Local EPUB Text
第十五章 从研发投入看各国未来
第十五章
从研发投入看各国未来
现代国家搞科技，跟以前不一样了。科技研发支出越来越高。
我小时候读书，特别喜欢看西方工业革命时期的科学家们的故事。多年过去，已经记不清这些科学家的具体事迹了，但是有一点记住了，他们很多人是凭借个人力量，在实验室甚至在自己家里就能搞出科研成果。但是到了现在，这样子搞研发就行不通了。现在搞研发越来越依赖两个输入量：一个是大规模的资本投入，一个是大规模的团队协作。
要是有一天，有个自称是985本硕博的高才生，说他独自研发出了堪比英特尔的芯片，你只需要微微一笑，就知道肯定是遇到了某些民间科学家。芯片这个东西，设计就不说了。即使搞设计，也是要买EDA工具，还要买别人的IP核。我们不说设计，就说流片。光是一个流片验证的费用之高，以至于一般的中小企业和学校都很难负担。所以一般是搞MPW，即多项目晶圆（Multi Project Wafer），就是将多个使用相同工艺的芯片设计放在同一晶圆片上流片，制造完成后，每个设计可以得到数十片芯片样品，而制造费用就由所有参加MPW的各方，按照芯片面积分摊，成本仅为单独进行原型制造成本的5%~10%，这样可以极大地降低产品开发费用。那么这个“按照面积收费”，究竟有多贵呢？制程越高越贵，而且贵的倍数不是按照比例分布的。
比如28nm这种制程，按照2015年的报价，每平方毫米收费就达几十万人民币。所以集成电路先进地区，往往都会由政府出面，安排工厂给高校研究机构提供个优惠的价格流片，不然一般的学校也很难负担这么昂贵的费用。我国现在也在走这样的模式。
要是制程继续往下走，费用还会呈现几何级数的放大，华为的7nm麒麟980处理器，研发费用是以10亿元人民币为单位。这就导致了只有苹果、三星和华为三家大公司才有足够资金自研处理器。另外更为重要的是，只有大公司才有足够的销量来摊薄天价的成本，实现投资回收。小米自研松果处理器，成为全球第四家，真的很有勇气，但是这条路并不好走。
一个是数以亿计的资金投入，另外一个就是搭载这款芯片的机型，如果不能做到百万、千万级别的出货，那意味着芯片研发的费用收不回，还不如买高通、联发科的芯片。
可以简单地计算一下，如果一款处理器的研发费用是5亿元人民币，搭载这款处理器的手机卖了1 000万部，那么每部手机的处理器成本就高达50元。
世界上能够单款卖出1 000万部的机型真的不多，华为努力了这么多年，2016年才有了首款销量过千万部的机型P9，2018年底也才有P9、P10、P20、Mate 9、Mate 10总共5个千万机型系列。华为早期的被网友称为万年不变的海思K3V2，搭载在多款定价不同的机型上，除了后续新型号设计研发进度慢之外，摊薄成本也是重要考虑。
华为现在都是采取多款机型共享同一款芯片的策略，2017年10月发布的Mate 10和2018年3月发布的P20，就都是采用麒麟970芯片，其他如荣耀V10等也是用该款芯片，也可见芯片设计研发费用的昂贵。
我们买的手机为啥越来越贵？其实看到新闻，芯片制程越来越先进，从28nm一路到7nm的时候，这其中的费用是几何级别的增长，最终会传导到消费者手里。所以OV选择直接采购高通、联发科的处理器，也是一种选择，总体算下来更便宜。如果自研芯片，几十个亿投进去了，搞出来的这款芯片，卖一两年又落伍了，这个损失是中小公司承受不起的。搞自主研发，不只是技术问题，也是商业问题。
所以我们知道了，现代科技研发，对钱多和人多的大公司和大国越来越有利。凭借单个人的努力就能搞出重大科技突破的时代已经过去了。一个人要想单打独斗搞出高科技是不可能的，一个人想自己研发芯片，都不用到流片阶段，他就已经破产了。
自主科研，一个超级烧钱的游戏
科技越是发展，玩家就越少，这个定律不只是适用于集成电路行业，可以说对几乎一切行业都很适用。
就拿显示面板来说吧，现在全球还在玩显示面板的，就只有中日韩三家。日本现在整个国家被老龄化拖累，政府是靠不断的借债来维持运作的，因此只能靠企业自身盈利来维持研发投入，一旦企业出现连续亏损，日本政府也根本无力像中国政府一样进行大规模投入输血，以维持该领域的技术投入力量。所以该企业会陷入一个死循环，出现亏损—无力承担高额研发支出—技术上逐渐落伍—产品竞争力进一步减弱—出现更大亏损。
