█武汉大学科教管理与评价研究中心 陈立新 张琳 黄颖
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第六部分 2020年中美欧日韩五局专利对比分析报告
49 中美欧日韩五局专利数据对比及主要国家、企业的专利数据对比
49.2 中美欧日韩五局专利的领域对比——中国专攻制造技术美国擅长信息技术
在细分技术领域上，中美欧日韩专利亦有很大的不同。例如，在农业和食品领域，2020年中国授权的发明专利总数为18906项，美国为8575项，欧洲为3800项，日本为5275，韩国为6404项，五局的相对份额之比为2.2:1.0:1.8:1.5:2.4。这表明在专利技术领域的构成中，与美国相比，中欧日韩在农业和食品领域上的专利数量均相对较多。即在专利的技术领域构成上，中国、欧洲、日本、韩国在农业和食品领域上的专利份额要比美国高出1.2倍至0.5倍。例如在半导体组件与集成电路领域，2020年中美欧日韩五局专利授权数量分别为7050、16561、1056、4035、2727，五局相对份额之比为0.4:1.0:0.3:0.6:0.5，表明在半导体组件与集成电路领域，企业更愿意获得或持有美国专利和日本专利。
与美国局专利相比，中国局专利在构成上更倾向于以下领域：材料化学与纳米、化工、农业和食品、成型加工作业、有机高分子化合物、分离和混合加工作业、建筑和采矿、纺织、造纸和印刷、包装和储运、物理测量、生物化学、材料测试、电池。在这13个领域上的专利相对份额相比美国高出2.5到1.5倍。
中国的相对劣势领域是：信息存储、半导体零配件、基本电子电路、医学诊断与外科、半导体组件与集成电路、计算机接口、无线通信业务、计算机模式体系架构、控制器和运算器（CPU）、半导体元件、电热与等离子体、计算机安全、数据传输控制协议、半导体制造，这些领域上的专利相对份额仅是美国的30%到60%。
表49.2-1 2020年中美欧日韩五局专利54个领域的相对份额和相对增长率（以美国为基准）
技术领域 | 中国 | 美国 | 欧洲 | 日本 | 韩国 | 中国增长 | 美国增长 | 欧洲增长 | 日本增长 | 韩国增长 | |
1 | 农业和食品 | 2.2 | 1.0 | 1.8 | 1.5 | 2.4 | 4% | 0% | 7% | 0% | -1% |
2 | 生活和运动用品 | 0.8 | 1.0 | 1.3 | 2.5 | 1.6 | 13% | 0% | 6% | -2% | -4% |
3 | 医学诊断与外科 | 0.4 | 1.0 | 1.3 | 0.8 | 0.6 | 4% | 0% | 5% | -8% | -1% |
4 | 医学治疗和护理 | 0.6 | 1.0 | 1.6 | 0.9 | 0.9 | 8% | 0% | 6% | -4% | -1% |
5 | 药物和家庭日用化学品 | 1.0 | 1.0 | 1.8 | 1.1 | 1.3 | -2% | 0% | 3% | -6% | 2% |
6 | 分离和混合加工作业 | 2.0 | 1.0 | 1.6 | 1.1 | 1.7 | 10% | 0% | 5% | -9% | -4% |
7 | 成型加工作业 | 2.0 | 1.0 | 1.8 | 1.8 | 1.7 | 8% | 0% | 3% | -6% | -8% |
8 | 一般车辆 | 0.9 | 1.0 | 1.6 | 1.5 | 0.9 | 9% | 0% | 0% | -11% | -16% |
9 | 铁路、船舶和飞行器 | 1.0 | 1.0 | 1.7 | 0.7 | 1.4 | 11% | 0% | 2% | -7% | -14% |
10 | 包装和储运 | 1.6 | 1.0 | 1.6 | 2.1 | 1.6 | 14% | 0% | 0% | -2% | -4% |
11 | 材料化学与纳米 | 2.5 | 1.0 | 1.6 | 2.0 | 1.8 | 2% | 0% | 4% | -12% | -12% |
12 | 化工 | 2.3 | 1.0 | 1.3 | 1.7 | 2.1 | -4% | 0% | 0% | -12% | -7% |
13 | 有机化学 | 1.3 | 1.0 | 1.3 | 1.0 | 1.0 | 5% | 0% | 2% | -7% | 1% |
14 | 有机高分子化合物 | 2.0 | 1.0 | 2.1 | 2.4 | 2.1 | 2% | 0% | 1% | -8% | -2% |
15 | 生物化学 | 1.6 | 1.0 | 1.3 | 1.2 | 1.2 | 6% | 0% | 4% | -5% | -1% |
16 | 纺织、造纸和印刷 | 1.9 | 1.0 | 2.1 | 2.6 | 1.4 | 10% | 0% | 4% | -4% | -4% |
17 | 建筑和采矿 | 1.9 | 1.0 | 1.5 | 1.5 | 2.3 | 11% | 0% | 6% | -5% | -5% |
18 | 发动机和泵 | 0.9 | 1.0 | 2.0 | 1.1 | 0.9 | 6% | 0% | 9% | -11% | -10% |
19 | 一般机械和武器 | 0.9 | 1.0 | 1.5 | 1.2 | 1.3 | 6% | 0% | 2% | -8% | -8% |
20 | 照明与制冷制热 | 1.4 | 1.0 | 1.7 | 1.4 | 1.6 | 3% | 0% | 8% | -12% | -14% |
21 | 物理测量 | 1.6 | 1.0 | 1.3 | 1.1 | 0.9 | 13% | 0% | 7% | -6% | -9% |
22 | 材料测试 | 1.6 | 1.0 | 1.2 | 1.3 | 1.1 | 4% | 0% | 4% | -8% | -5% |
23 | 光电辐射测量与核物理 | 1.0 | 1.0 | 0.9 | 0.7 | 1.0 | 8% | 0% | 3% | -11% | -7% |
