中國半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率

吳 艷,任宇新,賀正楚

(湘潭大學 商學院,湖南 湘潭 411105)

一、引言及文獻綜述

半導體產業是中國戰略性、基礎性和先導性產業,材料與設備、集成電路(又稱“芯片”)和電子元器件等關聯產業構成了半導體產業鏈。自2000年開始,中國便憑借電子元器件制造、芯片封裝測試的比較優勢嵌入了全球價值鏈(Global Value Chain,GVC),半導體產業鏈也因此獲得了來自跨國公司的技術溢出。受外部沖擊影響,目前GVC進入區域化和重構階段[1],若抓住GVC重構機遇,繼續發揮半導體產業鏈嵌入GVC帶來的技術經濟效應,則有助于提升半導體產業鏈發展質量、增強產業鏈自主可控性。中國半導體產業鏈嵌入GVC有何技術經濟效應?其作用機制是什么?全要素生產率體現了技術效率與技術進步的變化,是產業高質量發展的核心[2]。欲探索中國半導體產業鏈嵌入GVC的技術經濟效應,可對GVC嵌入度與全要素生產率的關系進行分析。對此,國內外學者進行了相關研究。

首先是半導體產業鏈嵌入GVC所存在的問題研究。黨的十九大報告提出了提高全要素生產率和促進我國產業邁向GVC中高端的迫切需求[3]。受美國供應鏈產業鏈政策極端化以及“芯片霸權”等因素影響,中國在參與半導體GVC國際分工過程中,遭遇了技術“卡脖子”、國際投資審查等多層阻撓。與發達國家相比,中國半導體研發創新和技術水平較為落后,芯片設計所需軟件大多依賴國外[4],高端制造設備受制于人,晶圓制造產業發展緩慢,產業鏈被鎖定在價值鏈低端位置[5]。因此,半導體產業只有保持技術領先才能在GVC中占據優勢[6]。其次是嵌入GVC帶來的生產效率研究。隨著GVC嵌入程度越來越深,城市可通過外商直接投資外溢效應和改善資源配置效率等措施來提高城市全要素生產率[7]。有研究顯示,產業GVC嵌入度和技術進步呈現復雜曲線關系[8]。還有研究顯示,企業在進出口過程中,可吸收國外先進技術,從而提升全要素生產率[9]。因此,產業(企業)嵌入GVC與全要素生產率的關系,包括正向關系[10,11]、倒U形關系[12]和正U形關系[13]。總的來說,不少學者強調了半導體產業鏈嵌入GVC的必要性,也從地理、產業和企業的角度,分析了GVC嵌入度與生產率的復雜關系。但是,目前缺乏對中國半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率的理論和實證研究,也較少分析其內在影響機制。

世界經濟格局發生變化,支撐中國經濟高速增長的傳統價值鏈優勢逐漸消失,戰略性產業鏈嵌入GVC為中國提供了新發展機遇[14]。盡管GVC體系被重塑,但通過嵌入GVC,主動加強與周邊國家的經濟合作,培育區域價值鏈,是提高我國半導體產業鏈質量的重要途徑。因此,本文對半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率的關系進行分析,從進口中間品質量、市場競爭兩個角度,探索半導體產業鏈GVC嵌入度影響全要素生產率的內在機制,豐富半導體產業鏈價值鏈理論體系的研究。

二、研究假設

(一)中國半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率

半導體起源于發達國家,隨著產業鏈的延伸和橫向擴張,出于降低生產成本、拓展東道國市場的現實需求,發達國家將半導體產業鏈中低端環節轉移至發展中國家[15]。采用垂直一體化、垂直分工、虛擬整合等商業模式,半導體跨國公司打破地理空間的限制,讓不同國家的企業參與到半導體國際分工體系中。隨著跨國公司技術外溢,東道國企業獲取了先進知識和技術經驗,提升了生產率[16]。中國半導體企業以外商投資、專利許可、中間品進出口等方式獲取技術知識,嵌入了半導體GVC體系。中國半導體產業部門起步晚、底子薄,無法比擬發達國家的核心技術鏈群,但勝在擁有豐富的勞動力、門類齊全的基礎工業部門,以及廣闊的國內市場。目前,中國半導體中下游產業鏈自主可控度高,芯片設計和封測達到了世界領先水平[17]。通過集聚生產要素,發揮勞動力比較優勢,擴大生產規模和消費市場,產生顯著市場規模經濟效應,中國半導體企業生產率得到了有效提升。