日本显示面板产业现状就是这样，唯一大规模量产的企业JDI处于连续亏损状态，而日本政府也无足够资金救场，无怪乎JDI在到处找钱融资。日本最大的集成电路公司东芝存储器，就在2017年因为东芝集团不断地亏损，被集团以180亿美元卖给了美国贝恩资本主导的收购联盟，贝恩资本成为东芝存储器的第一大股东，连韩国SK海力士也成为东芝存储器的股东。说实话，这件事如果发生在中国，即中国第一大集成电路公司海思被卖给了美国资本，那是肯定要举国哗然的。
日本人其实并不甘心东芝存储器被出售，比如在贝恩资本主导的收购联盟中，我们会发现出现了日本产业革新机构和日本开发银行这样的名字，另外东芝集团通过向收购联盟公司出资的形式，保留了在东芝存储器的50.1%的表决权。可见日本人也知道，东芝存储器作为日本最大的集成电路公司，是个宝贝，只是一旦亏损就要被外国资本乘虚而入，日本人心里虽然不太愿意，但是也没有别的选择。
这里有必要延伸说明一下这个问题。日本政府为什么在本国第一大显示面板企业，第一大集成电路企业出现经营困难的时候表现得这么弱势，无力救场，而不得不让企业求助外国资本？
我们看一下共同社的报道，日本政府编制的2018年度预算案，支出总额为97.7万亿日元。那收入呢？预计日本一年的税收收入仅为59.1万亿日元，远远比不上支出的97.7万亿日元，怎么办呢？继续发国债，新发行33.7万亿日元国债，日本自1999年起，财政收入的30%以上始终来自国债。
为什么日本政府一直要发行国债呢？日本老龄化严重，医疗支出和养老金支出很高，2018年预算中，税收收入59.1万亿日元，社会保障支出就有33万亿日元了，占了55.8%。支出后只剩下26.1万亿日元。而到期的国债得还给日本老百姓，不然就信用破产了。那么2018年需要还多少呢？23.3万亿日元。而税收收入支付社保以及偿还到期国债后，就只剩下2.8万亿日元了，换成人民币，就是大约只有1 700亿人民币不到，还没有苏州市一年的财政收入多。然而，其他还有科教文卫、军费、基础设施支出呢，这些算下来也需要25.9万亿日元。2.8万亿日元根本就不够，只能继续借钱。所以现在日本负债率一路攀升，已经是GDP的两倍多了。
那日本会不会因此崩溃？暂时还不会，虽然政府每年赤字运行，但是日本老百姓存款很多，现金存款就有900多万亿日元，其他还有股票等各种金融资产。据日本央行2018年9月20日发布最新数据显示，截至2018年6月底，日本家庭金融资产额同比增加2.2%，至1 848万亿日元，其中现金和存款增加2.0%，达到971万亿日元。
日本政府目前每年新发行国债向老百姓借30多万亿日元，然后还给老百姓20多万亿日元，也就是每年从日本老百姓手中新增10万亿日元的负债，还可以挥霍下去，10年、20年都不是问题。
当然，日本政府这种借新钱还旧钱的状态，肯定是无法长期维持的，也注定了其没有太多能力去救助企业，哪怕是本国最为先进产业的龙头企业也不行。因此选择出售是一种略显无奈的选择。
回到显示面板产业，由于缺钱，日本在显示面板研发上的投入资金力量明显在减弱，因此以后的全球显示面板产业，就是中韩竞争。而韩国的主力三星，显然压力有点大，存储器芯片业务要对战长江存储和合肥长鑫，智能手机业务要对战华为、小米和OPPO、vivo，显示面板业务要对战京东方、华星光电、深天马，而中国在这三大方向上研发投入之和远超过三星，所以未来的胜负概率，其实很明显。
我们在更多的领域也可以看到几乎一样的例子。比如军事方面的第五代（或者说第四代）战斗机，现在就只有中美俄已经有飞机研制成功，连欧洲都没有。这背后的原因，美中俄的军费基本上一直维持在世界前3位，美国第1，中国第2，俄罗斯第3，俄罗斯偶尔会被挤出前3。充足的军费投入，保证了三国的军事科技研发投入力度。
而如果我们把飞机往前一代，全球的各式“三代机”就多了。中国、美国、日本、俄罗斯、以色列以及欧洲，甚至印度也有自称的国产三代机。飞机越是先进，投入研发的费用就越高，成本就越贵，所以就越是投资不起。
