“卡脖子难题”：历史轨迹及破解
改革开放四十年余年后，中国已经完成了大量中低产业的追赶和学习，正卯足了劲转型升级，希望在中高端技术产业占有一席之地，但却在一些技术领域被卡住了。有些技术不仅一时学不会、做不了，连买也买不到、拿也拿不来，即“卡脖子技术”。
一旦技术“脖子”被卡了，产业升级就可能受制于人，于是很容易生出许多怨恨和愤怒。
历史上，中国并非第一个出现技术被“卡脖子”的国家。工业革命以来，各国之间的技术合作是主流，但技术封锁作为国与国之间的竞争手段也常被使用，特别是战争时期。技术先发者们为了保证自己的经济和政治优势，会采用很多办法保护其技术秘密和优势，而技术后发者们也会竭尽所能学习、模仿与赶超。当体面的和不那么体面的办法用尽之后，双方甚至不惜一战。
那么，“卡脖子”现象为什么会出现呢？
一个现代技术产业体系往往包括几个彼此相关和联动的层次。如图所示，最上面的是服务层，直接为用户提供服务；接下来是基础设施层，在很多产业，这是有形或无形的网络，如公路网、铁路网、电网、互联网、金融网等；再下面是设备层，如马车、汽车、火车、发电机、计算机、交换机、手机等；接下来是部件层，包括设备里的各种零部件，如车轮、蒸汽机、内燃机、芯片、螺丝等，这些部件可以组合成多样设备；最下面一层是能源和材料层，如木头、金属、石油、天然气、半导体等，可以用来制作零部件，也可以提供能量驱动上层设备、网络和服务。能源和材料取决于地理环境，是上面各层次的基础和硬制约，经常成为地缘政治的核心问题。
技术产业体系犹如一栋大楼，上层构建在下层基础上。产业上面层次是下面层次产品和技术的用户，可提出需求推动下层技术的发展；下面层次的技术和产品可决定上层产品和服务的属性，也可形成对上面层次的技术制约。如果一个国家没有把握下面层次的技术，仅提供上层的服务，那么就如同把产业大楼建在别人的地基上，什么时候拔本塞源由拥有下层技术的人说了算。
每一个现代产业都形成了一套具有行业特色的层级结构，或称产业链。工业革命以来，一些国家率先在某个产业进行核心技术和产品的创新，通过较长时间的投入，他们在该产业的各层级都会形成较多的人才、技术和产品积累，较全面而复杂的供应链网络以及商业声誉。
如果一个产业的技术含量不太高，技术前沿进步也较慢，产业链不太复杂，那么后发国家可以通过一段时间的学习、模仿、逆向工程甚至技术盗窃等方式较快地把握这个产业。此时先发国的优势也就消失了，大家进入微创新和性价比竞争状态。但对于技术复杂、产业链长并且进步较快的产业，后发国家在每一层的多个环节全都超越先发国家几乎不可能。
过去几十年的全球化过程，产业链从先进国家向后进国家扩散，每个国家和地区基于自己的资源禀赋形成了自己的长处和短板，各国彼此依赖的全球产业链也逐渐成型。任何一种社会变迁都有不同程度的受益者和受害者，他们之间的博弈不会停止，全球化的局面也不得不随着这种博弈而与时俱进。
概括来说，技术扩散和产业转移有三种基本方式——
其一是落后国家积极学习模仿他国先进技术，这在历史上经常发生。
其二是技术先发国家的企业主动进行技术和产业外移。例如最近几十年的全球化，资本家为了拓展市场和追求低成本，主动把一些较成熟产业的技术和产能转移到欠发达地区，但他们仍然可在本土或最信任的地方留下最核心的部分技术。
工业革命前的传统产业往往依靠这两种方式扩散。例如古老的纺织业各地区都有，技术门槛不高、进步较慢，前沿技术学习比较容易。中国宋朝（10-12世纪）是世界纺织业的技术高地，后来文艺复兴时期的意大利（15-17世纪）成为纺织业最发达的地方。18世纪初，英国有一位商业间谍约翰·洛姆赴意大利纺织工厂卧底偷了纺织机器图纸和工艺流程带回英国，助力英国纺织业的崛起。后来英国发明了很多新的纺织技术，还把蒸汽机也用于纺织业，把其改造为化石能源驱动的现代产业。
美国于1776年建国之后，系统性地出台了很多鼓励欧洲移民从母国携带技术来美国的政策，而英国也出台了很多政策阻止技术外流。这期间发生了不少商业间谍案例，“叛徒斯莱特”（Samuel Slater）是其中之一。当时英国工程师斯莱特携老板阿克赖特的先进纺织技术去了美国，在美国创业，获得了巨大的成功，带动了美国现代纺织业的腾飞。
