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大国科技制胜战略研究:技术生态内循环,美、德、中比较分析

时间:2020-10-16 11:38:45编辑:wen


  综述:

  工业互联网构建或是我国实现双循环的核心路径

  我们认为,站在消费互联网基础之上的工业互联网构建,是中国实现双循 环的核心路径。当前全球信息技术生态依然是美国公司为主导、不少制造 业领域依然是德日公司领军,而中国信息技术、新能源技术与传统制造业 的发展相对平衡。在中美争端加剧的逆全球化趋势下,我们认为中国信息 技术生态的重构及其与传统制造业的深度融合是实现双循环的关键。借鉴 美国 1990s NII 计划、德国 2010s 工业 4.0 战略的经验,未来中国有望实 现信息技术、新能源技术与传统制造业的深度融合,核心软硬件、设备及零部件的自主创新是长期较确定的产业趋势。

  美国:NII 战略实现了“内部生态”向“全球生态”的奠基

  美苏冷战和美日贸易摩擦结束后,1990s 初期美国政府提出信息高速公路 计划,通过三层架构(通信网络+信息设备+软件应用)组建生态,叠加 90 年代计算机/互联网技术革命的兴起,美国的科技龙头从本土开始不断扩 张、逐渐发展壮大并向全球渗透,此举彻底奠定了美国的全球信息技术霸 主地位。在此背景下,美国完全主导了上一轮的互联网大科技周期,并培 育了一批当前千亿美元市值级别的“基石”公司,且这些公司大多位于价 值链顶端,享受较高的利润率。但长期来看,信息产业的高度发展也使得 全球化条件下美国传统中低端制造环节的空心化。

  德国:工业 4.0 是传统制造与信息技术相结合的局部生态构建

  2010s 德国开始推出工业 4.0 战略,旨在实现传统制造全面升级,进阶智 能制造。但德国的工业 4.0 可能只是局部生态的打造,一方面,德国虽然 是老牌制造业强国,但除了英飞凌和 SAP 以外,德国本土的信息技术公司 乏善可陈,尤其基站、云计算以及人工智能等环节相对薄弱,最终导致后 期德国工业 4.0 的先发优势不断削弱。我们认为其核心原因在于:1)德国 工业 4.0 由制造巨头切入(并非纯粹 ICT 公司),底层标准较难统一;2) 欧洲各国相对割裂,用户基数原因导致本土 ICT 公司难以成长为巨头;3) ICT 基础设施是科技周期迭代初期的关键,而德国同样不具备优势。

  中国:新基建为传统制造业的数字化改造提供基础设施

  新冠疫情以来,我国适时再次明确新基建战略举措,重点在于构建信息技 术的底层基础设施,促进传统制造业的转型升级,我们认为这是实现经济 内循环的重要环节。我国具备建设完整信息生态建立的三要素条件:完备 的产业链覆盖、完善的数字基础设施、广阔的市场容量,与此同时我国具 备四大独特优势,主要体现在:初具规模的消费互联网产业基础、集中力 量办大事的制度优越性、培育 ICT 巨头公司的制度环境和用户土壤、工程 师红利带来的人才基础等。因此,我们认为未来我国在半导体、软件、应 用等核心技术领域,具备进一步发展壮大的潜力。

  投资逻辑:制造业的升级与软硬件自主创新是较确定产业趋势

  当前逆全球化趋势背景下,随着中美科技争端加剧,我们认为,最悲观的 假设条件下,中美信息技术即使完全脱钩,我国依然具备重构生态的条件 和能力。当前 5G 技术周期已经开启,而我国传统制造业与信息技术产业 发展相对均衡,我们认为制造业与信息技术有望深度融合是新时代我国的 重要优势,从投资的角度来看,有望迎来两方面较为确定的产业趋势:一 是信息技术基础设施建设过程中,生态重构带来的核心软硬件自主创新机 会;二是随着技术周期的推进,数据成为重要成产要素从而推动传统制造 业的生产效率的提升。

  引言:“信息技术+制造业=工业互联网”是内循环的核心
  

  在过去 20 年全球化的条件下,国际分工使得我国依靠较低廉的劳动力成本优势,我国制 造业从而享受到了稳定的代工利润,但由于所处价值链环节较低,虽然我国制造业体量较 大,但总体利润率并不高。在逆全球化的条件下,由于国际分工的条件被破坏,反而倒逼 国内产业升级和自主创新,从长期来看可能导致制造业整体利润率的提升。由于逆全球化 条件需要不断向内寻求降低成本,因而传统制造业需要升级为依托于工业互联网的智能制 造。与此同时,由于我国此前积累的较大体量的制造业基础,我国的工业数据基数庞大, 进而通过不断的算法优化,最终实现工业互联网内部生态的更新与进化,从而使得制造业 获得进一步的升级,制造成本也进一步降低、制造业优势继续增强,整个国内大循环为主 体的格局得以实现。
 

  总结来看,制造业扩张和升级是实现经济内循环的关键环节,在 5G 技术周期的背景下, 在信息技术的加成下,传统制造有望升级为新型科技制造,信息技术是经济内循环的重中 之重,而当前中美贸易摩擦的焦点之一同样在于信息技术。在悲观的假设下,如果中美信 息技术完全脱钩,我国依靠自主创新的力量能否实现制造业的从大到强?我们认为对于这 个命题的回答不仅很大程度上影响当前市场牛熊的格局,更关系未来数十年的经济前景。

  在历史上,技术的发展和积累从来都不是一蹴而就,而是不断积累、循序渐进的过程,美 国在 1990s 年代信息高速公路建设,德国 2010s 开始的工业 4.0 战略,其在早期建设的 过程中同样是依靠自主的技术创新的“内循环”过程,美国的信息高速公路虽然使得美国 信息技术龙头公司主导全球,从美国内部循环扩展至全球的外循环,但也使得制造业不断 空心化,而德国的工业 4.0 受制于信息技术基础相对薄弱,推进缓慢,我国的制造业弱于 德国,信息技术产业弱于美国,但我国制造业和信息技术产业链体系均较为完备,我们认 为从美德的“内循环”实践中,有着诸多有效经验可以借鉴。

  美国:NII 战略是“内部生态”向“全球生态”的奠基

  外部竞争压力下美国提出信息高速公路建设计划

  上世纪 80 年代,苏联的军事科技竞争以及日本经济和科技的快速崛起使美国领导地位受 到挑战。二战后全球化进程不断加速,在以布雷顿森林体系为代表的新经济秩序的建立的 背景下,美国凭借其全球领导国的地位,大量吸引资金和人才流向美国,经济和科技都取 得了长足的发展。但是一方面,美国和苏联同为世界上的“超级大国”,为了争夺世界霸 权,两国及其盟国展开了数十年的斗争,其对抗通常通过局部代理化战争、科技和军备竞 赛、太空竞赛、外交竞争等“冷”方式进行,冷战期间,美苏两国围绕科技为主导的综合 国力展开了激烈竞争,原子弹、半导体、雷达、航天技术等有新突破,后来很多技术转为 民用,如导航系统广泛用于救援、城市交通管理等各个方面。到 1980s 年代,苏联进入战 略率收缩期,1989 年 12 月美苏两国领袖宣布结束冷战,随后 1991 年 12 月,苏联解体 标志着冷战彻底结束。

