產業集聚視角下研發投入對高技術產業創新績效的門檻效應研究

宣愛琳

(安徽財經大學 管理科學與工程學院，安徽 蚌埠 233000)

0 引言

硅谷已成為世界各國高科技聚集區的代名詞，1988年我國政府決定建立中關村國家自主創新示范區，這是中國第一個國家級高新技術產業開發區，歷經30多年的發展，中關村已經形成了以電子信息、生物醫藥、能源環保、新材料、航空航天為代表的高技術產業集群，被譽為“中國的硅谷”。在掌握了一定的發展規律之后，我國政府又在全國范圍內批準設立多個高新技術開發區。隨著創新環境的持續改善，高新區已成為我國集聚各種創新要素和開展創新創業活動的主平臺。有了政策的鼓勵和支持，研發投入的規模和強度不斷加大，截至2018年全國共有169家國家高新區，其R&D人員全時當量和R&D經費內部支出分別占全國的40.4%和48.9%，專利數量大幅增長，專利質量優于全國，GDP總額相當于全國的12%，實現凈利潤23 918.1億，同比增長8.2%。雖然取得了驕人的發展成績，但仍存在區域發展不平衡的矛盾。據《國家高新區創新能力評價報告(2019)》顯示，東部地區聚集了國家高新區整體62.3%的研發人員、56.1%的研發機構和65.5%的當年新認定高新技術企業，具有突出的發展優勢，與之相比，中西部地區顯然處于劣勢。同時報告認為，我國已經基本形成了多個創新集聚地區。產業集聚有利于人力資本的流動、知識信息的外溢、基礎設施的共享、技術服務的專業化以及運營成本的降低，最終有利于激發創新活力，促成新思想向新成果的轉化，而這些都是高技術產業技術創新必備的條件。與各自分散發展的高技術企業相比，高新區內的企業顯然擁有更強的創新能力，具有顯著的門檻效應。然而受到起步時間和政策傾斜等因素影響，各地區產業集聚的程度各異，這是否會對研發投入和高技術產業技術創新之間的作用關系造成影響？若有影響，影響程度如何？針對上述問題，本文先測算各省域的產業集聚度，再進一步基于產業集聚的視角，利用門檻模型分析研發投入對高技術產業創新的影響，確定最優的產業集聚度區間范圍，以此促進研發投入對高技術產業技術創新績效的推動作用，擬為不同區域制定引導高技術產業更高質量發展的方針政策提供理論依據。此研究對于縮小區域發展差距、打破地方政府對高技術產業發展的過度干預、促進經濟高質量增長具有重要的理論和現實意義。

1 文獻綜述

唯物辯證法的觀點認為，事物的變化發展是內外部因素共同作用的結果，內因是事物變化發展的根據，它規定了事物發展的基本趨勢和方向，外因是事物變化發展的外部條件，對事物的發展起到加速或延緩的作用，必須通過內因才能得以實現，因此我們在分析問題時必須堅持內外因相結合的觀點。在產業發展的過程中，研發投入提供了技術創新所需要的資金、人才等要素，是支撐產業技術創新的重要動力，是產業發展進步的內因，而國家政策、產業結構、經濟發展水平、社會文化因素和科技發展趨勢等共同構成了產業發展的外部環境，是產業發展的外因。從內因來看，研發投入與產業技術創新之間的相關性和顯著性會隨著投入要素的不同而出現較大差異。楊武等[1]分析認為，資本投入、人員投入和研發機構數量對技術創新績效均具有促進作用，資本投入對技術創新績效的影響為先促進后抑制，人員投入對技術創新績效的促進作用為先降后升。程正中[2]、李煜華[3]等學者發現外商直接投資、企業家因素和產學研合作均有利于提升技術創新能力。張永安等[4]研究指出，政府研發投入和企業研發投入均對創新績效具有促進作用，且創新績效對企業研發投入的響應更迅速，但對政府研發資助的響應程度更大。然而，越來越多的學者發現各投入要素對創新績效的影響并不是純粹的促進或抑制作用，而是在不同的范圍內表現出不同的作用形式。李培楠等[5]發現內部資金和政府支持對產業創新績效的影響分別表現為倒U形和正U形。陳恒等[6]以知識產權保護為門檻，探討研發投入與創新能力的內在關系，發現R&D投入對創新能力的影響不僅限于簡單的線性關系或U形及倒U形框架，而是存在著以知識產權保護強度為三重門檻的復雜非線性顯著特征。

