地促进了经济增长。具体来看：

► 德国在十九世纪实现了化工行业的渐进创新。 在19世纪中前期，英国是化工业的领导者，德国化工业产能落后于英国，以基础化学品硫酸的产能来看，在1870年德国的硫酸年产能是4.3万吨，英国是59万吨，英国是德国的13.7倍（图表11）。但是德国完成对英国的追赶其实用了不到30年的时间，在1900年前后，德国的硫酸产量已经与英国不相上下。带动当时化工行业发展的一个很重要的产品就是染料，德国也正是在这个方面完成了对英国的超越。英国的染料技术在19世纪中前期是非常领先的，全球第一家人工合成染料生产工厂是在1857年6月于英国伦敦建立的。德国凭借模仿英法的染料技术逐步发展，也同时不断探索新的方向。在历经17年的研发之后，巴斯夫公司在1897年成功实现了人工合成靛蓝，凭借这一创新开始在染料行业反超英国。1890年德国企业占据了全球80%的染料市场；到一战之前，德国企业生产全球90%以上的染料。从整个化工行业来看，德国在20世纪初成为全球最大的化工产品出口国，1913年，德国化工品的全球出口份额为40.2%，在20世纪中前期，德国化工品的全球出口份额保持在30%以上（图表12）。

► 日本战后实现了机床行业的渐进创新。 机床被称为“工业母机”，是制造业的基础设备，一直到1965年左右，日本的机床行业都不算有很强的竞争力，在全球的份额不超过5%。根据当时的一项调查显示[4]，超过70%的公司购买机床是基于“品牌效应”而非价格优势，因为机床对于一个制造业公司的生产非常重要，试错成本较高，稳定远比价格更为重要，这意味着日本公司想要打破这个行业的格局是非常困难的。但即使是在这样的环境下，日本机床行业还是抓住了机会，到了1984年，日本生产的机床已经占到全球机床市场的22%，背后一个重要的原因就是日本抓住了数控机床的机会。实际上，数控机床的技术最早是由美国空军资助研发的，开始于1948年左右，数控机床也是最早在美国开始规模化应用的。相对于一般机床来说，数控机床的价格要贵出几倍，大企业愿意使用，但小企业还是很少采用[5]。日本一开始也是向美国学习数控机床技术，后来也从欧洲学习技术，但是与欧美企业不同，日本企业要更加清晰地认识到数控机床的发展前景、并进一步把微型计算机引入机床，日本企业的不懈努力大大提高了数控机床的生产效率，降低了数控机床的价格，使得中小企业也能用得起数控机床[6]。