  但另一方面,从上世纪 60 年代开始,以日本为代表的国家快速崛起,对美国的经济领导 地位产生的一定挑战,到 80 年代,日本凭借先进的制造业外贸出口,经济和科技发展同 样进入高度繁荣时期。以科技为例,到 80 年代日本的存储半导体份额一度超过美国达到 全球第一,85-90 年美日爆发贸易摩擦,美日签订广场协议迫使日元升值,并联合本土的 科技企业对并对日本公司进行制裁,进而促使日本经济加速泡沫化,到 90 年代日本经济 泡沫破裂,进入漫长出清的过程(也称“失去的 20 年”)。
 

  美苏冷战和美日贸易摩擦虽然最终均以美国胜利告终,但也反映出当时美国的经济和科技 虽然是全球第一,但挑战者也会层出不穷,而领导地位其实也并没有那么稳固。根据 Wind 数据,1991 年初美国经济走出了周期性衰退,但复苏缓慢,当年的经济增长率仅为 0.9%。 1992 年大选期间,克林顿在竞选文件《复兴美国的设想》中强调指出:“为了使美国再度 繁荣,就要建设 21 世纪的‘道路’,它将使美国人得到就业机会,将使美国经济高速增长”。 在此背景下,美国提出了信息高速公路计划。1993 年,克林顿就任美国总统后正式推出 跨世纪的“国家信息基础设施”工程计划(英文全称 National Information Infrastructure, 简称 NII),自此美国的信息高速公路建设进入到有纲领、有计划、有对策、有行动的新阶 段。我们认为该计划直接奠定了美国在全球科技难以撼动的霸主地位,也造就了后来美国 信息产业和经济增长的腾飞。

  NII 计划搭建的生态:通信网+信息设备+软件应用

  “信息高速公路”战略即计划投资 4000 亿美元,用 20 年时间,逐步将电信光缆铺设到 所有家庭用户;1994 年,美国政府提出建设全球信息基础设施的倡议,旨在通过卫星通 讯和电信光缆连通全球信息网络,形成信息共享的竞争机制,全面推动经济的持续发展。

  研究和建设“信息高速公路”是美国科技战略的关键部分,信息高速公路计划是美国的优 先任务和长期计划。在 1993 年的行动计划中,信息高速公路主要由以下部分组成:建设 一个覆盖全国的宽带高速信息通信网;信息资源的开发和利用;以微电子技术为基础的信 息设备的开发与制造;通信和信息系统软件、应用软件和各类技术标准的研究开发;培养 和造就大量的信息技术人才。政府预计在五年之内让全国大部分家庭入网,在 20 世界末 实现多媒体的普及化。1994 年,美国提出全球信息基础设施倡议,旨在通过卫星通讯和 电信光缆连通全球信息网络,形成信息共享的竞争机制。此后,克林顿政府持续支持信息 产业的发展,尤其是因特网的改进和普及。

  总结来看,美国信息高速公路的架构大致具体包括:

  (1)综合与集成信息网络。信息高速公路是一个综合网络,通过将分散在各地区的信息 设备连接起来,从而共享信息,但“信息高速公路”不是简单的单一结构网络,而是“网 络之网络”,这是全部现有的和将来的、公有的和专有的、政府的和企业的、窄带的和宽 带的、高速交互式的网络综合与集成。

  (2)融合多种通讯技术。信息高速公路包括了各种通讯技术如卫星通讯、有线通讯、无 线通讯和移动通讯等,通过这些通讯技术,信息传送到各个家庭、企业和政府机构。

  (3)多样化信息形式。信息高速公路包含了不同类别的信息及其文本,信息以数据库、 文字、图形、图像、声音、文本、文件及二进制代码文件等各种形式,在信息高速公路上 存储和传送。

  (4)多种信息设备。计算机、电话机、电视机、无线电及其它信息设备是利用信息高速 公路的工具,通过这些工具,人们才有可能对各种信息进行访问。

  (5)信息从业人员。信息高速公路上的信息从业人员负责提供信息、管理信息、交流信 息并对硬件进行维护,以使信息高速公路有序畅通。
  

  主导企业:信息技术“基石”公司筑起“大生态”的底层支柱

  我们认为信息高速公路成功的关键不是在于创造新技术,而在于将原有基础技术融合,打 造了信息化全生态。90 年代以前,在二战以后 40 多年的时间里,美国依靠不断的研发投 入(如贝尔实验室等)实现了底层的技术原始积累,到 90 年代初,在半导体、软件、通 信等各个领域积累了显著优势,并且细分领域龙头公司也初具规模,如 IBM、英特尔、朗 讯、思科、微软、Oracle 等。但彼时美国的科技公司基本各自为战,服务于自己的细分领 域,彼此之间的关联度较小,后来美日贸易摩擦的经验(英特尔和微软联合起来打压日本 的半导体公司)使得美国开始重视生态的建设,因为单一的技术优势容易受到外来挑战, 但一旦联合建立起生态,地位就难以撼动。我们认为生态就是信息高速公路建设的初衷所 在,即将通信技术、信息加工、软件技术结合起来,构建信息高速传输的网络,在利用网 络反哺信息技术的发展。

  生态打造是美国信息高速公路得以成功的关键所在。美国在 90 年代初在信息化的各个领 域的技术基础已经具备,但生态的打造是一项复杂工程:从底层行业标准的制定——核心 零部件厂商标准化——设备厂商的定制采购——软件厂商的标准化集成——广大开发者 的支持,而这样庞大的工程需要全美国信息产业公司的通力配合与支持,而这个生态一旦 打造完成,新进入者就再难以构成威胁。在这个过程中,美国的核心信息技术厂商发挥了 重要作用,一方面这些公司历史悠久,拥有者雄厚的技术积累;另一方面,他们逐渐成为 底层标准的制定者,如:英特尔制定了处理器的标准化复杂指令集 X86;微软、Oracle 等 厂商分别推出操作系统和数据库等核心基础软件。美国的信息生态发展至今,英特尔、IBM、 微软、Oracle、Google 等科技巨头依然把控着全球信息化时代的技术最核心底层。
  

  生态的力量:微软与英特尔“Wintel”联盟

  在上世纪 80 年代,英特尔是微处理器的龙头,而同时微软 windows 也已经是操作系统的 霸主,但英特尔处理器内存较大,相应地,配备英特尔处理器的个人电脑价格较高,而人 们倾向于购买比较便宜的电脑。于是 windows 系统推出了占用较大内存的程序,促使人们 购买配备英特尔处理器的个人电脑,并且每当微软发布新的操作系统,英特尔的芯片也会 有大的更新,二者的协同效应会让用户明显感觉个人电脑性能和体验大幅提升。此外,任 何电脑厂商只要选择了英特尔或微软其中一家,就等同于连带选择了另一家,两者很难分 开。因此,自 20 世纪 80 年代来,“Wintel”联盟的强强联合主导了全球 PC 市场,造就 了一个时代。生态模式一旦打造完成,就难以撼动,直至今日,微软和英特尔分别在操作 系统和处理器领域,依然是全球的绝对主导者和垄断者。
  

