陈立新
2020年中国在美专利的发展态势——中美专利研发领域重合度趋高,竞争日益激烈
2021-11-27 11:22
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陈立新 张琳 黄颖:中美欧日韩五局专利报告1858.docx

武汉大学科教管理与评价研究中心 陈立新 张琳 黄颖

第二部分 2020年美国发明专利统计分析报告

20 美国专利数据统计分析的结论和讨论

20.2 中国在美专利的发展态势

按照第一发明人进行统计,2020年中国在8个技术领域(电子商务和管理系统、计算机模式体系架构、电池、铁路船舶和飞行器、控制器和运算器CPU、纺织、造纸和印刷、计算机一般零部件、数据识别)上的在美专利发明数量比2019年增长了40%以上。另外在10个技术领域(图像处理、医学诊断与外科、计算机安全、医学治疗和护理、数字信息传输、材料测试、计算机应用与软件工程、一般机械和武器、半导体零配件、药物和家庭日用化学品)上增长了20%以上。近年(2014-2020)来,增长最快的是铁路船舶和飞行器、医学诊断与外科、半导体组件与集成电路、显示展示用品和声学、信息存储、医学治疗和护理、计算机接口、电子商务和管理系统、数据识别、半导体元件、图像处理、物理测量、光学和摄影、控制器和运算器CPU、图像通信、生活和运动用品、电池、一般车辆,这18个领域的年均增长率达到了42%20%。例如在半导体组件与集成电路领域,2014年中国在美专利发明数量为143项,2018年为1083项,2019年为1783项,2020年为1861项,6年增长了13倍,翻了三番。可见,中国在很多技术领域上取得了非凡的进展。

尽管中国近年来在美专利发明数量翻番,但是与美国和日本相比,中国的在美专利发明并不多。中国处于明显劣势的技术领域包括:发动机和泵、医学治疗和护理、农业和食品、医学诊断与外科、一般车辆、生物化学。与美国相比,数量差距极大。预计未来20年,中国有可能在半导体组件与集成电路、光学和摄影、显示展示用品和声学、半导体元件、计算机接口、信息存储、铁路船舶和飞行器、图像处理、图像通信、数据识别等技术领域中,中国在个别技术领域的专利发明数量可能会超过美国,这些领域的追赶年限小于20年。在其他一些技术领域上,追赶时间将会超过20年,甚至超过50年。对绝大部分技术领域来说,中国在美专利发明数量有可能与美国的差距大幅缩小,几乎不可能在美国本土追上美国,因为美国在本国获得的专利数量显然会远远多于其他国家。预计能超过日本,达到美国的一半左右。

和日本相比,中国的差距依然巨大。日本在半导体技术方面具有强大的优势,在机械、交通、材料、化学等传统技术方面也具有长年累积的巨大优势。2020年,在通信的9个技术领域中,有6个技术领域已经超过了日本,有2个技术领域和日本相差数年。但是中国在一般车辆等31个技术领域上的专利发明数量还不到日本的一半。中国在机械、交通、材料等传统技术方面和电子电气技术方面,中国还需要10多年,甚至20多年的时间才能超越日本。整体而言,在2030年前中国有可能追赶上日本,并且在大部分技术领域上超过日本。

中国与韩国的差距快速缩小。2020年中国有27个技术领域的在美专利发明数量多于韩国。另一方面,中国还有27个技术领域处于劣势,在美专利发明数量少于韩国。我国和韩国都在大力发展信息技术,我国要积极借鉴韩国的经验,取长补短,迎头赶上。总之,在一些技术领域上我国领先韩国,但是在其他一些技术领域上还需要追赶3-5年甚至10多年。我国要优先发展通信、半导体、计算机技术,争取在这3个方面早日全面超越韩国。整体而言,我国的专利数量增长较快,估计2022年前后我国有望赶上并超过韩国。

与德国相比,2020年中国有30个技术领域领先于德国,有24个技术领域落后于德国。整体上,中国的在美专利发明数量比德国略多一些。在通信和计算机方面的全部19个领域都领先于对方,而在传统技术领域大都落后于对方。特别是在发动机和泵、一般车辆、一般机械和武器、医学治疗和护理、包装和储运、成型加工作业、医学诊断与外科这7个技术领域,德国的在美专利发明数量非常多,是我国的25倍。2019年我国的专利发明数量首次超过德国。综合来说,中国在美国有一多半技术领域的专利发明数量已经领先德国,并且我国和德国在专利技术上完全互补。中国的技术优势在通信和计算机方面,而德国的优势在机械、材料、交通、化学和医药等传统技术方面。中国和德国在专利研发上是旗鼓相当,各有千秋。