20世纪二战之后，为了追逐劳力和原材料成本的低洼地并扩大市场，欧美纺织业开始主动转移到其他国家和地区，如中国台湾、香港，及东南亚等地，再后来是中国大陆，现在转移到越南、印度、巴基斯坦等地。钢铁产业所经历的全球转移历程与纺织业类似，也在不断追求成本低洼地和新市场，是“全球流浪产业”之一。
第三种技术扩散方式是后发国家首先把基础设施层和服务层建立起来，尽快提供现代服务，逐渐提升对这个产业的认知和技术能力，然后向下层技术和产品扩展。
如果后发国能够在管理和服务等方面实现创新，并在技术上微创新，从而降低产品成本、提升质量，形成性价比优势，那么也可以在该产业获得一席之地。
例如德国是汽车行业的技术先发国，核心汽车技术如燃油发动机、速度控制装置等都是德国人于19世纪晚期发明的。他们拥有制造燃油汽车绝大部分零部件的产业链，并确立了汽车的领先设计。美国作为技术后发国于20世纪初进入汽车行业，他们把创新重点放在汽车零部件标准化、制造过程优化和市场推广等方面，其目标在于降低汽车成本，让大众能够用得起车。福特汽车公司的流水线生产体系就是一项伟大的发明，极大地降低了生产成本，后来成为所有制造业模仿的榜样。
美国在交通领域的另一项创新是基础设施层的“高速公路”体系，这对降低整体出行和运输成本、提升灵活性和安全性非常重要。第一条专门为汽车设计的公路是1911年建成的美国纽约长岛公路。1921年，美国联邦政府通过了联邦资助修建高速公路的法案。之后，美国朝野大张旗鼓地开始了修建全国和地方高速公路的工程，形成了密集的公路网。
与此同时，美国的石油公司也在全国各地修建加油站。这些服务系统建设让汽车行业的发展如虎添翼，显著提升了效率，让人们出行获得极大的方便，也使得美国汽车用户数量急剧上升，形成了巨大的汽车市场。
日本在世界民用汽车产业崭露头角是1970年代，此时汽车产业已然成为成熟产业。日本的路数是基于其在军需汽车产业的实力，通过技术和管理方法创新进一步提升了汽车性价比，使油耗减少，由此他们也在世界民用汽车市场取得了重要一席。
芯片产业的全球合作与博弈
如果技术扩散不是先发者自愿的，一旦后发国家与先发国家在后者优势产业的核心技术领域进入竞争的态势，那么先发方难免会产生警觉，想办法减缓挑战者的追赶速度。如果国家之间没有信任问题，那么竞争会局限于企业之间，否则国家会出面构建技术、商贸和政治壁垒。
芯片产业市场规模庞大，产业链复杂且遍及全球，技术门槛高并仍在快速进步之中。如果没有先进国家的主动扶持，后发地区的学习追赶速度很难超过产业的进步速度，可能形成越来越落后的局面。除了石油天然气，芯片是目前中国进口规模最大的产品类别，也成为“卡脖子”难题的核心议题。回顾美国和日本在芯片领域的博弈历程，也许会对理性思考这个问题带来一些启示。
日本的半导体产业是从1950年代做收音机起步的。美国AT&T科学家发明了晶体管三极管之后，最开始的商业应用主要是收音机，他们收到的最大一笔几万美元授权费来自日本收音机公司索尼。
1968年，美国工程师发明了DRAM存储芯片之后，因特尔、德州仪器等公司纷纷推出DRAM产品。1970年代，日本决定大规模投入半导体产业，政府鼓励各公司联合攻关，并于1976年成立国家“VLSI（超大规模集成电路）技术研究所”，政府还对出口产品进行补贴。很快，日本公司占领了全球半导体市场半壁江山，其高性价比的DRAM内存芯片垄断市场。
日本半导体产业迅猛发展依赖“举国体制”、微创新、全产业链通吃和优越的产品质量。受到重创的美国半导体行业紧急行动起来，成立了“美国半导体行业协会（SIA）”，他们调查日本半导体产业的不正当竞争行为，如技术偷窃、商业间谍、贸易保护等行为，并游说国家力量对日本施压，最后两国于1986年签订了《美日半导体协议》，其核心内容一是反对外倾销、二是反国内市场保护主义和贸易壁垒。