  科技巨头的联合帮助美国在美日贸易摩擦进一步占据优势。20 世纪 80 年代后期,日本半 导体制造商销售额在全球占比处于领导地位,1988 年日本的 NEC、东芝、日立、富士通、 三菱等公司占据全球制造商 Top10 的半壁江山,但最终在 20 世纪 90 年代没落,其中, 微软、英特尔、AMD 等巨头联合参与的“美日半导体贸易战”或是重要原因之一。

  1983 年,美国半导体协会发表文章,批判日本半导体企业严重损害美国企业利益,而且 矛头直指日本政府实施的产业导向政策,同年,爆发“美日半导体摩擦”。1985 年,微软 针对日本 7 家半导体厂家的 DRAM 开始反倾销诉讼,AMD 与 NS 公司(美国国家半导体, 后被 TI 收购)也跟进,而英特尔联合其它硅谷企业成立了 SIA(美国半导体产业协会), 以应对日本半导体企业的竞争。在这样的背景下,美国科技巨头联合叠加政府部门对日本 半导体的制裁措施,日本半导体产业最终由盛转衰,而韩国抓住机遇趁势崛起,在这个过 程中科技巨头强强联合的生态第一次展现出了巨大威力。
 

  优势:NII 计划彻底奠定美国信息技术的全球领导地位

  美国信息高速公路计划无疑取得了显著的成效,主要体现在两方面:(1)在信息高速公路 计划的作用下,90 年代中后期以美国科技巨头为主导的计算机/互联网的技术革命正式开 启,互联网在全球范围开始普及,而美国已经毫无疑问是这轮技术周期的绝对主导,并一 举奠定了美国在科技领域的霸主地位。(2)信息产业的发展使美国在 90 年代经济持续增 长,各项经济指标表现良好:到 1999 年底失业率降至 24 年来最低点,通货膨胀降到 30 年来最低点,并逐步与日本、欧洲拉开差距。

  “信息高速公路建设”为美国培育了大批具备很强国际竞争力的世界级企业。1993-1998 年,这一头号战略的政府预算仅为 4.89 亿美元。但众多美国企业关注到了信息高速公路 的市场前景,纷纷投身到这一事业中。1995 年前后,门户网站雅虎、浏览器开发商网景、 电子商务公司 eBay 和亚马逊陆续成立。在资本市场上,这些信息技术龙头公司同样大受 追捧,在 1993 年初,美国前 20 大的信息技术公司总市值为 1791 亿美元,对应上一年总 营收仅为 1634 亿美元,到 2000 年初,前 20 大信息技术公司总市值达到 25366 亿美元, 对应上一年总营收为 3610 亿美元,其中市值增长超过 13 倍,而营收增长仅为 1.2 倍左右, 而美股也陷入互联网科技周期带来的科网泡沫中。

  虽然科网泡沫带来一定的负面影响,但 IT 产业对美国全要素生产率的提升非常显著。网 络帮助企业之间的交易突破了由于技术瓶颈所导致的时间和空间限制。基于网络的电子商 务可以降低中介环节的成本,也可以在零库存的情况下维持正常的商业贸易,劳动生产力 得到提高。根据中国与世界经济社会发展数据库,1991-1995 年,IT 产业对多因素生产力 和资本深化的贡献合计为 0.74%,略小于其他所有对劳动生产力增长的贡献(0.79%)。 1996-1999 年,IT 产业对于多因素生产力(MFP)的贡献为 0.49%,对资本深化的贡献 从 0.51%大幅提升至 0.96%。在该阶段,IT 产业对劳动生产力的贡献大于其他所有对劳动 生产力增长的贡献(1.12%)。
  

  劳动生产率的提高使信息产品本身的成本骤降,有效的抑制了通货膨胀。从1991年到1997 年,信息产品的核心部件——芯片的成本下降了 98.5%。据美国商务部统计,1996-1997 年,美国非信息产品通货膨胀率是 2.5%,但在信息产品跌价的影响下,全美通货膨胀率 降至 1.9%。90 年代中后期,美国经济欣欣向荣,突破了 2.5%的潜在增长率,GDP 年均 实际增长率高达 4%;失业率冲破了 5.5%的自然失业率界限,下降至 4%;年通货膨胀率 均保持在 2%左右的低水平。
  
  

  劣势:全球化红利下美国中低端制造的空心化

  美国 NII 计划无疑取得了重大的成功,一方面,美国信息技术产业高速发展,并在全球化 红利下成为全球生态的底层,长期享受了高垄断高利润率的状态,与此同时基于这些“基 石”公司的建立的底层,美国下游应用产业同样蓬勃发展,在电商、支付、社交、消费软 件等领域也涌现了诸多的巨头公司。但另一方面,由于美国信息技术产业过高的利润率, 在美国市场经济要素充分流动的条件下,传统制造业的重资产、高资本开支、利润率低等 劣势开始显现,使得要素资源逐步进一步向信息技术产业聚集,而传统制造业为进一步寻 求低成本(低劳动成本和资金成本),在全球化趋势下则向以中国为代表的新兴国家转移, 长此以往,导致了美国制造业的空心化。

  以汽车行业为代表,根据 BEA 数据,从 1990s 中后期开始,美国汽车的单月产量开始逐 步下滑,这意味着美国的汽车工业正逐步萎缩,我们以美国的龙头汽车公司通用和福特的 财报数据为例,这两家公司的营收和净利润水平从 2005 年开始便陷入增长停滞,甚至有 不断下滑的趋势。除此之外,2005 年开始,美国全部制造业的出货量金额的同比增长已 经几乎停滞,结合考虑美国经济总量增长以及通胀等因素,美国传统制造业的萎缩已经无 需争议的事实。而从就业人数来看,进一步反映出这种倾向,美国制造业就业总数自 2000 年以后开始持续下滑,与之对应的是服务业就业人数规模不断增长。
  

  大国科技制胜战略研究:技术生态内循环,美、德、中比较分析

  综合来看,美国的信息技术的发展确实使美国经济一度实现了高增长和低通胀,同时美国 的信息技术龙头公司也在全球化趋势下长期享受的高润率,但与此同时对于传统制造业造 成的“挤压”也是事实,长期的发展结果就是导致美国制造业的空心化,尤其是一些利润 率较低的中低端制造,开始自发衰落或者产能转移至国外。2000 年科网泡沫破裂以及 2008 年的金融危机,反映出信息技术为核心产业的基础本质是一种“高贝塔”的发展模式,虽 然扩张快,但也容易带来更多的不稳定性,从而对经济产生不同程度的冲击。为摆脱金融 危机,彻底解决本国经济所面临的失衡状态,奥巴马政府于 2009 年底开始启动“再工业 化”战略,美国的“再工业化”是建立新的工业体系,希望通过产业升级,寻找能够支撑 未来经济增长的高端产业,通过回归实体经济、大力发展国内高端制造业、促进出口而达到 振兴本土工业、继而实现经济可持续均衡发展的目的。