从上面的例子可以看出什么呢？即使是小米这样的全球巨头，日本这样的世界第三经济大国，欧洲这样的巨型经济集团，在面对芯片研发、显示面板和存储器研发、五代机研发的时候，我们都能感受到高投入门槛带来的显著效果：
小米是全球第4家自主研发处理器的手机公司，被很多人夸奖很有勇气；
日本是政府无力救助JDI和东芝存储器，不得不求助于外资；
欧洲则是对五代机开发犹豫不决进度缓慢。
我们再以轨道交通设备为例，看看全球会继续发生什么样的变化。中国轨道交通从21世纪初开始强势崛起之后，目前的世界已经形成了中国和欧洲对决的局面。世界四大轨道交通公司，分别是中国中车、德国西门子、法国阿尔斯通和加拿大庞巴迪。
2016财年来自轨道交通的营收，中车超过170亿欧元，西门子78亿欧元，阿尔斯通76亿欧元，庞巴迪大约70亿欧元。当然还有日本，2016年日立轨道交通收入为5 000亿日元，大约38亿欧元；川崎2 400亿日元，大约10亿欧元，合计48亿欧元。日本已经和这四家公司拉开较大差距。由于体量的关系，中车公司的研发投入远高于全球其他竞争对手，而技术上的投入将会逐渐传导到末端的轨道交通产品的竞争力上。
其中实力较弱的日本川崎公司，2018年10月30日举行2018财年中期财报发布会，就宣布其铁路车辆业务处于严重亏损状态。川崎重工社长表示，在自身努力无法奏效时，公司将考虑所有选项，其中包括：与其他公司合作、合并以及退出铁路车辆业务等。不过有意思的是，川崎重工宣布其亏损的原因，是因为计入了改修费用，这是什么费用呢？
2018年5月，在检查交付至华盛顿都市交通管理局的车辆时，发现列车存在焊料、布线、连接器处理等缺陷，被认为存在安全隐患，该公司交付到美国华盛顿地铁的已接收并投入使用的地铁列车有548辆。
这些地铁车辆每一辆都需要在一段时间内停运以更换布线。所有列车的维修需要分阶段完成，而不是一次完成，整体维修成本大约为30亿日元。国内现在，还有很多人对日本制造存在着一种近乎盲目的相信。实际上日本制造近年来屡屡爆出造假，并不是孤例。就以日本轨道交通两大巨头为例，日立在2017年就发生了著名的英国高铁漏水事件，而川崎则在2018年因为华盛顿地铁列车质量问题而陷入亏损。在未来，由于业务规模小，同时还陷入亏损，日本两家主力轨道交通企业的研发投入已经大大低于中国中车和欧洲公司，未来在技术能力上，必然开始逐渐产生差距。
而在欧洲的两大巨头阿尔斯通和西门子，于2017年9月宣布将合并。其实两家公司的合并，按照其管理层的说法，就是为了集中力量对付中国中车的威胁，因为两家各自的体量，都只有中车的一半不到。但是到2018年11月，其合并方案依然没有得到欧盟的批准，理由是两家公司在信号系统方面合并的市场份额太高，而中国中车在欧洲信号系统市场并没有什么份额，因此合并会造成垄断。
欧盟一直阻挡两家公司合并对中国中车是件好事，因为这样意味着两家公司的研发支出一直不能实现整合，依然存在互相竞争的关系，降低研发效率。而中国中车则始终可以在研发支出金额上，保持对西门子和阿尔斯通的优势。这种投入上的差距，经过时间的积累就会不断地体现在产品的竞争力上，因此欧洲审批两大巨头合并进展缓慢，对欧洲轨道交通的产业竞争力并不是好事。
后发国家是不是彻底没机会了？为什么有的大产业不需要天量研发投入？
既然现代科技是高资金投入，同时还要市场够大才能有足额的回报，那后发的国家是不是就彻底没有机会了？当然不是。即使是经济和科技大国，其研发投入也只是集中在少数的行业。不过这些行业的特征就是研发投资金额极高，因此有门槛，而且即使初始门槛被小国迈过去了，大国相比于小国仍会有很大优势，毕竟在资金上压了一头，可以保持持续的高强度的研发投入，长跑能力更强。
但是有很多其他行业，尤其是劳动密集型产业和所谓的夕阳产业，由于这些行业的技术早就已经发展成熟，因此对研发投入的要求没那么高。