然而，美国这些政治举措虽然雷声很大，也稍微削弱了日本半导体企业攻城掠地的势头，但并未能解决美国企业产品缺乏竞争力的困境，日本公司的市场占有率在美日协议后仍然在增加，美国必须从技术创新中寻找出路。
1985年，英特尔忍痛退出内存芯片DRAM市场，把未来发展的赌注压在微处理器CPU芯片之上。此时，个人计算机PC问世不久，英特尔、微软和IBM组成了一个强劲的PC整机、软件、核心硬件铁三角，按照摩尔定理的节奏推动这个行业蓬勃发展。
1990年代中期，日本的半导体产业虽然仍如日中天，但其实他们已经在一条旧技术发展曲线的末路了。最后在内存芯片DRAM领域打败日本的是另一个以“举国体制”和技术模仿兴起的国家，韩国“以其人之道还治其人之身”，胜在产品便宜和更新换代快捷。中国台湾地区也凭借在芯片制造领域的投入获得了半导体产业的一席之地。美国也在有意扶持这两个产业的后起之秀。
经过70多年的发展，今天的半导体产业非常庞大复杂。美国虽然执半导体产业牛耳，但也有明显技术短板，其他地方（如日本、韩国、台湾地区等）也把握着部分关键的、不可替代的环节，形成一种彼此依赖的供应链格局。供应链上的每一个厂家的产品和服务都拥有“全球市场”，在提供最优技术和服务的同时，可获得最大利润，这些优厚的利润又反哺企业进一步创新。
如何破解“卡脖子”难题？
现代产业体系数量很多，彼此犬牙交错。每个国家都在很多领域存在技术短板，这正是全球贸易和合作的价值所在，各国互通有无、优势互补以实现各自的利益最大化，技术短板在绝大多数情况下不会演化为“卡脖子”问题。
中国进入信息产业也是从上面两层（即服务层和基础设施层）切入的。于1987年创业的华为最开始是一家销售国外通信设备的公司，接着在设备层做一些较低端的产品，在设备技术含量逐渐升级的同时，它也逐渐向零部件层扩展。目前，华为已在芯片等核心零部件领域积累了一定的技术实力。最近几年，华为等企业被美国列入“实体清单”，购买美国及盟友的产品受限，根子主要在于中美两国间互信出了问题。
为了优化丰富供应链，并防范“卡脖子”现象出现，有些国家抱团形成经济共同体、扩大经济规模和科技池，有些国家倡导独立自主追求完整的工业体系。无论是那种选择，都有其合理性，也会产生副作用。例如追求完整工业体系的国家往往以为一旦产业完善无短板、就不会被“卡脖子”了，然而，如果你意图追求“全产业链”、不依靠他人，其他国家也会自成体系不依靠你，双方的技术、产业链、市场、人才和资金池就自然脱钩了。如此“独立自主”的结果大概率是步入“中等收入陷阱”。
事实上，一个国家无论实力多大、追赶多长时间，也不可能穷尽所有技术短板、在每个产业的各环节都做得性价比很好。比较可行的是在某些领域形成自己长项，以对冲其他国家对自己短板的制肘，这样彼此都可拥有安全感，也可长久地保持商贸和科技交流合作。自给自足是农耕社会现象，那是一个一去不返的简单技术世界。
值得一提的是，对于现有技术产业体系来说，科学问题基本已经解决了。因此学习和追赶先进技术产业的主力应该是企业、企业家和工程师。高科技产业需要大量科学知识，科学家可以协助企业家和工程师尽快掌握相关科学知识。这与早期造原子弹的情形很不同，那时科学家是科技研发和追赶的主力，一方面因为当时原子弹涉及的核物理非常新颖，只有科学家能搞懂；另一方面原子弹不是一个“产业”，不涉及复杂的商业体系，只是一个不在乎成本的国防项目。
全球化情境下，各国都深度嵌入分工合作的产业链，彼此取长补短。这个体系高效运转要求国与国之间互信与合作，“卡脖子”现象背后是国与国之间的信任不足这个政治问题，主要得依靠政治智慧去解决。从一个国家产业升级的角度来说，进行重大科技创新、建立更先进的技术体系是形成产业高地、不再被“卡脖子”的不二法宝。我将在下一篇文章《创新型国家与重大科技创新路径》中讨论实现这个目标的方法。
（作者为联科熙和碳中和产业战略研究院研究员、清华大学中国科技政策研究中心兼职研究员。本文部分内容来自作者的著作《人类科技创新简史：欲望的力量》）
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