  2018 年中美贸易摩擦后,逆全球化趋势显现,美国特朗普政府提出了“制造业回流”的 战略,但我们认为由于信息技术的高度发展(高垄断性和高利润率)对美国的传统行业产 生挤压(人才、资金等方面),导致美国对于基础设施、人才培养、供应链等方面的积累 劣势,可能导致制造业回流短期内也难以实现:1)劳动力成本:美国劳动力成本较高主 要原因在于医疗、交通、住房等方面的原因,这些因素必然需要反映到劳动力成本上;2) 基础设施:美国很多基础设施相对落后。美国土木工程师协会在 2017 年的报告中把美国 的基础设施整体状况评为“D+”级,D 级是该协会对基础设施评级的倒数第二级。根据协 会官网解释,D 级是指“基础设施条件处在较差和尚可之间,大多情况下低于标准水平, 很多设施已接近使用寿命,相当一部分设施出现明显损坏。3)供应链:对于许多本土公 司和潜在想要回归美国的企业而言,中低端制造的空心化缺乏供应基础是美国本土制造业 发展的最大障碍。

  德国:工业 4.0 是传统制造与信息技术相结合的生态打造

  工业 4.0 是继机械化、电气化和信息技术之后工业化的第四个阶段,也是德国继续保持在 全球制造业领域竞争优势的重要策略,最早是德国政府 2011 年 11 月公布的《高技术战略 2020》中确定的十大未来项目之一,旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新。 工业 4.0 战略由德国工程院、弗劳恩霍夫协会、西门子公司等德国学术界和产业界的建议 和推动下形成,并已上升为国家级战略,德国联邦政府投入规模达 2 亿欧元。

  工业 4.0 是一个面向 2020 年甚至更长时期的制造业发展战略,我们预计工业 4.0 的设计 目标仍要在 2030 年以后才可能实现。工业 4.0 由产学研联盟通信促进小组发起,源自德 国企业界和产业界自发的倡议,后由德国政府牵头,在协会建立的工业 4.0 平台基础上, 升级成立了国家级工业 4.0 新平台,政府统筹规划,龙头企业和协会推动,中小企业广泛 参与,如:德国机械设备制造业联合会(VDMA),拥有 120 多年的历史,涵盖机床工业 联合会、机器人工业联合会等 38 个工业联合会,是德国横跨各个机械产业的庞大社团组 织,而 VDMA 也是搭建“工业 4.0 平台”,实施德国工业 4.0 战略的重要牵头组织之一。

  产业链外部竞争压力下德国工业 4.0 战略提出

  从外部来看,在工业 4.0 提出以前,德国其实已经具备强大的现代化制造业基础,但强大 的竞争压力迫使德国制造业有必要进行升级。一方面,在中低端制造环节,21 世纪以来, 随着中国加入 WTO 使得全球制造业分工进一步深化,凭借较低的要素成本优势,中国逐 步在中低端制造领域占据优势,并从低成本优势——规模化优势——性价比优势的过程逐 步向上演变。另一方面,在高端制造环节,美国在 2008 年金融危机后提出的再工业化战 略,由于技术底蕴雄厚,美国也成为强有力的竞争者,除此之外,日本等工业强国与德国 长期保持着竞争关系。

  一是中国制造业的快速崛起。2000 年以来中国的制造业取得了长足的发展,以机械行业 为例,根据第一工程机械网数据,2013 年,德国以 16%的份额占据 2013 年全球机械出 口首位,中国以 11%的份额,略低于美国位于全球第三,而到 2019 年中国的工程机械份 额进一步增长到 16%。同时,在全球设备制造业的 32 个子行业中,中国已经在 7 个子行 业中取得了领先地位。
  

  二是美国信息技术的顶层压制。根据上文我们得出,美国信息高速公路战略通过培育生态, 牢牢掌控住了 CPU、操作系统、数据库等底层核心技术。从某种意义上说,工业 4.0 是德 国希望阻止美国的信息技术不断融入制造业之后带来的支配地位,因此工业 4.0 希望用“信 息物理系统(CPS)”改造和升级智能工,使生产设备因信息物理系统而获得智能,使工 厂成为一个实现自律分散型系统的“智能工厂”。

  从内部来看,老龄问题、劳动力成本上升、经济停滞驱使德国的传统生产模式发生转变。 2010 年以来,德国老龄化问题也日益严重,其中 65 岁以上老龄人口比重占比超过 20%, 并且比重呈现不断上升态势,而 15-64 岁劳动人口比重下降,导致整个社会的抚养成本上 升、总需求下降(房地产等需求),与此同时劳动力成本也随着上升。2010 年以来,整个 欧洲都面临老龄化问题以及债务问题,德国经济增长也持续陷入停滞,尽管失业率保持稳 定,但通胀也始终维持低位。
  

  工业 4.0 的生态架构:CPS+集成网络+智能工厂

  工业 4.0 的核心目标是实现数字化、网络化、智能化的制造与服务。从技术层面看,工业 4.0 的核心是信息物理系统(CPS),即:利用传感器、物联网、工业大数据和人工智能, 可以构建资源、信息、物品和人相互管理的信息物理系统,从而实现制造业的数字化、网 络化、智能化。从产业层面看,工业 4.0 是制造业网络体系的重构,也是产业组织方式的 根本改变。它着力构建智能产品、智能制造、智能服务并存的制造业生态体系,由平台企 业、工业软件服务商和工业安全方案提供商共同提供支撑。
  

  信息物理融合系统(CPS):工业 4.0 的基石与核心

  德国的工业 4.0 战略详尽描绘了信息物理系统(Cyber Physical System)概念,是指通过 传感网紧密连接现实世界,将网络空间的高级计算能力有效运用于现实世界中,从而在生 产制造过程中,与设计、开发、生产有关的所有数据将通过传感器采集并进行分析,形成 可自律操作的智能生产系统。

  CPS 包括智能机器、仓储系统以及生产设备的电子化,并基于通信技术将其融合到整条网 络,涵括内部物流、生产、市场销售、外部物流以及延伸服务,并使得它们相互之间可以 进行独立的信息交换(如机器与机器之 间的对话)、进程控制(生产安排、仓储物流)和 触发行动(搬运、加工)等,从而达到全部生产过程的智能化。

  集成网络:实现硬件统一和协调的关键

  制造系统的纵向集成:工业 4.0 所要追求的就是在企业内部实现所有环节信息无缝链接, 将处于不同层级的 IT 系统进行集成(如执行器和传感器、控制、生产管理、制造和企业 规划执行等不同层面),这是所有智能化的基础。

  企业间的横向集成:横向集成是企业之间通过价值链以及信息网络所实现的一种资源整合, 为实现各企业间的无缝合作,提供实时产品与服务,推动企业间研产供销、经营管理与生 产控制、业务与财务全流程的无缝衔接和综合集成,实现产品开发、生产制造、经营管理 等在不同的企业间的信息共享和业务协同。

  端对端的集成:所谓端到端就是围绕产品全生命周期的价值链创造,通过价值链上不同企 业资源的整合,实现从产品设计、生产制造、物流配送、使用维护的产品全生命周期的管 理和服务,它以产品价值链创造集成供应商(一级、二级、三级……)、制造商(研发、 设计、加工、配送)、分销商(一级、二级、三级……)以及客户信息流、物流和资金流, 在为客户提供更有价值的产品和服务同时,重构产业链各环节的价值体系。