然而,自2008年金融危機以來,歐美等國家和地區出現本土失業率上升、制造業“空心化”等社會經濟問題。隨著中國綜合實力增強,以美國為代表的發達國家試圖遏制中國科技和經濟發展以轉移社會矛盾。當中國企業嵌入GVC獲取了學習經驗和先進技術后,歐美等國家和地區的經濟體為防止中國形成自主產業鏈體系,通過封鎖技術、控制高端中間品貿易、限制投資等措施,將中國產業(企業)鎖定在低附加值產業鏈位置[18]。半導體是信息產業和數字經濟的根基,是美國產業權力形成的關鍵,決定了美國的經濟權力[19]。美國聯合其他發達國家,對中國半導體企業核心技術引進、國際投資、中間品進口進行了鉗制和封鎖,通過掌控芯片研發設計、晶圓制造、芯片材料和設備供應等核心產業鏈環節,將中國半導體企業限制在GVC低端位置,這勢必影響半導體企業全要素生產率的提升。顯然,隨著中國半導體產業鏈嵌入GVC程度的加深,全要素生產率被抑制。因此,本文提出假設H1:

H1中國半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率之間呈現出倒U形關系。

(二)進口中間品質量的中介效應

中國半導體產業鏈,設計環節依賴國外軟件,高端材料難以自給自足,關鍵設備生產缺失,晶圓制造與國外存在技術代差、國際市場占有率偏低。因此,為了提升國際競爭力,中國半導體企業通過進口大量中間品來完成半導體產品生產和貿易。近些年,我國半導體產業雖然呈現出高速增長態勢,但自主可控產業鏈尚未形成,核心技術和產品嚴重依賴進口,這也是半導體貿易逆差持續擴大的原因[15]。在嵌入GVC初始階段,半導體企業會通過進口高質量中間品提升本土產品質量。隨著GVC嵌入程度的加深,半導體企業通過進口中間品獲得了跨國公司的“技術溢出”,引起了發達國家的警惕。為維系半導體產業領域的經濟權力,發達國家限制中國半導體企業進口高質量中間品,防止“技術擴散”,從而引起半導體進口中間品質量下降。但是,參與GVC的半導體企業從發達國家進口技術含量較高的中間投入品,有助于提升企業生產率。這是因為,企業可以借助中間品的質量和技術擴散效應、產品種類效應和成本節約效應提升技術效率和促進技術進步。

首先是質量和技術擴散效應。進口中間品蘊含研究與創新知識,隨著貿易往來,內嵌技術發生跨國跨行業的傳遞。實證也顯示,進口中間品內嵌技術能提升企業生產率[20]。通過進口高質量中間品,半導體企業獲得中間品蘊含的知識與技術,既能減少研發成本,又能提升技術效率。其次是產品種類效應。進口中間品種類越豐富,與國內產品互補性越強,企業嵌入GVC就會擁有更多的中間品投入選擇權,這也有助于降低企業中間品投入成本,為企業節省研發成本,提升創新效率[21]。中國半導體材料和設備、晶圓制造等產業鏈環節缺乏核心技術,相關產品長期依賴進口,若進口中間品種類豐富,則企業選擇權增大,有助于節省創新成本、拓展技術模仿范圍,由此提升企業生產效率。最后是成本節約效應。從事加工貿易的企業運用國外提供的高質量零部件和高效率工藝流程,替代國內產品,既節省時間,又降低研發費用,從而提高技術效率、促進技術進步[22]。因此,本文提出假設H2:

H2進口中間品質量在中國半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率之間起中介作用。

(三)市場競爭的調節效應

外部環境是影響企業治理行為和效能的重要因素,半導體產業作為中國戰略性、先導性和基礎性產業,置身于激烈的競爭環境中。參與GVC的半導體產業,其全要素生產率變化受到市場競爭的調節[23]。

一方面,市場競爭程度越高,企業競爭壓力越大,資源配置效率和創新效率低下的企業會退出市場,高生產率企業會擴張,結果是市場競爭推動了企業更替和產業重組[24],技術效率高、技術進步快的企業存活率更高。半導體企業面臨著激烈的國內外市場競爭,尤其是部分跨國公司對芯片技術和市場擁有絕對控制權力,國內創新力弱、對外依賴度高、資源浪費型半導體企業將難以生存。同時,為避免過高市場風險,部分企業傾向于謹慎創新。因此,市場競爭環境越激烈,嵌入GVC的半導體企業更替和產業重組現象就更明顯,市場逐漸趨于理性,促使企業全要素生產率平穩提升。另一方面,市場競爭程度越高,企業要素資源錯配程度就越低,這將激發企業創新動力,企業創新投入增多,從而提升全要素生產率[25]。隨著半導體企業遭遇要素市場扭曲的概率降低,在參與GVC過程中,半導體企業有更多的資源可用于提升全要素生產率,這將降低GVC嵌入度過高時給全要素生產率帶來的抑制效應。為此,本文提出假設H3:

H3市場競爭對中國半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率起調節作用,使得倒U形曲線變得更加平緩。

三、研究設計

(一)數據來源與變量選取

首先,進入Wind數據庫,遴選出以半導體產品為主的上市企業,初步構成半導體產業鏈企業樣本。其次,從中國工業企業數據庫和中國海關貿易數據庫中匹配樣本,考慮數據可獲得性和數據收錄時間,本文將研究時間限定在2011—2015年。隨后,剔除ST和*ST企業,剔除主要指標數據嚴重缺失和異常的企業,最終獲取355個觀測個體,形成71家上市企業面板數據。

1.全球價值鏈嵌入度的測算。基于中國工業企業數據庫和中國海關貿易數據庫,可計算出企業GVC嵌入度。結合呂越等、Upward等、張杰等的方法[23,26,27],半導體GVC嵌入度(FVAR)的計算公式如下:

(1)

2.企業全要素生產率。OP和LP法是計算全要素生產率的常用方法,OP法需要滿足投資與生產率之間的單調遞增關系,使得投資率為0的樣本被丟棄。LP法對OP法進行改進,不以投資額作為代理變量,而是代之以中間投入品為指標。但LP法依然存在內生性和不可識別情況。ACF法對LP法進行改進,將勞動投入引入中間投入函數,相比于LP法提高了結果準確性。因此,本文選擇對LP法進行改進后的ACF法計算全要素生產率。穩健性分析中,本文采用LP法測算全要素生產率,替換ACF法計算出的全要素生產率。

3.進口中間品質量。借鑒施炳展和曾祥菲的方法[28],采用進口中間品效用函數、價格指數和質量函數,對進口中間品質量(BILI)進行測算。

4.市場競爭。考慮數據可獲得性,借鑒李曜和叢菲菲的方法[29],本文采用銷售費用與主營業務收入之比表示企業面臨的市場競爭(OEOR)。市場競爭指數越大,企業獲得單位營業收入所支付的銷售費用越多,意味著競爭環境可能越激烈。

5.其他控制變量。選取如下控制變量:企業規模(SE),即企業總資產,由于該指標量級較大,故對該指標取對數;融資約束(FIN),該指標為KZ指數;研發人員占比(PTP),即企業研發人員占企業總人數的比值;資產負債率(LEV),即負債總額占資產總額的比值;資產收益率(ROA),即稅后利潤占總資產的比值,反映企業投入產出狀況;股權集中度(CRI),用第一大股東持股比例表示,反映企業股權結構。

(二)模型設定

1.基準模型。采用雙向固定效應模型考查半導體產業鏈GVC嵌入度對全要素生產率的影響,具體模型設定如下:

∑αkZit+μi+δt+εit

(2)

式(2)中,i表示樣本個體,t表示年份,k表示第k個變量;TFPit代表企業全要素生產率;FVARit是企業GVC嵌入度;Zit是控制變量集合;μi表示企業個體固定效應;δt表示年度固定效應;εit表示隨機干擾項。若α2顯著小于0(大于0),則企業GVC嵌入度與全要素生產率呈倒U形(正U形)關系。

2.中介效應模型。采用Edwards等提出的非線性中介效應模型[30],檢驗進口中間品質量對半導體產業鏈GVC嵌入度和全要素生產率的作用機制,構建模型如下:

∑βkZit+μi+δt+εit

(3)

γ3BILIit+∑γkZit+μi+δt+εit

(4)

式(3)～式(4)中,BILIit表示中介變量進口中間品質量,其他變量與式(2)保持一致。

3.調節效應模型。根據Haans等和吳敬靜等的方法[31,32],檢驗市場競爭對半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率倒U形關系的調節作用,構建模型如下:

φ3OEORit+φ4OEORit×FVARit+

μi+δt+εit

(5)

