中国半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率

吴 艳,任宇新,贺正楚

(湘潭大学 商学院,湖南 湘潭 411105)

一、引言及文献综述

半导体产业是中国战略性、基础性和先导性产业,材料与设备、集成电路(又称“芯片”)和电子元器件等关联产业构成了半导体产业链。自2000年开始,中国便凭借电子元器件制造、芯片封装测试的比较优势嵌入了全球价值链(Global Value Chain,GVC),半导体产业链也因此获得了来自跨国公司的技术溢出。受外部冲击影响,目前GVC进入区域化和重构阶段[1],若抓住GVC重构机遇,继续发挥半导体产业链嵌入GVC带来的技术经济效应,则有助于提升半导体产业链发展质量、增强产业链自主可控性。中国半导体产业链嵌入GVC有何技术经济效应?其作用机制是什么?全要素生产率体现了技术效率与技术进步的变化,是产业高质量发展的核心[2]。欲探索中国半导体产业链嵌入GVC的技术经济效应,可对GVC嵌入度与全要素生产率的关系进行分析。对此,国内外学者进行了相关研究。

首先是半导体产业链嵌入GVC所存在的问题研究。党的十九大报告提出了提高全要素生产率和促进我国产业迈向GVC中高端的迫切需求[3]。受美国供应链产业链政策极端化以及“芯片霸权”等因素影响,中国在参与半导体GVC国际分工过程中,遭遇了技术“卡脖子”、国际投资审查等多层阻挠。与发达国家相比,中国半导体研发创新和技术水平较为落后,芯片设计所需软件大多依赖国外[4],高端制造设备受制于人,晶圆制造产业发展缓慢,产业链被锁定在价值链低端位置[5]。因此,半导体产业只有保持技术领先才能在GVC中占据优势[6]。其次是嵌入GVC带来的生产效率研究。随着GVC嵌入程度越来越深,城市可通过外商直接投资外溢效应和改善资源配置效率等措施来提高城市全要素生产率[7]。有研究显示,产业GVC嵌入度和技术进步呈现复杂曲线关系[8]。还有研究显示,企业在进出口过程中,可吸收国外先进技术,从而提升全要素生产率[9]。因此,产业(企业)嵌入GVC与全要素生产率的关系,包括正向关系[10,11]、倒U形关系[12]和正U形关系[13]。总的来说,不少学者强调了半导体产业链嵌入GVC的必要性,也从地理、产业和企业的角度,分析了GVC嵌入度与生产率的复杂关系。但是,目前缺乏对中国半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率的理论和实证研究,也较少分析其内在影响机制。

世界经济格局发生变化,支撑中国经济高速增长的传统价值链优势逐渐消失,战略性产业链嵌入GVC为中国提供了新发展机遇[14]。尽管GVC体系被重塑,但通过嵌入GVC,主动加强与周边国家的经济合作,培育区域价值链,是提高我国半导体产业链质量的重要途径。因此,本文对半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率的关系进行分析,从进口中间品质量、市场竞争两个角度,探索半导体产业链GVC嵌入度影响全要素生产率的内在机制,丰富半导体产业链价值链理论体系的研究。

二、研究假设

(一)中国半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率

半导体起源于发达国家,随着产业链的延伸和横向扩张,出于降低生产成本、拓展东道国市场的现实需求,发达国家将半导体产业链中低端环节转移至发展中国家[15]。采用垂直一体化、垂直分工、虚拟整合等商业模式,半导体跨国公司打破地理空间的限制,让不同国家的企业参与到半导体国际分工体系中。随着跨国公司技术外溢,东道国企业获取了先进知识和技术经验,提升了生产率[16]。中国半导体企业以外商投资、专利许可、中间品进出口等方式获取技术知识,嵌入了半导体GVC体系。中国半导体产业部门起步晚、底子薄,无法比拟发达国家的核心技术链群,但胜在拥有丰富的劳动力、门类齐全的基础工业部门,以及广阔的国内市场。目前,中国半导体中下游产业链自主可控度高,芯片设计和封测达到了世界领先水平[17]。通过集聚生产要素,发挥劳动力比较优势,扩大生产规模和消费市场,产生显著市场规模经济效应,中国半导体企业生产率得到了有效提升。