  智能工厂和智能制造(Smart X)的实现

  实现“工业 4.0”的核心是智能工厂与智能制造。由于智能工厂包括了智能移动、智能电 网、智能建筑以及智能物流等,以上概念可被统称为 Smart X。

  整个 Smart X 的主要任务一是要构建一套集融合化与网络化于一体的生产系统,加快研 发智能化传感技术并构建连贯完整的数据库应用,以实现智能工厂的自主监控,如达到机 器维修保养的自主管理、质量偏差控制、材料使用情况监控及预警等目的,二是建立一套 规范化、标准化的生产模式,加快推广具有共用性的技术标准与接口,最终达到工业与物 流企业之间互联的目标。
  

  主导企业:制造业龙头公司建立的局部“小生态”体系

  德国是世界主要的工业强国之一,堪称“世界制造业的标杆”,德国具有完备的工业体系, 以及强大的基础。汽车领域,德国拥有戴姆勒、大众和宝马三大巨头,还拥有世界最大的 汽车零部件供应商博世。机床领域,机床是德国的传统优势工业,德国的机床享誉全球, 德国的德马吉森精机是欧洲第一大机床集团;除此之外,通快集团是全球制造技术领域的 领导企业之一,其在激光加工领域排名全球第一。电子电气领域,德国在电子电气行业拥 有西门子、英飞凌、博世、捷德、库卡等大批世界一流企业。机器人制造:德国的库卡公 司是工业机器人四大家族之一,也是全球顶级为自动化生产行业提供柔性,生产系统、机 器人、夹模、模具及备件的供应商之一。自动化领域:西门子的自动化控制是世界工控领 域的王者,除了西门子以外,德国还有诸多自动化工业巨头,比如费斯托、倍福自动化等。

  通信、软件及科技互联网领域:德国拥有 SAP 公司(全球最大的企业管理和协同化电子 商务解决方案供应商、全球第三大独立软件供应商)、英飞凌科技股份有限公司(全球领 先的半导体公司之一)、德国电信股份公司(欧洲最大的电信运营商、全球第五大电信运 营商)等。
 

  但值得一提的是,德国无疑是全球的制造强国,但除了英飞凌和 SAP 以外,德国的信息 技术乏善可陈,缺少与美国这样的信息强国直接对抗的力量。究其原因,我们认为主要与 德国本身的基础条件有关,一方面德国与其他欧洲国家一样,人口相对较小,因此缺乏培 育巨头信息技术公司的土壤(用户基数小);另一方面,德国是市场化程度较高的国家, 上游的龙头信息技术公司在布局通信网络时的理性和审慎,导致在部分人口密度较低的城 市网络覆盖不完全,从而也进一步抑制中下游应用和生态的发展。

  劣势:信息技术相对薄弱使得德国工业 4.0 先发优势逐渐削弱

  对于西门子这类的制造巨头来说,其工业 4.0 建设无疑是领先的,但从德国全国来看,制 造业的先发优势逐渐被削弱。2010-2017 年,在整个欧洲经济处于的低迷过程中,德国在 工业 4.0 战略的推动下,制造业订单指数却稳步增长,但 2018 年以来却再次转为下行。 而从德国代表性的机床行业来看,2010-2017 年出机床的产值和出口增速能够维持相对较 高增速的正增长,但 2018 年以来增速持续下行,甚至负增长,一定程度上与全球的经济 周期有关,但根据英国经济研究机构牛津经济研究所 2019 年的测算,全球工业生产 2019 年增长 2.9%,而机床消费量显著增加,同比增长率为 3.6%,但与此同时,德国制造业订 单指数与机床行业出口金额增速却开始下滑,我们认为一定程度上反映出德国制造业的先 发优势开始有所削弱。
  

  我们认为主要原因在于,工业 4.0 是软硬件相结合的科技制造生态工程建设,需要大量的 信息技术基础设施(无线通信、云计算等)作为对传统制造业的支撑,而与美国相比,德 国的制造业虽强,但信息技术相对落后,因而德国的工业 4.0 并未真正建立起生态,只是 属于少数企业的工业 4.0,具体来看:

  (1)制造龙头切入信息技术,底层标准的较难实现统一。近年来,云计算已经成为数字 化建设和人工智能的重要载体,而目前即使放眼整个欧洲,也很难找到能够提供世界级的 云服务厂商。与此同时,德国目前的信息技术主要为少数的制造业龙头切入,其研发和解 决方案设计更多出于自身的制造工厂考虑,底层标准较难统一,使得德国短期难以具备建 设信息生态的条件。与此同时,从大部分企业本身经营决策的角度来看,投入数字化设备、 引入智能制造模式在短期内增加企业投入甚至负债水平,但新产品和新商业模式难以迅速 得到传统客户认可,而在德国最具优势的精密机械、化工、汽车等领域,依靠长期以来的 技术储备和口碑,不必过多创新即可在国内外市场上具备较强竞争力。

  (2)用户基数少,信息技术产业发展和培育缺乏重要的土壤。从整个欧洲来看,由于语 言体系较多,欧洲整体很难做到实质性的统一,各个国家处于相对割裂的状态,同时德国 人口基数较小(2019 年为 8300 万左右),用户基数和流量是信息技术公司发展壮大的重 要前提,而这样的小规模的市场难以培育世界级的大体量信息技术公司。进一步的,由于 本土信息技术公司的缺乏,德国不得不依赖别国的技术,但也引发了对网络安全方面的担 忧,工业 4.0 下的物联网和智能制造,意味着企业的生产、经营、物流的数据和信息等均 存在网络中,但同时也面临较大的网络风险,一旦受到区域性的网络攻击就可能导致整个 生产流程的瘫痪。

  (3)市场化的机制下,信息通信技术的基础设施相对落后。德国是一个市场化体系主导 的国家,企业行为均以盈利为核心,但在这样的机制下,导致在不少人口密度相对较小地 区德国的基站、IDC 等信息技术的依赖载体建设相对落后。根据中国社科院欧洲研究所的 数据,2019 年德国依然存在不少手机信号的“盲区”,数以千计的基站存在问题,只有 7% 的德国家庭接入了光纤网络,远低于爱沙尼亚(73%)、瑞典(56%)和西班牙(53%)。 德国政府预计,该国基本实现网络信号覆盖还需新建 5000 个基站。
  

  因此,在这样的背景下,德国的工业 4.0 总体推进相对缓慢,仅少数制造业的巨头公司成 功实现了工业 4.0 下的智能化生产。除此之外,随着 5G、云计算等新技术全面发展,CPS 的成本和功能并不占优。2015 年,英特尔、高通等 IC 领域的巨头公司推出了可以接入 5G 网络的 NB-loT 物联网技术(比较依赖于通信网络的基础设施建设),此后,CPS 优势逐 步弱化,更多的企业选择了比 CPS 芯片成本优势显著的 NB-loT 物联网方案。与此同时, 云计算技术不断进步(同样依赖于 IDC 等关键基础设施建设),与 NB-loT 物联网方案的融 合进一步加深,工业云可以替代 CPS 系统,完成未来规划中的数据分析部分。由于德国 信息技术基础设施的相对落后,因此,以 CPS(工业软件)为核心的工业 4.0 进展慢于以 “NB-IOT+云计算”为核心的生态建设路径,根据 Gartner 发布的 2018 年工业物联网报 告,德国在运输、制造、公用事业、自然资源等领域,几乎没有公司参与工业 4.0。