我们就以全世界发达国家，包括中国在内的其他新兴国家为例，这些国家都经历过纺织业和服装业这样的劳动密集型产业蓬勃发展的时代。那么到了今天，这些行业还需要大量的研发投入吗？说实话很少。以纺织业为例子，中国在2017年出口了超过1 000亿美元，达到1 097.7亿美元的纺织品，而中国纺织业2017年的研发投入是多少呢？才30多亿美元。这是个连后发国家也可以负担的费用，因此后发国家和先发国家，小国和大国在资金上的差距就被抹掉了。由于技术已经成熟，所以用很小的研发投入就能促成千亿美元级别的出口，能赚到不少钱，同时还解决了大量的就业岗位。
为什么后发国家、小国家、穷国家，都必须要从劳动密集型产业做起，这个阶段不能跨越，我们从中国纺织业每年30亿美元多点的研发费用和高达1 100亿美元的出口金额就可以看出来。可以用较小的投入，获取巨大的收益，创造出大量的就业机会，同时政府也获取了不少税收，积累了推动产业升级的原始资金。
不只是纺织业，服装产业、鞋类箱包之类产业也是一样，技术早已成熟，不需要太高的技术门槛，出口可达到几百亿和几千亿美元，越南2017年服装纺织和鞋类箱包出口就接近500亿美元，这几年越南经济飞速增长，也是有原因的。
当然，对越南来说，下一步至关重要，积累起了原始资本之后，下一步必须要做更复杂的产业，越南本身有超过9 000万人口，巨大的国内市场是其优势，可以好好利用。但是，就全球范围来说，大型的有技术门槛的中高端产业，基本被大国占据，小国家只能在大型产业的细分领域“捡漏”。这些领域的特征就是，由于领域比较细分，因此对资金投入的要求不高，大国对小国的竞争优势不明显。
另外一个就是小国抱团，欧洲就是典型。当然欧洲的法德之类，在经济实力上是世界大国而不是小国，但是它们依然采取了抱团的策略。
大量的欧洲公司，其实国界的区别已经有点模糊了，空中客车是最为著名的欧洲公司合作的例子。其实这样的欧洲公司还有很多，比如瑞典和瑞士的ABB，英国和瑞典的阿斯利康，再比如意大利的EXOR集团，是尤文图斯、法拉利、菲亚特、Jeep、玛莎拉蒂、SGS等的大股东，总部设在荷兰。还有意大利的SGS微电子公司和法国Thomson半导体公司于1988年合并而成的意法半导体，以及现在还在审批中的西门子和阿尔斯通轨道交通业务合并等，通过抱团的形式，进行分工协作，增强力量。
全球的大型中高端产业、集成电路、汽车、电子品牌、通信设备、显示面板、航空航天、轨道交通、军工制造、制药业、油气装备等，中国现在均已占据了一席之地。而由于门槛太高，后来者大都寥寥。究其原因，科技越发展，研发费用越高，门槛越来越高。
亚洲的基础科研看中国
我们都知道，中东的以色列虽然体量小，只有870多万人，却是世界科技强国，中国也从以色列引进了不少科技成果。北欧国家瑞典，小小的国家却拥有大量的世界一流制造业企业。亚洲的韩国，是2010—2017年这8年全球经济15强中经济增速仅次于中国和印度的国家。这三个国家的共同点，就是R&D经费占GDP的比例都是全球一流水平。
2016年的研发投入占GDP比例，以色列居世界第1位，4.251%；韩国居世界第2位，4.227%。值得一提的是，以色列和韩国是全球仅有的两个研发投入占GDP比例超过4%的国家，而且两国在世界第一这个位置上轮流坐庄。世界第3位就是瑞典，3.255%。接下来是日本，3.141%。
国内网络上有不少文章，说日本研发投入占GDP的比例是世界第1位。其实不是，这些年日本基本保持在第3或者第4位的水平。另外，让我对中国很有信心的数据，也是我国的研发投入强度，2016年已经达到了2.108%，超过了英国、意大利、加拿大、挪威、荷兰这样的发达国家，也超过了欧盟1.935%的平均水平，而且2017年进一步达到了2.13%的水平，还在不断提升。
考虑到我国的体量，因此可以说我国研发投入非常可观了。更为强大的是美国，在经济体量世界第一的情况下，研发经费占GDP比例依然高达2.744%，比绝大部分欧洲国家，包括英国、法国、意大利之类都要高。当然，增长最快的还是中国，2013—2016年研发经费年平均增长高达11.1%，而同期美国平均增长为2.7%，欧盟平均增长为2.3%，日本最差，平均增长仅为0.6%。