產業集聚通過外部性效應對產業發展產生影響，是產業發展進步的外因。集聚的外部性也被稱為空間外部性，主要是指經濟主體在地理或者空間位置接近的過程中所產生的外部性現象。產業集聚的外部性特征使得其對于產業發展，尤其是技術創新具有重要作用，然而產業集聚對技術創新的影響究竟表現為正面的促進作用還是負面的抑制作用，目前并無統一結論，事實上產業集聚促進技術創新的協同效應和阻礙技術創新的擠出效應可能同時存在。集聚經濟理論指出，同一行業間形成專業化集聚，不同行業間形成多樣化集聚。對于協同效應的觀點，學者們分類型對產業集聚與技術創新之間的關系進行了論證，所得結論卻存在較大差異。Baptista等[7]認為專業化集聚能夠完成同一行業內新知識和新技術的積累和外溢，有利于企業進行技術創新。Antonietti等[8]則認為不同行業間的集聚能夠促進異質性知識的溢出，多樣化集聚比專業化集聚更有利于技術創新。蘇楠[9]和胡彬[10]等學者發現專業化集聚更有益于提升高技術行業的創新績效，而多樣化集聚對低技術產業創新績效的促進作用顯著。對于擠出效應的觀點，高小飛等[11]認為由于信息獲取的便捷性，有些企業通過“搭便車”模仿創新產品，產生“檸檬市場”現象。陶愛萍等[12]研究發現，產業集聚對技術創新的影響并非單調遞增或遞減，而是隨著產業集聚度的不斷提高，對技術創新產生先正后負的影響。

高技術產業作為國民先導性產業，具有知識技術密集、創新投入比重高、創新過程高風險性和復雜性等特點，這意味著較低水平的要素投入并不會對技術創新績效產生顯著影響，只有達到了一定的研發投入水平才能對高技術產業技術創新起到顯著推動作用，從而進入規模報酬遞增階段，但是研發投入的持續增長并不會帶來技術創新的持續突破，在轉入規模報酬遞減階段后，過多的研發投入會造成要素冗余和資源浪費，降低技術創新效率，最終阻礙創新。從外部環境來看，得益于發達的交通網絡和各地經濟文化之間高度的關聯性，現如今的產業發展不再受限于單一地區的資源稟賦，加上經濟帶、城市群等概念的相繼提出所反映出的鮮明政治導向，產業集聚逐漸成為眾多學者關注的熱點問題。不同地區的產業集聚度不同，而產業集聚度的差異又會對研發投入與高技術產業技術創新績效之間的作用關系產生不同的影響，因此，產業集聚、研發投入、高技術產業技術創新績效三者之間存在復雜的非線性關系，只有處于最優的集聚度區間內才能最大限度地發揮研發投入對技術創新的推動作用，超過產業集聚的最優區間，就可能會造成壟斷和環境污染問題。一方面，產業集聚度過高有可能導致資源配置低效或無效，造成生產成本、交易成本的增加，同時可能出現企業間惡性競爭的現象，擾亂正常的市場秩序，不利于優化營商環境；另一方面，集聚程度過高會增加當地資源的消耗，增加污染物的排放，此外，某一地區過度的產業集聚也會對鄰近地區產生虹吸效應，不利于整體創新水平的提高，因此超過一定的產業集聚門檻就會降低研發投入對技術創新的促進作用，甚至由正轉負。