  中国:新基建为传统制造业的数字化改造提供基础设施

  逆全球化以及中美科技争端加剧背景下的趋势

  2018 年中美贸易摩擦后,中美争端不断升级,从贸易领域,进一步延伸至金融和科技领 域,在这样的背景下,逆全球化已经成为不可逆的趋势。

  在此背景下,2020 年以来,高层密集定调“新基建”,2020 年 3 月 4 日,中国政府提出,要加大公共卫生服务,应急物资保障领域投入,加快 5G 网络、数据中心 等新型基础设施建设进度,要注重调动民间投资积极性。新基建的提出,一方面作为逆周 期调节的手段,一定程度可以对冲新冠疫情对经济造成的冲击;另一方面,在逆全球化趋 势进一步确立的背景下,有利于加速构建数字化的信息技术生态。
 

  新基建的架构:建设信息技术的底层基础设施

  2020 年 4 月 20 日,国家发改委高技术发展司新闻发布会上表示,新型基础设施主要包括 三方面内容:

  一是信息基础设施。主要指基于新一代信息技术演化生成的基础设施。比如,以 5G、物 联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施,以人工智能、云计算、区块 链等为代表的新技术基础设施,以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等。

  二是融合基础设施。主要指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术,支撑传统基础设 施转型升级,进而形成的融合基础设施。比如,智能交通基础设施、智慧能源基础设施等。

  三是创新基础设施。主要指支撑科学研究、技术开发、产品研制的具有公益属性的基础设 施。比如,重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设施等。
 

  底层基础设施硬件:

  5G 基建和大数据中心 5G 基建和大数据中心是科技周期下两个支柱型的底层基础设施:

  5G 实现了高速、低延时的数据传输,并且具有广联接特性,从而可以联接万物。5G 是最 新一代蜂窝移动通信技术,主要优势在于更快的数据传输速率和更低的网络延迟。理论上 讲,5G 网速是 4G 网速的 10 倍到 100 倍。它是支撑经济社会数字化、网络化、智能化转 型的关键新型基础设施,不仅可以直接推动电信运营业、设备制造业和信息服务业的快速 发展,也可以带动其余行业的信息通信技术应用投资。根据中国信息通信研究院预测,预 计 2020—2025 年期间,中国 5G 发展将直接带动经济总产出 10.6 万亿元,直接创造经济 增加值 3.3 万亿元。
 

  大数据中心(IDC)是数据存储和运算的重要载体。数据中心是为有互联网需求的用户, 提供集中存放计算、存储以及网络设备的场所。它是工业互联网、云计算和人工智能发展 的基础条件,也是其他产业数字化转型的基础设施。在数据资源已成为关键生产要素的背 景下,更多的产业利用结构或非结构化的海量数据来提取有价值的信息,而大量数据的处 理与分析均要求构建大数据中心。根据中国信通院预测,2020 年全国数据中心的机架数 量有望增长到 326.7 万台。

  技术支撑层:云计算和人工智能

  云计算决定了云端的数据运算和处理能力。云计算是在整个技术周期中与 5G 并列至关重 要的产业,5G 事实上通过把终端和云端进行高效的连接,从而大幅释放终端的应用场景 和潜力,因此,从这个意义上来说,云端的计算能力对于智联网(AI+物联网)的生态同 样重要。而云计算是真正能使 5G 技术发挥革命性作用的关键,未来基于 5G 的生态或场 景,包括物联网、人工智能、智能家居、智能驾驶、工业互联网,其背后均离不开云计算 的支持。

  人工智能是最终下游各类场景应用的解决方案。人工智能研究和开发用于模拟、延伸和扩 展人的智能的理论、方法、技术及应用系统,试图生产出能以人类智能相似的方式做出反 应的智能机器,产业链主要包括:基础层、技术层和应用层。基础层主要包括计算硬件、 计算系统技术和数据采集、标注与分析;技术层主要包括以计算机视觉、自然语言处理等 人工智能核心技术为驱动的算法和解决方案提供商及相关技术平台;应用层主要包括以智 能机器人、智能无人机、智能硬件为主的消费级终端应用和对接各类外部行业的 AI 应用 场景的行业场景应用。

  下游应用层:工业互联网、物联网、车联网等

  在新技术周期推动下,下游应用均可以视为:5G、云计算、人工智能等多种技术的融合, 从而产生不同的生产或生活的应用场景,基础技术应用在工业领域,则为工业互联网;应 用在万物的联接,则为物联网,应用在汽车领域则为车联网。以工业互联网为例,大致可 以拆解为:硬件设备(机器人)+软件(云)+算法(AI),也是上述基础技术的融合。

  主导企业:5G 通信网+自主可控链+云计算构建生态

  相比于德国,我国的 ICT 技术(信息通信技术)虽然同样明显落后于美国,但如果把技术 具体拆分开来看,我国有具备较明显的优势:一是在经过多年的研发投入和不断技术积累 后,我国的通信技术经历了 3G 时代落后-4G 时代追赶-5G 时代赶超的过程,当前我国的 通信技术已经在全球处于相对领先地位;二是作为传统大国,我国拥有广阔的用户数量和 市场需求,能够培育出世界级的信息技术公司(如阿里、腾讯等),同时包容不同技术路 径,因而 IT 技术虽然相对落后,但总体覆盖较全面,并没有明显缺失的环节;三是在信 息技术底层基础设施环节,由于我国具备社会主义制度的优越性,能够集中力量办大事, 诸如 5G 基站、IDC 等重要基础设施,在政策推动下,建设速度可以明显加快。

  5G 通信网:IOT、NB-IOT 架起 5G 无线通信网络

  物联网(IOT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、 激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集 其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接 入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物 联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体,它让所有能够被独立寻址的普通物 理对象形成互联互通的网络。

  窄带物联网(NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT 构建于蜂窝网络,只 消耗大约 180kHz 的带宽,可直接部署于 GSM 网络、UMTS 网络或 LTE 网络,以降低部 署成本、实现平滑升级。NB-IoT 是 IoT 领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网 的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。根据 OFweek 网资料,NB-IoT 支 持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接,NB-IoT 设备电池寿命可以提高至 少 10 年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

  我国的 CT 龙头企业中兴通讯和华为在 IOT 和 NB-IOT 领域参与全球的标准制定,拥有长 期丰富的技术积累,有望共同主导国内的 5G 生态网络建设。

  自主创新链:国产处理器和基础软件构建底层算力

  在自主可控链条上,算力是整个生态的核心,核心环节包括:处理器(CPU)和基础软件。 CPU 按照基础指令集的不同可以分为五大体系:RISC 类别的 ARM 体系、MIPS 体系、 Power 体系、Alpha 体系、ARM 体系和 CISC 类别的 X86 体系。