式(5)中,OEORit為市場競爭指標,其他變量與式(2)保持一致。

四、實證結果

(一)基準模型的估計結果

半導體產業鏈GVC嵌入度對全要素生產率的基準回歸結果見表1。模型(1)匯報了控制變量關于全要素生產率的結果,除融資約束(FIN)與全要素生產率不相關,其他變量均與全要素生產率顯著相關,證明控制變量選取是合適的。模型(2)在模型(1)的基礎上加入GVC嵌入度(FVAR)進行回歸,結果表明,控制變量的顯著性與模型(1)類似,但半導體產業鏈GVC嵌入度(FVAR)與全要素生產率并不顯著相關。模型(3)在模型(2)的基礎上加入GVC嵌入度二次項(FVAR2),結果顯示,FVAR2系數在10%水平上顯著為負,半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率的倒U形關系成立,假設H1得到驗證。

表1 基準回歸結果

為保證結果的穩健性,從以下兩方面進行穩健性檢驗。一是更換計量方法。相較模型(3),模型(4)考慮變量內生性問題,采用2SLS工具變量法進行檢驗,結果顯示,FVAR2系數仍在10%水平上顯著為負,假設H1得到驗證。二是替換變量法。模型(5)中的全要素生產率采用LP方法計算,回歸結果顯示,FVAR2系數在10%水平上顯著為負,假設H1依然成立,證實半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率之間存在穩健的倒U形關系。

(二)中介效應模型的估計結果

進口中間品質量對半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率的中介效應回歸結果見表2。模型(6)結果顯示,FVAR2系數在1%水平上顯著小于0,即半導體產業鏈GVC嵌入度與進口中間品質量存在顯著倒U形關系。說明當半導體GVC嵌入度小于一定閾值時,GVC嵌入度提升對進口中間品質量有促進作用;當半導體GVC嵌入度大于一定閾值時,GVC嵌入度提升對進口中間品質量有抑制作用。可能是因為,隨著我國半導體產業鏈GVC嵌入程度的加深,通過進口中間品獲得跨國公司的“技術溢出”,引起了發達國家的警惕,為了維系產業權力和經濟權力,發達國家限制中國半導體企業進口高質量中間品,阻礙中國半導體企業獲得“技術溢出”,從而引起進口中間品質量下降。模型(7)結果表明,進口中間品質量與全要素生產率顯著正相關,GVC嵌入度與全要素生產率的倒U形關系仍顯著存在,即進口中間品質量在半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率的倒U形關系中起部分中介作用,假設H2得到驗證。

表2 中介效應回歸結果

為保證結果穩健性,從以下兩方面進行穩健性檢驗。一是更換計量方法。考慮變量內生性問題,模型(8)采用2SLS工具變量法進行檢驗,此時加入中介變量后,半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率的倒U形關系仍然成立,且中介效應顯著,假設H2得到驗證。二是替換變量法。模型(9)運用LP法測算全要素生產率,放入中介變量后,得到與模型(7)類似的結果,假設H2依然成立。因此,假設H2的檢驗結果是穩健的。

(三)調節效應模型的估計結果

為檢驗市場競爭在半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率之間是否起調節作用,將市場競爭、市場競爭與GVC嵌入度一次項的交乘項、市場競爭與GVC嵌入度二次項的交乘項依次加入回歸方程,建立模型,回歸結果見表3。模型(10)結果顯示,FVAR2系數在1%水平上顯著。而且,加入GVC嵌入度一次項與市場競爭交乘項后,GVC嵌入度與全要素生產率的倒U形關系仍然顯著。模型(11)結果顯示,加入GVC嵌入度二次項與市場競爭交乘項后,交乘項系數在10%水平上顯著為正,而GVC嵌入度二次項系數依然在10%水平上顯著為負,即在市場競爭調節下,GVC嵌入度與全要素生產率的倒U形關系得到了緩解,倒U形曲線變得平緩,假設H3成立。說明市場競爭越激烈,越能緩解半導體產業鏈GVC嵌入程度加深時對全要素生產率的抑制效應。

為保證結果的穩健性,從以下兩方面進行穩健性檢驗。一是更換計量方法。考慮變量內生性問題,模型(12)采用2SLS工具變量法進行回歸,市場競爭調節的GVC嵌入度二次項系數為12.460,且在5%水平上顯著,說明市場競爭削弱了GVC嵌入度與全要素生產率的倒U形關系,假設H3成立。二是替換變量法。模型(13)運用LP法測算全要素生產率,結果顯示,市場競爭調節的GVC嵌入度二次項系數為12.880,且在5%水平上顯著,說明市場競爭削弱了GVC嵌入度與全要素生產率的倒U形關系,假設H3成立。因此,假設H3的檢驗結果是穩健的。