然而,自2008年金融危机以来,欧美等国家和地区出现本土失业率上升、制造业“空心化”等社会经济问题。随着中国综合实力增强,以美国为代表的发达国家试图遏制中国科技和经济发展以转移社会矛盾。当中国企业嵌入GVC获取了学习经验和先进技术后,欧美等国家和地区的经济体为防止中国形成自主产业链体系,通过封锁技术、控制高端中间品贸易、限制投资等措施,将中国产业(企业)锁定在低附加值产业链位置[18]。半导体是信息产业和数字经济的根基,是美国产业权力形成的关键,决定了美国的经济权力[19]。美国联合其他发达国家,对中国半导体企业核心技术引进、国际投资、中间品进口进行了钳制和封锁,通过掌控芯片研发设计、晶圆制造、芯片材料和设备供应等核心产业链环节,将中国半导体企业限制在GVC低端位置,这势必影响半导体企业全要素生产率的提升。显然,随着中国半导体产业链嵌入GVC程度的加深,全要素生产率被抑制。因此,本文提出假设H1:

H1中国半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率之间呈现出倒U形关系。

(二)进口中间品质量的中介效应

中国半导体产业链,设计环节依赖国外软件,高端材料难以自给自足,关键设备生产缺失,晶圆制造与国外存在技术代差、国际市场占有率偏低。因此,为了提升国际竞争力,中国半导体企业通过进口大量中间品来完成半导体产品生产和贸易。近些年,我国半导体产业虽然呈现出高速增长态势,但自主可控产业链尚未形成,核心技术和产品严重依赖进口,这也是半导体贸易逆差持续扩大的原因[15]。在嵌入GVC初始阶段,半导体企业会通过进口高质量中间品提升本土产品质量。随着GVC嵌入程度的加深,半导体企业通过进口中间品获得了跨国公司的“技术溢出”,引起了发达国家的警惕。为维系半导体产业领域的经济权力,发达国家限制中国半导体企业进口高质量中间品,防止“技术扩散”,从而引起半导体进口中间品质量下降。但是,参与GVC的半导体企业从发达国家进口技术含量较高的中间投入品,有助于提升企业生产率。这是因为,企业可以借助中间品的质量和技术扩散效应、产品种类效应和成本节约效应提升技术效率和促进技术进步。

首先是质量和技术扩散效应。进口中间品蕴含研究与创新知识,随着贸易往来,内嵌技术发生跨国跨行业的传递。实证也显示,进口中间品内嵌技术能提升企业生产率[20]。通过进口高质量中间品,半导体企业获得中间品蕴含的知识与技术,既能减少研发成本,又能提升技术效率。其次是产品种类效应。进口中间品种类越丰富,与国内产品互补性越强,企业嵌入GVC就会拥有更多的中间品投入选择权,这也有助于降低企业中间品投入成本,为企业节省研发成本,提升创新效率[21]。中国半导体材料和设备、晶圆制造等产业链环节缺乏核心技术,相关产品长期依赖进口,若进口中间品种类丰富,则企业选择权增大,有助于节省创新成本、拓展技术模仿范围,由此提升企业生产效率。最后是成本节约效应。从事加工贸易的企业运用国外提供的高质量零部件和高效率工艺流程,替代国内产品,既节省时间,又降低研发费用,从而提高技术效率、促进技术进步[22]。因此,本文提出假设H2:

H2进口中间品质量在中国半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率之间起中介作用。

(三)市场竞争的调节效应

外部环境是影响企业治理行为和效能的重要因素,半导体产业作为中国战略性、先导性和基础性产业,置身于激烈的竞争环境中。参与GVC的半导体产业,其全要素生产率变化受到市场竞争的调节[23]。

一方面,市场竞争程度越高,企业竞争压力越大,资源配置效率和创新效率低下的企业会退出市场,高生产率企业会扩张,结果是市场竞争推动了企业更替和产业重组[24],技术效率高、技术进步快的企业存活率更高。半导体企业面临着激烈的国内外市场竞争,尤其是部分跨国公司对芯片技术和市场拥有绝对控制权力,国内创新力弱、对外依赖度高、资源浪费型半导体企业将难以生存。同时,为避免过高市场风险,部分企业倾向于谨慎创新。因此,市场竞争环境越激烈,嵌入GVC的半导体企业更替和产业重组现象就更明显,市场逐渐趋于理性,促使企业全要素生产率平稳提升。另一方面,市场竞争程度越高,企业要素资源错配程度就越低,这将激发企业创新动力,企业创新投入增多,从而提升全要素生产率[25]。随着半导体企业遭遇要素市场扭曲的概率降低,在参与GVC过程中,半导体企业有更多的资源可用于提升全要素生产率,这将降低GVC嵌入度过高时给全要素生产率带来的抑制效应。为此,本文提出假设H3:

H3市场竞争对中国半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率起调节作用,使得倒U形曲线变得更加平缓。

三、研究设计

(一)数据来源与变量选取

首先,进入Wind数据库,遴选出以半导体产品为主的上市企业,初步构成半导体产业链企业样本。其次,从中国工业企业数据库和中国海关贸易数据库中匹配样本,考虑数据可获得性和数据收录时间,本文将研究时间限定在2011—2015年。随后,剔除ST和*ST企业,剔除主要指标数据严重缺失和异常的企业,最终获取355个观测个体,形成71家上市企业面板数据。

1.全球价值链嵌入度的测算。基于中国工业企业数据库和中国海关贸易数据库,可计算出企业GVC嵌入度。结合吕越等、Upward等、张杰等的方法[23,26,27],半导体GVC嵌入度(FVAR)的计算公式如下:

(1)

2.企业全要素生产率。OP和LP法是计算全要素生产率的常用方法,OP法需要满足投资与生产率之间的单调递增关系,使得投资率为0的样本被丢弃。LP法对OP法进行改进,不以投资额作为代理变量,而是代之以中间投入品为指标。但LP法依然存在内生性和不可识别情况。ACF法对LP法进行改进,将劳动投入引入中间投入函数,相比于LP法提高了结果准确性。因此,本文选择对LP法进行改进后的ACF法计算全要素生产率。稳健性分析中,本文采用LP法测算全要素生产率,替换ACF法计算出的全要素生产率。

3.进口中间品质量。借鉴施炳展和曾祥菲的方法[28],采用进口中间品效用函数、价格指数和质量函数,对进口中间品质量(BILI)进行测算。

4.市场竞争。考虑数据可获得性,借鉴李曜和丛菲菲的方法[29],本文采用销售费用与主营业务收入之比表示企业面临的市场竞争(OEOR)。市场竞争指数越大,企业获得单位营业收入所支付的销售费用越多,意味着竞争环境可能越激烈。

5.其他控制变量。选取如下控制变量:企业规模(SE),即企业总资产,由于该指标量级较大,故对该指标取对数;融资约束(FIN),该指标为KZ指数;研发人员占比(PTP),即企业研发人员占企业总人数的比值;资产负债率(LEV),即负债总额占资产总额的比值;资产收益率(ROA),即税后利润占总资产的比值,反映企业投入产出状况;股权集中度(CRI),用第一大股东持股比例表示,反映企业股权结构。

(二)模型设定

1.基准模型。采用双向固定效应模型考查半导体产业链GVC嵌入度对全要素生产率的影响,具体模型设定如下:

∑αkZit+μi+δt+εit

(2)

式(2)中,i表示样本个体,t表示年份,k表示第k个变量;TFPit代表企业全要素生产率;FVARit是企业GVC嵌入度;Zit是控制变量集合;μi表示企业个体固定效应;δt表示年度固定效应;εit表示随机干扰项。若α2显著小于0(大于0),则企业GVC嵌入度与全要素生产率呈倒U形(正U形)关系。

2.中介效应模型。采用Edwards等提出的非线性中介效应模型[30],检验进口中间品质量对半导体产业链GVC嵌入度和全要素生产率的作用机制,构建模型如下:

∑βkZit+μi+δt+εit

(3)

γ3BILIit+∑γkZit+μi+δt+εit

(4)

式(3)～式(4)中,BILIit表示中介变量进口中间品质量,其他变量与式(2)保持一致。

3.调节效应模型。根据Haans等和吴敬静等的方法[31,32],检验市场竞争对半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率倒U形关系的调节作用,构建模型如下:

φ3OEORit+φ4OEORit×FVARit+

μi+δt+εit

(5)