  MIPS 处理器的典型代表为龙芯。龙芯是 2002 年由中国科学院计算所开始研发的一款独 立自主的处理器,再搭配 Linux 系统,打造国产 PC。在经过多年的技术积累后,龙芯已 经在 MIPS 固有指令集上龙芯还添加了不少自主研发的指令集,指令集数量是原有两倍, 目前龙芯最新的产品是 2019 年年底发布的龙芯 3A4000/3B4000,其中龙芯 3A4000 是面 向桌面台式机和笔记本,而面向科学计算、高密度数值信息处理的峰值计算性能是上代产 品龙芯 3A3000 的 4 倍以上。

  ARM 体系处理器主要代表为华为海思、飞腾等。以华为海思为例,其处理器主要应用于 移动端产品,应用场景包括但不仅限于手机、监控设备、机顶盒、电视和路由器等,最新 的代表产品为麒麟 990 5G 版,7nm EUV 工艺打造,集成 5G 基带,其 CPU 性能可与目 前世界一流水平的手机处理器骁龙 865、A13 竞争。除此以外华为海思也涉足服务器领域, 最新产品为鲲鹏 920,7nm 工艺打造,最高可扩展为 64 核,主频为 2.6GHz,支持 8 通 道 DDR4 内存和 PCIe 4.0,但目前鲲鹏 920 目前还处于华为自用阶段。

  目前全球处理器的全球绝对主导为基于 X86 体系的美国公司英特尔和 AMD,但从国内来 看,不同架构的处理器已经具备一定推广应用能力,虽然性能相比美国巨头有所落后,但 却是自主研发、自主创新的底层算力基础。与此同时,在国产的 CPU 架构基础上,我国 国产基础软件同样有显著的突破,包括用于 PC 端的中标麒麟系统、统信操作系统,以及 用于终端的鸿蒙操作系统等;在中间件领域技术同样相对已经较为成熟,主流中间件产品 与美国的 Oracle 巨头相比差距已经明显缩小;在数据库领域,虽然在关系数据库与美国 的 Oracle 等巨头依然差距较大,但近年来阿里、华为等在数据库领域也不断取得突破。

  云计算:为广阔的下游应用提供运营载体

  我国云计算产业的发展较快,但尚处于早期。2019 年 10 月 12 日,国务院发展研究中心 正式发布《2019 中国云计算产业发展白皮书》,其测算 2019 年我国云计算产业规模达到 1290.7 亿元,根据中国信通院、IDC 等研究机构的公开数据,预计 2023 年,中国云计算 产业规模将超过 3000 亿元人民币。但与此同时,与发达国家相比,我国企业整体上云率 较低,2018 年我国云计算市场规模仅相当于美国云计算市场的 8%左右。根据麦肯锡等研 究机构的数据显示,2018 年,美国企业上云率已经达到 85%以上,欧盟企业上云率也在 70%左右,而据中国电子学会等组织和机构的不完全统计,2018 年,中国各行业企业上 云率只有 40%左右。
  
  

  在云计算产业发展尚处于初期的情况下,我国已经诞生了世界级的云计算公司。根据 Gartner 数据,2019 年,全球云计算市场排名前三的企业所占份额接近 80%,其中:亚 马逊以高达 45%的市场份额排名第一;微软市场份额 17.9%列第二;我国的阿里云以 9.1% 的市场份额挤进前三。虽然当前我国云计算产业尚处于早期,但凭借广大的用户基数以及市场需求,我国本土已经诞生了数家具备国际竞争力的云计算企业,如阿里云、腾讯云、 华为云等,我们认为未来随着我国新基建等相关政策的落地,未来云计算的发展有望加快, 从而给 5G 时代的各类下游应用提供强有力的运行载体。
  

  总结来看,我国信息技术产业链相对完备,尤其是在经历 2014-2015 年移动互联网技术 革命的红利的高峰期后,依赖我国庞大的用户基数带来的市场潜力,我国的消费互联网产 业逐渐发展壮大,涌现了阿里、腾讯、美团等巨头公司,我们认为这点优势是欧洲、日本 等发达国家并不具备的优势,有望给 5G 时代的工业互联网的提供基础。与此同时,当前 我国依然拥有广阔市场以及制度优越性等核心优势,因此,在最悲观的假设下,我们认为 即使中美科技完全脱钩,我国在通信、算力、云等方面具备数字生态重构的能力,从长期 来看,这种重构后的生态有望进一步支持传统制造业数字化改造,从而提高全要素生产率。
  

  对比:我国制造业短板主要体现在技术层面而非生态

  从出口数据看我国优势产业可能集中在中低端基础工业品环节。从 HS 行业分类的角度来 看,2018 年,我国贸易顺差最大的 3 个 HS 行业分别为:机电/音像设备及其零件/附件、 纺织原料及纺织制品、杂项制品等,贸易顺差分别为:3695 亿美元、2319 亿美元、1593 亿美元。而我们认为这些基础工业品的主要优势在于我国的劳动力成本优势,产品价格低, 因而能够抢占海外市场。

  进一步我们从产业链的角度看,在高端制造产业链方面,如:面板显示、半导体、机器人 等,在全球制造业产业转移的过程中,我国能够在产业链中占据相对稳固的地位,我们认 为主要原因在于两方面:一是随着全球化分工的深化,发达国家越来越把重心集中在利润 率更高的上游环节,而战略性的把利润率较低的中下游转移;另一方面,这些高端制造面 临广阔的下游市场,而我国又是主要的下游市场,因而把中下游(制造等)环节放在中国, 可以节省成本。除此之外,我们认为政策在其中也发挥了重要作用,虽然上述产业技术壁 垒相对较低,但前期需要投入产能和产线,需要大量资金,因而需要政策的扶持。在终端 设备方面,如:家电、机械设备、通信设备等,我们同样具备优势,我们认为主要原因在 于下游市场空间广阔,本土企业更贴近市场,更能了解用户需求,同时叠加政策的扶持, 有能力形成相应的产业集群和供应链,因而在长期积累下也形成竞争优势,主要包括举国 体制优越性、广阔的市场优势、劳动成本优势、供应链优势等四方面。

  从进口数据看我国劣势产业可能集中在中高端制造业的上游。可能被“卡脖子”的行业如 面板显示的材料、半导体的材料和设备、信息技术的底层操作系统等由于美日欧等发达国 家垄断了核心技术,导致我国陷入相对被动的局面。

  我们认为其背后的主要原因在于:一方面我国在过去全球化红利中,企业快速发展而忽视 了基础研发。全球化的分工是市场规律必然的结果,各国根据要素禀赋的不同,享有不同 的比较优势,我国的比较优势则是下游市场和劳动力,而全球化使得中国可以顺利利用他 国技术发展自己,自主研发显得没有必要。在过去全球化的过程中国,由于分工带来全球 经济效率的显著提升,市场不断扩大,因而全球化对于参与其中的发展中国家是一种红利。 但随着全球化过程进入尾声,市场由增量红利转为存量竞争,大国之间的贸易摩擦也不断 加剧,因此国内产业链在中下游环节发展较为顺利,而向上攀升则会触及发达国家的利益 而受到阻拦。