現有文獻為本研究提供了很好的借鑒和啟發，但通過分析發現，目前較少文獻探討研發投入對高技術產業技術創新績效的作用過程中是否會受到產業集聚度的影響，所得結論具有一定的片面性，無法準確反映研發投入對技術創新績效的影響可能隨著某些條件的變化而變化。對此，本文以產業集聚度為門檻變量，考察研發投入對高技術產業技術創新績效的門檻效應，以便為更準確地判斷各省域高技術產業集聚度的合理性，為其確定適宜的集聚區間提供政策建議。

2 數據說明和模型設定

2.1 指標選取與數據來源

本文選取的樣本數據是2010-2018年我國省域面板數據，由于西藏、青海、寧夏數據缺失較多，所以本文研究的是除西藏、青海、寧夏以外的28個省域。相關數據均來自于《中國統計年鑒》(2011-2019年)和《中國高技術產業統計年鑒》(2011-2019年)，部分缺失數據采用插值法補充，具體變量的選取見表1。

表1 變量說明和指標定義

2.1.1 被解釋變量

基于創新價值鏈理論，本文將技術創新過程分為知識生產和成果轉化兩個階段。知識生產是指利用研發經費和研發人員等投入要素進行研究開發活動，以專利等作為產出的過程。成果轉化是在知識生產的基礎上，結合其他投入要素使知識產出轉化為經濟效益的過程。為了更準確地評價高技術產業的創新績效，本文的被解釋變量包括以上兩個方面，即知識產出和經濟效益，知識產出選用專利申請數來表示，經濟效益選用主營業務收入來表示。

2.1.2 門檻變量

由上文分析可知，各省域產業集聚度不同，為了研究產業集聚度差異是否會影響研發投入與高技術產業創新績效之間的作用關系以及影響程度如何，本文選擇產業集聚度(focus)作為門檻變量。產業集聚度的測度方法主要包括行業集中度、赫芬德爾指數、區位商、空間基尼系數和EG指數等方法。行業集中度隨著企業數量的變化而變化，結果不唯一，不能反映產業集聚的所有信息；赫芬德爾指數忽略了不同地理單元的面積差異，沒有全面考慮其他部門的空間分布，在行業間沒有可比性；空間基尼系數忽略了企業之間的規模差異，容易造成錯判；EG指數對數據要求較高，指數波動性較大，計算結果因行業和時間的差異而不同。綜合比較之下，本文選擇區位商來測量各省高技術產業聚集度，它可以從地區專業化角度考察產業集聚水平，計算方法是一個地區特定產業的產值在地區經濟總產值中所占比重與全國該產業總產值在全國經濟總產值中所占比重之間的比值，此值越大，產業集聚水平越高。計算公式如下：

式中，li為區位商；ei為某地區i產業的產值；e為該地區經濟總產值；Ei為全國i產業的總產值；E為全國經濟總產值。

由于《中國高技術產業統計年鑒》收錄指標的變化，產值數據不完整，為使各省市之間能夠對比，本文數據均以主營業務收入替代。

圖1列示了2010-2018年各省域高技術產業集聚度的均值。從全國范圍來看，集聚度大于1的只有5個地區，分別是廣東、江蘇、上海、天津和北京，集聚水平較高的地區還是集中于東部沿海經濟發達地區，集聚度由東部向西部依次遞減，同時可以明顯看出存在區域之間不平衡的問題，且差異較大。從時間維度來看，各省域產業集聚水平都有一定上升，規模經濟逐漸形成。這是因為中央政府高度重視高技術產業的發展，出臺了多項優惠政策激發創新活力，審批建立了多個高技術產業園區，吸引了投資和優秀人才，從而提高了高技術產業集聚度，提升了高技術產業技術創新績效。

圖1 各省高技術產業集聚度均值(2010-2018年)

2.1.3 核心解釋變量

高技術產業的發展需要耗費大量的人力、物力和財力，但滿足這些條件并不必然取得相應的成果，研發周期長、研發風險高都是高技術產業發展需要面臨的問題，因此資金支持是支撐其持續穩定發展的重要保障，也是其他一切條件得以維持的前提和基礎。統計數據表明，全國R&D經費支出占GDP的比重不斷增長，于2018年達到2.2%，但與發達國家相比仍有較大距離。為了更好地解釋研發投入對高技術產業創新績效的促進作用，本文核心解釋變量選擇R&D經費內部支出。