式(5)中,OEORit为市场竞争指标,其他变量与式(2)保持一致。

四、实证结果

(一)基准模型的估计结果

半导体产业链GVC嵌入度对全要素生产率的基准回归结果见表1。模型(1)汇报了控制变量关于全要素生产率的结果,除融资约束(FIN)与全要素生产率不相关,其他变量均与全要素生产率显著相关,证明控制变量选取是合适的。模型(2)在模型(1)的基础上加入GVC嵌入度(FVAR)进行回归,结果表明,控制变量的显著性与模型(1)类似,但半导体产业链GVC嵌入度(FVAR)与全要素生产率并不显著相关。模型(3)在模型(2)的基础上加入GVC嵌入度二次项(FVAR2),结果显示,FVAR2系数在10%水平上显著为负,半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率的倒U形关系成立,假设H1得到验证。

表1 基准回归结果

为保证结果的稳健性,从以下两方面进行稳健性检验。一是更换计量方法。相较模型(3),模型(4)考虑变量内生性问题,采用2SLS工具变量法进行检验,结果显示,FVAR2系数仍在10%水平上显著为负,假设H1得到验证。二是替换变量法。模型(5)中的全要素生产率采用LP方法计算,回归结果显示,FVAR2系数在10%水平上显著为负,假设H1依然成立,证实半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率之间存在稳健的倒U形关系。

(二)中介效应模型的估计结果

进口中间品质量对半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率的中介效应回归结果见表2。模型(6)结果显示,FVAR2系数在1%水平上显著小于0,即半导体产业链GVC嵌入度与进口中间品质量存在显著倒U形关系。说明当半导体GVC嵌入度小于一定阈值时,GVC嵌入度提升对进口中间品质量有促进作用;当半导体GVC嵌入度大于一定阈值时,GVC嵌入度提升对进口中间品质量有抑制作用。可能是因为,随着我国半导体产业链GVC嵌入程度的加深,通过进口中间品获得跨国公司的“技术溢出”,引起了发达国家的警惕,为了维系产业权力和经济权力,发达国家限制中国半导体企业进口高质量中间品,阻碍中国半导体企业获得“技术溢出”,从而引起进口中间品质量下降。模型(7)结果表明,进口中间品质量与全要素生产率显著正相关,GVC嵌入度与全要素生产率的倒U形关系仍显著存在,即进口中间品质量在半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率的倒U形关系中起部分中介作用,假设H2得到验证。

表2 中介效应回归结果

为保证结果稳健性,从以下两方面进行稳健性检验。一是更换计量方法。考虑变量内生性问题,模型(8)采用2SLS工具变量法进行检验,此时加入中介变量后,半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率的倒U形关系仍然成立,且中介效应显著,假设H2得到验证。二是替换变量法。模型(9)运用LP法测算全要素生产率,放入中介变量后,得到与模型(7)类似的结果,假设H2依然成立。因此,假设H2的检验结果是稳健的。

(三)调节效应模型的估计结果

为检验市场竞争在半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率之间是否起调节作用,将市场竞争、市场竞争与GVC嵌入度一次项的交乘项、市场竞争与GVC嵌入度二次项的交乘项依次加入回归方程,建立模型,回归结果见表3。模型(10)结果显示,FVAR2系数在1%水平上显著。而且,加入GVC嵌入度一次项与市场竞争交乘项后,GVC嵌入度与全要素生产率的倒U形关系仍然显著。模型(11)结果显示,加入GVC嵌入度二次项与市场竞争交乘项后,交乘项系数在10%水平上显著为正,而GVC嵌入度二次项系数依然在10%水平上显著为负,即在市场竞争调节下,GVC嵌入度与全要素生产率的倒U形关系得到了缓解,倒U形曲线变得平缓,假设H3成立。说明市场竞争越激烈,越能缓解半导体产业链GVC嵌入程度加深时对全要素生产率的抑制效应。

为保证结果的稳健性,从以下两方面进行稳健性检验。一是更换计量方法。考虑变量内生性问题,模型(12)采用2SLS工具变量法进行回归,市场竞争调节的GVC嵌入度二次项系数为12.460,且在5%水平上显著,说明市场竞争削弱了GVC嵌入度与全要素生产率的倒U形关系,假设H3成立。二是替换变量法。模型(13)运用LP法测算全要素生产率,结果显示,市场竞争调节的GVC嵌入度二次项系数为12.880,且在5%水平上显著,说明市场竞争削弱了GVC嵌入度与全要素生产率的倒U形关系,假设H3成立。因此,假设H3的检验结果是稳健的。