另外,从专利权人的角度来看,2020年中国在所有技术领域上与美国获得的专利数量相比差距都非常巨大,在专利数量上相差几倍甚至几十倍,有很大的追赶空间。与日本相比,中国仅在数字信息传输、数据交换网络、无线通信网络这3个领域获得的专利权具有数量上的微弱优势,而在其他53个领域上处于劣势。与韩国相比,中国从2018年仅有6个技术领域获得的专利权具有数量优势,扩大到2020年的21个优势领域。在其他33个领域上,与韩国相比,中国处于劣势。与德国相比,中国在通信和计算机等方面的28个技术领域上获得的专利数量超过对方,而在其他26个领域上处于劣势。从在美国获得的专利权数量上来看,与韩国相比,我国有一些优势领域。与德国相比,我国优势领域略多一些。整体来看,中国在通信和计算机等方面具有一定的优势,而在机械、交通、材料、化学、医学等传统技术领域完全处于劣势。

从主要国家在美专利技术领域余弦相似性的值来看,在技术研发布局上和发展方向上,美国的最大相似者是中国,相似性值高达0.85,预示着未来中美有可能会爆发最大的冲突和竞争。其次是德国,其与美国在技术研发布局上也很相似(0.83),德国也是美国的竞争对手。最后是日本和韩国,与美国的技术研发布局和发展方向较为相似(0.750.74),也会形成一定的竞争。

日本最重要的竞争对手依次是韩国(相似性值为0.85)、德国(0.83)、中国(0.81)、美国(0.75)。韩国最重要的竞争对手依次是中国(0.93)、日本(0.85)、美国(0.74)、德国(0.66)。

 

20.3-1  主要国家在美专利的领域余弦相似性(按发明人统计)


美国

日本

韩国

中国

德国

美国

1.00

0.75

0.74

0.85

0.83

日本

0.75

1.00

0.85

0.81

0.83

韩国

0.74

0.85

1.00

0.93

0.66

中国

0.85

0.81

0.93

1.00

0.68

德国

0.83

0.83

0.66

0.68

1.00

 

从主要国家在美专利的领域余弦相似性的值来看,中国和韩国最为相似,高达0.932019年为0.95),可以理解为中国和韩国在专利技术领域的研发上具有高度的重合性,即专利技术研发领域几乎完全重合。这或许意味着中国和韩国之间的专利竞争十分激烈,进而影响两国产业的发展。其次是中国和美国的相似度,高达0.85,可以理解为中国和美国在专利技术领域的研发上具有相对较高的重合性,即专利技术研发领域重合部分较多,将会面临的巨大的正面竞争。并且中美之间的技术研发领域重合度越来越高,2019年为0.81。这意味着中国和美国之间的技术竞争将会日趋激烈,两国产业的发展将会迎来重大变局。

 

20.3-2  主要国家在美专利的领域余弦相似性(按权利人统计)


美国

日本

韩国

中国

德国

美国

1.00

0.75

0.74

0.81

0.79

日本

0.75

1.00

0.85

0.83

0.82

韩国

0.74

0.85

1.00

0.96

0.62

中国

0.81

0.83

0.96

1.00

0.64

德国

0.79

0.82

0.62

0.64

1.00

 

当前,我国必须全力以赴,大力推进技术研发。如果我国在技术上落后于发达国家,我国的经济就很难进一步发展,将落入中等收入陷阱,不会成为发达国家,国家的崛起和伟大复兴就难以实现。未来几年,中国的发展必须依靠信息技术,必将在通信、计算机、半导体技术上取得更大的进步。而韩国正是依靠信息技术带动了其经济发展。韩国之所以成为高收入的发达国家,正是因为其技术发达,专利数量远超我国。

 

 

 

 

致谢

感谢河南师范大学梁立明教授、科技部中国科学技术发展战略研究院武夷山研究员、大连理工大学丁堃教授对本报告的大力支持与帮助。同时,向以不同形式对本报告提出意见和建议的专家学者们表示诚挚的感谢。

 


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