五、進一步研究

半導體產業鏈由上游、中游和下游三種分鏈企業構成:上游產業鏈包括半導體材料和設備企業,其中的材料企業包括晶圓制造材料企業和封裝材料企業,設備企業包括硅片制造設備、晶圓制造設備、封裝設備和輔助設備等企業;中游產業鏈包括芯片設計、晶圓制造和封測三個環節的企業;下游產業鏈是應用需求類企業,包括物聯網、汽車電子、5G及人工智能等企業。所處產業鏈位置不同,GVC嵌入度與全要素生產率之間的關系可能存在差異。本文從產業鏈異質性角度,分別對產業鏈上游企業(22家)、產業鏈中游企業(28家)和產業鏈下游企業(21家)的GVC嵌入度與全要素生產率進行回歸檢驗,結果見表4。

模型(14)為半導體產業鏈上游企業的回歸結果。顯然,上游企業GVC嵌入度與全要素生產率呈顯著倒U形關系。模型(15)為半導體產業鏈中游企業的回歸結果。顯然,中游企業GVC嵌入度與全要素生產率呈顯著倒U形關系。由此可見,半導體上游和中游產業鏈是影響GVC嵌入度與全要素生產率呈倒U形的主要產業鏈。模型(16)結果顯示,半導體產業鏈下游企業GVC嵌入度與全要素生產率呈顯著正U形關系。可能是因為:①中國半導體產業鏈下游系應用類企業,在參與國際分工初始階段,該類企業便承接來自跨國公司的生產和技術轉移,通過勞動力比較優勢較早嵌入GVC,為了滿足國際市場需求增長,勞動和資本要素投入過多,創新投入相對較少,因而全要素生產率反而被抑制;②隨著跨國公司技術溢出,以及自主創新技術逐漸成熟,半導體產業鏈下游企業生產效率逐漸提高。

六、結論與啟示

本文以中國半導體產業鏈上市企業為研究樣本,對GVC嵌入度與全要素生產率的關系進行推理和論證,分析了進口中間品質量的中介作用,以及市場競爭的調節作用,得出如下結論和啟示。

1.半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率之間呈顯著倒U形關系。該結果反映出中國半導體產業鏈在國際市場上被低端鎖定的事實,即GVC嵌入度較低,可以通過比較優勢、生產規模、國際消費市場獲取規模經濟效應,并獲取跨國公司一定的技術溢出,提升全要素生產率;當GVC嵌入度較高時,會遭遇來自發達經濟體的技術、投資和市場限制,從而抑制全要素生產率。因此,應該警惕歐美經濟體對我國戰略性、先導性產業的鉗制。一方面抓住GVC區域化機會,深化與日本、韓國等國家和地區半導體領域的合作關系,繼續通過開放經濟體系參與國際分工,主動融入區域價值鏈獲取技術外溢,從而提升技術進步;另一方面抓住GVC重構機遇,積極構建自主可控半導體產業鏈,通過培育本土“鏈主”企業,重視基礎技術和前瞻技術研究,推動產業鏈上、中、下游技術和市場的對接,全面提升半導體企業全要素生產率。

2.進口中間品質量對半導體產業鏈GVC嵌入度與全要素生產率的倒U形關系具有部分中介作用,而市場競爭具有顯著調節作用。一是繼續發揮進口中間品質量的中介作用,提升企業全要素生產率。歐美經濟體正試圖構筑小范圍半導體生態圈遏制中國半導體企業發展,這給我國半導體產業鏈上游及中游企業獲取高技術含量的進口中間品增加了難度。中國半導體企業應該加強與歐美經濟體的談判,同時加強與日、韓等半導體強國的合作,拓寬進口中間品的合作渠道。二是改善市場競爭環境,提升企業全要素生產率。由于我國半導體產業鏈發展較為滯后,近些年政府給予不少支持,但政府介入過多,會產生資源錯配、企業尋租等問題,反而阻礙創新。半導體產業投入高、風險大,即使是發達國家,在半導體產業發展初期,政府也會給予諸多政策支持。因此,應該協調好政府與市場的關系,培育市場競爭環境,激發企業技術創新,提升企業全要素生產率,從而增強半導體產業鏈韌性。

3.半導體產業鏈上游和中游的企業GVC嵌入度與全要素生產率為倒U形關系,而下游應用類企業GVC嵌入度與全要素生產率為正U形關系。因此,半導體產業鏈上游和中游企業,應該發揮進口中間品質量的中介作用和市場競爭的調節作用,提升全要素生產率。半導體產業鏈下游應用需求類企業,應注意防范國際市場環境變化,主動加強與國外半導體企業的技術和市場聯系,融入國際半導體生態圈,提升應用端企業對技術和市場的控制力。