  另一方面,全球价值链的形成是近 60 年经济发展的结果,短期难以打破。纵观我国被卡 脖子的各个细分领域,我们不难发现均是技术壁垒较高,行业集中度较高,呈现寡头垄断 的局面,如 CPU、操作系统、光刻机等领域,其底层的核心技术基本都被美国所垄断和 掌握,而其背后是二战后 60 多年漫长的科技研发的积累。全球的价值链大致呈现这样的 格局:欧美掌握核心底层技术-日本掌握部分高端材料和设备-韩国在高制造环节具有优势中国在中低端制造具有优势。因此,我们认为价值链形成是长期分工的结果,而卡脖子问 题的本质是逆全球化,短期可能难以打破。同时,我们认为很多技术并不在于我国的研发 能力弱,而在于研发时间积累不充分,并且高端技术无法通过技术引进、学习和模仿,需 要从基础科学开始逐步积累,未来需要韬光养晦,重视基础研发和加大投入。

  总体来看,我国制造业的主要劣势还是在于基础研发不足,因而在材料、设备等关键环节 在技术层面与发达国家有明显差距,而技术层面的问题理论上需要时间的积累,以及通过 持续不断的研发以及经验的积累,从而取得突破。但与此同时,我们看到我国培育产业的 基础条件较为完备,甚至相比于发达国家有显著优势,因此我们认为我国制造业短板主要 体现在技术层面而非生态建设。

  研究结论:逆全球化趋势下我国新型制造的生态条件较完备

  美德经验的启示:软硬件的标准统一和生态建设是关键

  1990s 的美国的信息高速计划无疑取了显著的成效:一方面使得美国的科技龙头在很短时 间内建立了生态,奠定了美国在信息技术领域的全球霸主地位;另一方面,美国完全主导 了 90 年代计算机互联网的技术周期,经济实现高增长、低通胀。而德国在 2010s 推出工 业 4.0 战略,以西门子为代表的现代工厂模式得到了成功的实践,但受制于德国的信息技 术等相关的基础条件相对薄弱,德国工业 4.0 总体推进缓慢,大部分企业持续推进的边际 成本较高,动力不足。

  从美德的经验对比来看,我们认为信息技术水平的差异是核心主导因素。我们梳理了美国 和德国的本土市值排名前 20 的上市公司,其在 2019 年的营收以及 2020 年初的总市值数 据,发现两者差异明显,美国的信息技术龙头的市值和营收的规模均远大于德国,而德国 本土信息技术公司除了 SAP 和英飞凌以外,其余市值均在 70 亿欧元以下。我们认为其背 后的主要原因在于:美国的信息技术公司早期主要为军方服务,后转向民用,在军费开支 的支持下,美国的信息技术公司是纯粹的研发主导的信息技术企业,本身技术积累雄厚; 而对比德国,受历史影响,德国军费开支受限,因而德国的信息技术多位传统制造业巨头 切入,主要服务于自己的生产线,底层标准尚未统一。除此之外,德国本土人口较少导致 用户基数少,且企业市场化机制主导下,信息技术的基础设施建设不足,因而德国本土的 信息技术缺乏构建生态的条件。

  从我国的实际情况来看,我国的信息技术水平虽然同样落后于美国,但基础条件要明显好于德 国,主要表现在:我国人口基数大,企业数量众多,市场需求空间广阔,这三个条件意味着我 国具备信息技术公司培育的土壤,利用广阔的市场和丰富的人力资源支持企业的研发和推广。 除此之外,我国集中力量办大事的制度优越性,使得我国信息技术的基础设施建设充分。总体 来看,我国的信息技术产业链技术水平虽然存在差距,但从 IT 技术(国产处理器等)和 CT 技 术(5G 等)基本完备,叠加潜在的广阔市场,我国具备重构信息技术生态的能力和条件。
 

  在信息技术产业链完备和基础设施健全的基础上,底层标准的统一是生态建设的关键。美 国在 1990s 开始统一底层标准如:英特尔制定了处理器的标准化指令集 X86;美国国防部 定义的局域网中常用的 TCP/IP 通信协议;微软、Oracle 等厂商分别推出操作系统和数据 库等核心基础软件。而德国在制定工业 4.0 时同样明确把标准化排在八项行动中的第一位, 同时建议在工业 4.0 平台下成立一个工作小组,专门处理标准化和参考架构的问题。在标 准统一的基础上,利用、积累底层技术条件,同时叠加下游开发者的协同配合,逐步搭建起数字化生态。

  信息生态有望重构,自主创新是较确定产业趋势

  早在 2009 年,阿里首次提出“去 IOE”的概念,其本意是,在阿里的 IT 架构中,去掉 IBM 的小型机、Oracle 数据库、EMC 存储设备,代之以自己在开源软件基础上开发的系统, 到 2013 年 7 月 10 日,淘宝核心系统中的最后一台 Oracle 数据库下线。这是“去 IOE” 非常重要的一个节点。经过三年的研发,阿里云于 2017 年 9 月发布了自主研发的云原生 数据库 PolarDB,并于 2018 年 4 月正式商用。此后,阿里云在自研数据库的开发上不断 加速,阿里云目前可以提供全面的数据库服务,包括关系型数据库、分析型数据库、NoSQL 数据库及相关的服务与工具。

  而在当前逆全球化的趋势下,高层多次明确了国内循环为主,国际国内互促的双循环发展 模式,我们认为内循环的关键在于信息技术应用对传统制造业的升级,从短期来看加速产 品的更新与升级,创造新需求;从长期来看,促进规模效应以及提高全要素生产率,提高 新供给,而国内的 5G 技术周期的演进越来越依赖于自主可控的信息技术生态建设。在此 基础上,我们认为核心底层信息技术的自主创新是较确定的产业趋势,包括:中高端芯片 (处理器等)、基础软件(操作系统、中间件、数据库)、核心设备以及下游软件应用(云 计算等)。因此,总结来看,我们认为在悲观预期的条件下,如果中美科技脱钩,我国本 土信息技术产业链的公司有望联合起来重构生态,从紧迫性的角度,我们认为从高到低依 次为:军队—政府—央企—地方国企—民用。

  从长期来看,美国的 NII 计划虽然使得美国信息技术龙头公司成为全球信息生态的“基石”, 并实现了内部生态向全球生态的转变,由于依赖这些底层技术美国可以轻松“收割”全球 化的红利,但也导致利润率较低的一些传统制造业部门迁出,从而导致产业空心化。而德 国由制造业龙头公司推动的工业 4.0,虽然在少数企业的实践中取得了明显的成效,经营 效率和利润率显著提升,但受制于体制以及历史遗留问题带来的劣势,信息技术基础设施 相对较弱,进而制约了工业 4.0 的全面推广。

  对比来看,我国信息技术基础实施和传统制造业发展相对平衡,未有明显短板。一方面, 我国虽然在基础研发和技术层面与发达国家尚存在差距,而技术的积累需要时间的积淀, 未来需要通过持续不断的研发和经验累积从而取得突破。另一方面,作为制造业的大国, 我国产业链总体较为完备(包含基础设备、软件、硬件、材料等),尤其是在产业培育的 基础条件上(举国体制、供应链、工程师红利等)甚至具备优势,因而未来具备构建生态 的条件。未来在逆全球化背景下,有望实现信息技术和制造业的深度融合,我们认为这是 新一轮 5G 技术周期开启背景下我国的重要优势所在。
 

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