五、进一步研究

半导体产业链由上游、中游和下游三种分链企业构成:上游产业链包括半导体材料和设备企业,其中的材料企业包括晶圆制造材料企业和封装材料企业,设备企业包括硅片制造设备、晶圆制造设备、封装设备和辅助设备等企业;中游产业链包括芯片设计、晶圆制造和封测三个环节的企业;下游产业链是应用需求类企业,包括物联网、汽车电子、5G及人工智能等企业。所处产业链位置不同,GVC嵌入度与全要素生产率之间的关系可能存在差异。本文从产业链异质性角度,分别对产业链上游企业(22家)、产业链中游企业(28家)和产业链下游企业(21家)的GVC嵌入度与全要素生产率进行回归检验,结果见表4。

模型(14)为半导体产业链上游企业的回归结果。显然,上游企业GVC嵌入度与全要素生产率呈显著倒U形关系。模型(15)为半导体产业链中游企业的回归结果。显然,中游企业GVC嵌入度与全要素生产率呈显著倒U形关系。由此可见,半导体上游和中游产业链是影响GVC嵌入度与全要素生产率呈倒U形的主要产业链。模型(16)结果显示,半导体产业链下游企业GVC嵌入度与全要素生产率呈显著正U形关系。可能是因为:①中国半导体产业链下游系应用类企业,在参与国际分工初始阶段,该类企业便承接来自跨国公司的生产和技术转移,通过劳动力比较优势较早嵌入GVC,为了满足国际市场需求增长,劳动和资本要素投入过多,创新投入相对较少,因而全要素生产率反而被抑制;②随着跨国公司技术溢出,以及自主创新技术逐渐成熟,半导体产业链下游企业生产效率逐渐提高。

六、结论与启示

本文以中国半导体产业链上市企业为研究样本,对GVC嵌入度与全要素生产率的关系进行推理和论证,分析了进口中间品质量的中介作用,以及市场竞争的调节作用,得出如下结论和启示。

1.半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率之间呈显著倒U形关系。该结果反映出中国半导体产业链在国际市场上被低端锁定的事实,即GVC嵌入度较低,可以通过比较优势、生产规模、国际消费市场获取规模经济效应,并获取跨国公司一定的技术溢出,提升全要素生产率;当GVC嵌入度较高时,会遭遇来自发达经济体的技术、投资和市场限制,从而抑制全要素生产率。因此,应该警惕欧美经济体对我国战略性、先导性产业的钳制。一方面抓住GVC区域化机会,深化与日本、韩国等国家和地区半导体领域的合作关系,继续通过开放经济体系参与国际分工,主动融入区域价值链获取技术外溢,从而提升技术进步;另一方面抓住GVC重构机遇,积极构建自主可控半导体产业链,通过培育本土“链主”企业,重视基础技术和前瞻技术研究,推动产业链上、中、下游技术和市场的对接,全面提升半导体企业全要素生产率。

2.进口中间品质量对半导体产业链GVC嵌入度与全要素生产率的倒U形关系具有部分中介作用,而市场竞争具有显著调节作用。一是继续发挥进口中间品质量的中介作用,提升企业全要素生产率。欧美经济体正试图构筑小范围半导体生态圈遏制中国半导体企业发展,这给我国半导体产业链上游及中游企业获取高技术含量的进口中间品增加了难度。中国半导体企业应该加强与欧美经济体的谈判,同时加强与日、韩等半导体强国的合作,拓宽进口中间品的合作渠道。二是改善市场竞争环境,提升企业全要素生产率。由于我国半导体产业链发展较为滞后,近些年政府给予不少支持,但政府介入过多,会产生资源错配、企业寻租等问题,反而阻碍创新。半导体产业投入高、风险大,即使是发达国家,在半导体产业发展初期,政府也会给予诸多政策支持。因此,应该协调好政府与市场的关系,培育市场竞争环境,激发企业技术创新,提升企业全要素生产率,从而增强半导体产业链韧性。

3.半导体产业链上游和中游的企业GVC嵌入度与全要素生产率为倒U形关系,而下游应用类企业GVC嵌入度与全要素生产率为正U形关系。因此,半导体产业链上游和中游企业,应该发挥进口中间品质量的中介作用和市场竞争的调节作用,提升全要素生产率。半导体产业链下游应用需求类企业,应注意防范国际市场环境变化,主动加强与国外半导体企业的技术和市场联系,融入国际半导体生态圈,提升应用端企业对技术和市场的控制力。