2.1.4 控制變量

選取控制變量時，考慮產業發展規模、對外開放程度、市場競爭強度、外商直接投資、產業結構和市場環境等對高技術產業創新績效的影響，并在參考其他學者研究的基礎上，選擇以下幾個指標：①產業規模(scale)，用高技術產業從業人員平均人數來表示；②開放程度(open)，用出口交貨值占主營業務收入比重來表示；③競爭程度(competence)，用高技術企業數取對數來表示；④外商直接投資(FDI)，用外商投資企業投資額來表示；⑤產業結構(structure)，用工業產值在總產值中所占比重取對數來表示；⑥市場環境(environment)，用技術市場交易額取對數來表示。

2.2 門檻模型

在分析研發投入對高技術產業創新績效之間的非線性關系時，為避免按照東、中、西部傳統方法劃分研究區域所帶來的主觀隨意性，本文采用Hansen的面板數據門檻模型，以增強研究成果的客觀性，將本文單一及雙重門檻模型設定如下：

lnYit=α0+θ1lnenvironmentit+θ2lnopenit+

θ3lnsaleit+θ4lnFDIit+θ5lnstructureit+

θ6lncompetenceit+β1RDitΙ(focus≤γ1)+

β2RDitΙ(focus>γ1)+εit；

lnYit=α0+θ1lnenvironmentit+θ2lnopenit+θ3lnscaleit+θ4lnFDIit+θ5lnstructureit+θ6lncompetenceit+β1RDitΙ(focus≤γ1)+β2RDitΙ(γ1γ2)+εit。

式中，i表示地區；t表示年份；Yit為被解釋變量；γ為待估計門檻值；Ι(·)為指示性函數；θ，β為系數向量；εit為隨機干擾項。

根據Hansen的面板門檻模型回歸理論，門檻值的估計是以殘差平方和最小為原則的，即對于給定的門檻回歸模型中的門檻值γ，可以使用普通最小二乘法求出其對應的殘差平方和，則門檻估計值就是使殘差平方和最小時所對應的γ值。Hansen運用“柵格搜索法”來計算出門檻值對應的平方和，并以此為基礎確定最小門檻值即為真實門檻值γ，即

在確定門檻模型參數值后，還需要進行門檻分析的相關檢驗，主要包括兩個方面：一是門檻效應的顯著性檢驗；二是門檻估計值的真實性檢驗。設門檻基本模型不存在門檻效應的原假設是H0：β1=β2。此時構造Lagrange乘數，檢驗統計量如下：

式中，S0表示零假設下的殘差平方和。

以上參數估計和假設檢驗都是針對單一門檻的情況，但實際情況可能存在多個門檻，可以此為基礎進行類比即可。

3 實證分析

3.1 研發投入影響高技術產業知識產出的實證分析

以專利申請數作為被解釋變量，利用stata15進行門檻效應檢驗，所得P值和臨界值見表2，門檻值估計結果見表3。檢驗結果顯示，高技術產業研發資金對知識產出的作用效果確實會受到產業集聚度的影響，且二者之間并非簡單的線性關系，而是存在單一門檻效應，表3中對應的門檻值為0.286。依據門檻值可將我國各省域高技術產業的集聚程度劃分為低產業集聚度(focus≤0.286)和高產業集聚度(focus>0.286)兩個區間。