我认为，各项指标中中国研发经费投入超过美国才是最为核心的标志性事件。
2017年我国研发经费依然呈现快速增长的态势，增速达到了12.3%。就看这个数据什么时候能超美国。按照IMF的数据，2017年我国经济总量是美国的62%左右，由于研发经费比例低于美国，因此差不多是美国的50%左右。
另外是日本，2013—2016年这4年的科研经费投入增速太慢，远低于欧美和中国。这几年日本制造频频暴露问题只是表象，背后是日本研发投入增长乏力，技术领先优势不断缩小甚至被反超，产品竞争力衰退，而日本制造又是高成本，因此企业不得不依靠放松质量控制的手段来维持利润。
而从研发投入数据来看，美国在发达国家中继续保持领先毫无悬念，美国在美欧日3强中，一直保持最快的经济增长速度。而从本文的数据也可以看到，美国在R&D经费投入增长方面，也是三国中最快的，这可并不是巧合。另外一个数据，我们也可以感受一下美国的力量，基础研发的投入占经费的比例，以2015年为例：美国为17.2%，日本为11.9%，中国仅为5.5%。
另外值得一提的是俄罗斯，俄罗斯现在虽然经济发展缓慢，但是基础研发占研发经费的比例达到15.5%，这也让俄罗斯保持了较强的基础研究实力。
另外一个值得注意的是韩国，基础研究占研发经费的比例达到了17.2%，和美国同一水准。总体而言，韩国虽然比例高但是总额低，中日虽然总额高但是比例低。因此亚洲在0到1的基础科学研究领域，还是远不如欧美的。
由于日本的研发经费投入基本算是停滞了，韩国体量暂时上不去，因此亚洲基础研究崛起的希望还是只能在中国身上。
从研发投入看国内各省潜力
最后，我们简单看一下国内各省份研发经费投入的情况，还有几个比较特别的地方。有什么特别呢？
1.北京和上海智力资源丰富
北京2017年经济总量居全国第12位，但是科研经费投入排到了全国第5位，是科研经费领先经济总量最多的省市。其背后的原因，是北京的智力资源实在太丰富。同样领先非常多的是上海，经济总量居全国第11位，科研经费居全国第6位。
2.一个省份真的需要一流大学
我们都知道河南省引进富士康等发展电子产业集群，另外还发展装备制造集群、食品产业集群等，现在是我国北方发展较快的省份之一，经济总量排在全国第5位。但是科研经费总量，河南省只排在全国第9位，被四川省和湖北省超过了。四川省和湖北省的中心城市成都和武汉现在刚好是如日中天，都有不少一流大学。
虽然经济总量上，河南省领先不少，2017年大约4.5万亿元，而四川省3.7万亿元，湖北省3.65万亿元，但是一看研发经费，湖北省700.6亿元，四川省600多亿元，而河南省是500多亿元，反而差了不少。集中力量建设一所好大学，实现优秀智力资源聚集，对河南省很重要。
当然了，河南省至少凭借电子产业等劳动密集型产业，经济还在快速发展，也对科研经费总额起到了很大的提振作用。相比之下，河北省就比较差了，不只是没有一流大学，经济发展也不行，经济总量居全国第6位，研发投入居全国第15位，足足差了9位，这是全国科研经费落后经济总量排名最多的省份。这也多少说明河北省产业结构有问题，大量经济产出来自不怎么需要研发投入的低端产业和技术已经成熟的夕阳产业。需要大量研发资金投入的中高端产业没有起来，经济发展后劲不足。
另外一个很好的例子是安徽省，该省2017年GDP为2.75万亿元，科研经费却一举超过了福建省，而福建省的GDP为3.33万亿元，比安徽省多了不少。另外还有天津市，经济总量仅仅排在全国第20位，但是科研经费却能排到第14位。
3.从科研经费也能看出南北经济差距还将继续拉大
除了河北省这个例子外，一些数据可以说对我很有冲击。比如我国内蒙古自治区，这样一个省级单位，2017年一年的研发投入仅为132.3亿元，同样的还有科研经费146.6亿元的黑龙江省和128亿元的吉林省。
我国2018年被美国禁售的中兴公司，一年研发投入也有一百多亿元，一个公司的研发投入，就相当于一个北方省级单位的投入了。青海、甘肃、宁夏、新疆等，一年研发经费投入只有几十个亿。北京已经成为北方的绝对核心，一年1 579.7亿元的研发经费投入，研发密度最大。