表2 門檻效應檢驗結果

表3 門檻值估計結果及置信區間

表4給出了以高技術產業集聚度為門檻變量的參數估計結果。從表4可以看出，無論是否跨越門檻值，研發投入對高技術產業知識產出均會產生顯著的正向影響，只是隨著集聚度的提升，研發投入對高技術產業知識產出的推動作用增強。究其原因，本研究認為，高技術產業的關鍵環節是研發，而研發周期長、不確定因素多的特征使得其對于風險的抵御能力較弱，需要大量的資金來維持其穩定發展，毫無疑問研發資金能夠促進高技術產業發展。但是在內部研發投入一定的條件下，外部環境對產業發展的影響越來越重要。隨著產業集聚度的不斷提高，處于同一區域內的高技術企業可以共享生產資料、基礎設施和專業化的技術服務，加強產業上下游的互聯互通，及時掌握市場的最新動態，同時濃厚的創新氛圍會形成統一的價值觀念，減少內部矛盾，有利于研發人員的協同合作，降低運營成本，最終促進新思想向新技術的轉化。

表4 門檻回歸結果

此外，從表4還可得出以下結論：市場環境、產業規模和外商直接投資對高技術產業知識產出具有顯著的推動作用，而開放程度、競爭程度和產業結構則會產生顯著的抑制作用。高技術產業的技術市場交易額越大，說明新技術的受歡迎程度越高，也就越能激發整個產業的技術創新活力。高技術產業從業人員數越多，就越可能吸引各領域人才，“術業有專攻”，不同專長的研發人員在技術交流過程中就可能會碰撞出新的火花，有利于新技術的推出和完善。外商直接投資可以帶來大量的資金和先進的管理經驗，通過技術交流與合作也有利于彌補國內相關技術的空缺。出口交貨值占主營業務收入比重越大，產業的對外開放程度越大，產業的對外依存度越大，而目前我國高技術產業的創新能力還有待提高，在國際競爭中的優勢地位還不明顯，雖然提高對外開放程度產生的競爭效應會倒逼高技術企業提高自身市場競爭力，但也要防止出現擠出效應，以便為我國高技術產業發展提供適宜的國內市場環境。市場中的高技術企業越多，競爭越激烈，為了占據優勢地位、瓜分市場利潤，各企業可能更加注重降低企業成本，擴大利潤空間，原本計劃用于技術研發的資金也會受到影響，導致延緩技術創新的步伐。

3.2 研發投入影響高技術產業經濟效益的實證分析

以主營業務收入作為被解釋變量，利用stata15進行門檻效應檢驗，所得P值和臨界值見表2。檢驗結果顯示，高技術產業研發資金對經濟效益的作用效果也會受到產業集聚度的影響，且二者之間存在雙重門檻效應，表3中對應的門檻值分別為0.225和0.418。依據門檻值可以將我國各省域高技術產業的集聚程度劃分為低產業集聚度(focus≤0.225)、中產業集聚度(0.2250.414)三個區間。從產業集聚度動態變化的角度來看，在考察期間低產業集聚度和中產業集聚度的省份數量均有所減少，而高產業集聚度的省份則有所增多。再從表4的門檻回歸結果來看，無論是否跨越門檻值，研發投入對于高技術產業經濟效益均會產生顯著的負向影響，只是隨著集聚度的提高，研發投入對高技術產業經濟效益的抑制作用不斷減弱。究其原因，應從研發投入轉化為實際成果的過程角度來解釋。研發投入并不能帶來直接的經濟效益，必須經過兩個階段，即先產生專利、論文等知識產出，再與實際生產相結合從而產生經濟效益。對于企業來說，在能夠自主支配的現金流量總額不變的情況下，投入到研發過程中的資金越多，越能幫助提高企業的創新能力，但用于產品宣傳、品牌推廣、員工福利等方面的投入就會相應減少，而這些對于經濟效益的維護和提升都十分重要，因此研發投入會對經濟效益產生負向影響。基于此，高技術產業應當注意適度增加研發的投資力度，同時注重專利成果轉化，促進經濟效益的實現。

同樣的，從表4中還可以看出各個控制變量對高技術產業經濟效益的影響：市場環境、產業規模和外商直接投資對高技術產業經濟效益都具有顯著的推動作用，開放程度和競爭程度的推動作用不明顯，而產業結構則會產生顯著的抑制作用。將表4中兩個階段的數據對比可知，只有外商直接投資對高技術產業經濟效益的作用效果強于對知識產出的作用效果，其余控制變量對高技術產業經濟效益的作用效果均弱于對知識產出的作用效果。出現這種情況的原因可能是：外商直接投資能夠直接對產品生產和銷售產生影響，可以為高技術產業發展提供大量的資金，緩解中小高技術企業的融資困難，大幅度提升企業的經濟效益，同時還可以使我國高技術產業更好地融入到世界生產網絡之中，促進出口增長和專利成果轉化為經濟效益，而對研發環節的影響力較弱。高技術產業從業人員增多(產業規模擴大)有利于吸引先進的技術人員，提高從業人員的整體素質，鞏固產業發展的人力基礎，而員工的工作經歷、受教育水平等因素對產業技術創新的影響比人員數量更為重要，所以產業規模擴大對高技術產業知識產出的推動作用要強于對經濟效益的推動作用。優化產業結構和市場環境能夠從內外部兩個方面為高技術產業提供良好的發展條件。對外開放的產業政策雖然不利于保護本國高技術產業的成長，但從長遠來看，有利于激發高技術產業的創造力，開發出更受市場歡迎的高技術產品，同時在與國外先進企業技術交流的過程中，能夠填補本國高技術產業的技術空白，促進從業人員的素質提升，同時引入優秀人才和寶貴經驗，所以開放程度對高技術產業經濟效益的抑制作用弱于對知識產出的抑制作用。

4 結論與建議

本文采用區位商方法測算并評價各省域高技術產業集聚度，并在此基礎上構建面板門檻模型，以高技術產業集聚度作為門檻變量，來分析研發投入對高技術產業知識產出和經濟效益的影響以及是否存在基于產業集聚度的門檻效應，研究結果表明：

我國高技術產業整體的集聚水平不高，但呈現出逐年上升的趨勢，區域之間的不平衡現象較為明顯，普遍存在著東部省域高于中西部省域的問題。產業集聚度能夠顯著影響研發投入對高技術產業創新績效的作用關系，對于技術創新的兩個階段，即知識產出和經濟效益，研發投入分別對其產生顯著的促進作用和抑制作用，在跨越門檻值時會出現不同的變化。研發投入對高技術產業知識產出的促進作用會隨著產業集聚度的提升而增強，對經濟效益的抑制作用會隨著產業集聚水平的提升而減弱，但前者始終高于后者。基于本文的研究結論，提出如下建議。

(1)加大研發資金投入力度，促進高技術產業技術創新和產品轉化。各級政府要結合本地實際情況，在政策上合理引導高技術產業研發資金的流向，以政府補貼、市場投資等多種形式予以扶持，制定符合當地目標和區位優勢的高技術產業技術創新發展政策，為高技術產業發展營造出良好的外部環境。

(2)提升高技術產業集聚水平，促進高技術產業集群式發展，最大化地發揮集聚優勢。集聚程度較低的區域應抓住高技術產業轉移的機遇，加大力度建設產業園區，完善基礎設施，出臺相關政策吸引資本投資，并引導本地區高技術產業企業集聚，以加強產業內企業間的交流和資源的共享，促進互聯互通，提高協作水平，更好地發揮研發投入的推動作用。

(3)平衡各地區之間的高技術產業發展水平，在區域之間進行有效的知識和信息的共享和流動，在區域之間搭建平臺，提供有序的市場競爭環境和良好的合作氛圍。加強區域間的交流，全面推廣優勢地區在政策扶持、發展理念、技術開發及生產模式等方面的經驗，通過技術合作、經驗宣講、產業結盟、人才培養等方式，帶動技術創新能力較弱區域的發展，進一步改善創新績效，提升我國高技術產業技術創新能力的整體水平。

(4)進一步優化市場環境和產業結構，吸引更多優秀高技術人才，推動高技術產業規模化發展，激發產業發展活力。合理控制高技術產業對外開放程度，既要保持積極有序的競爭環境，遵循優勝劣汰的發展規律，優化資源配置，又要注意防止出現嚴重的擠出效應，保護本國產業的健康成長。