24 | 光学和摄影 | 0.6 | 1.0 | 0.7 | 1.5 | 1.0 | 3% | 0% | 6% | -9% | -6% |
25 | 物理信号和控制 | 0.9 | 1.0 | 0.6 | 0.9 | 0.8 | 9% | 0% | 5% | -3% | -6% |
26 | 显示展示用品和声学 | 0.7 | 1.0 | 0.5 | 1.0 | 0.9 | 11% | 0% | 3% | -5% | -5% |
27 | 计算机接口 | 0.4 | 1.0 | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 16% | 0% | 18% | -16% | -14% |
28 | 控制器和运算器（CPU） | 0.5 | 1.0 | 0.4 | 0.2 | 0.2 | 22% | 0% | 30% | -10% | -5% |
29 | 计算机一般零部件 | 0.7 | 1.0 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 31% | 0% | 8% | -10% | -3% |
30 | 计算机模式体系架构 | 0.5 | 1.0 | 0.2 | 0.2 | 0.6 | 50% | 0% | 21% | 21% | 22% |
31 | 计算机应用与软件工程 | 0.7 | 1.0 | 0.2 | 0.4 | 0.3 | 25% | 0% | 17% | 3% | -5% |
32 | 计算机安全 | 0.6 | 1.0 | 0.8 | 0.4 | 0.4 | 30% | 0% | 20% | -7% | -8% |
33 | 数据识别 | 0.8 | 1.0 | 0.3 | 0.1 | 0.4 | 32% | 0% | 5% | -14% | -5% |
34 | 图像处理 | 0.7 | 1.0 | 0.4 | 0.7 | 0.5 | 7% | 0% | -8% | -24% | -21% |
35 | 电子商务和管理系统 | 0.6 | 1.0 | 0.2 | 0.8 | 1.3 | 58% | 0% | 9% | -4% | -2% |
36 | 信息存储 | 0.3 | 1.0 | 0.3 | 0.3 | 0.5 | 7% | 0% | 1% | -11% | -2% |
37 | 电气元件和结构部件 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.2 | 1.0 | 10% | 0% | 5% | -7% | -7% |
38 | 半导体制造 | 0.6 | 1.0 | 0.3 | 1.2 | 1.5 | 8% | 0% | 11% | -8% | -5% |
39 | 半导体零配件 | 0.3 | 1.0 | 0.3 | 0.6 | 0.4 | 3% | 0% | 14% | -14% | -11% |
40 | 半导体元件 | 0.5 | 1.0 | 0.5 | 0.8 | 1.2 | 10% | 0% | 11% | -12% | -2% |
41 | 半导体组件与集成电路 | 0.4 | 1.0 | 0.3 | 0.6 | 0.5 | 1% | 0% | -4% | -20% | -14% |
42 | 电池 | 1.5 | 1.0 | 1.2 | 2.2 | 1.9 | 8% | 0% | 2% | -11% | -7% |
43 | 发电和输变电 | 1.5 | 1.0 | 1.3 | 1.4 | 1.2 | 6% | 0% | 8% | -13% | -8% |
44 | 基本电子电路 | 0.4 | 1.0 | 0.6 | 0.5 | 0.4 | 4% | 0% | 6% | -10% | -8% |
45 | 电热与等离子体 | 0.5 | 1.0 | 1.1 | 2.0 | 1.5 | -5% | 0% | 9% | -5% | -9% |
46 | 通信传输系统 | 0.6 | 1.0 | 0.8 | 0.3 | 0.5 | 6% | 0% | 9% | -10% | -16% |
47 | 数字信息传输 | 0.6 | 1.0 | 0.8 | 0.2 | 0.5 | 0% | 0% | 5% | -10% | -9% |
48 | 数据交换网络 | 0.7 | 1.0 | 0.7 | 0.2 | 0.2 | 4% | 0% | -1% | -20% | -21% |
49 | 数据传输控制协议 | 0.6 | 1.0 | 0.5 | 0.0 | 0.2 | 4% | 0% | -1% | -26% | -21% |
50 | 数据传输控制程序 | 0.6 | 1.0 | 0.3 | 0.0 | 0.2 | -7% | 0% | -16% | -49% | -23% |
51 | 图像通信 | 0.7 | 1.0 | 0.5 | 1.0 | 0.7 | 14% | 0% | 13% | -7% | -7% |
52 | 无线通信网络 | 0.7 | 1.0 | 1.2 | 0.4 | 0.5 | 2% | 0% | 11% | -16% | -14% |
53 | 无线通信业务 | 0.5 | 1.0 | 0.5 | 0.2 | 0.4 | 17% | 0% | 20% | -10% | -12% |
54 | 广播和电话 | 0.8 | 1.0 | 0.8 | 0.7 | 0.7 | 16% | 0% | 7% | -4% | -2% |
注：在54个技术领域中，将美国局专利的相对份额设置为1，以美国局的专利份额为基准进行变换。同时将美国局各领域专利2014-2020年的平均增长率设置为0%进行变换，例如在数据传输控制程序领域，中国专利的年均增长率为29%，美国为36%，欧洲为20%，则中国增长率比美国低7个百分点，欧洲比其低16个百分点，最终变换为-7%、0%、-16%。
从2020年中国局授权专利在54个技术领域的相对份额（美国为基准1）来看，中国的技术构成还是以初级工业技术为主，例如材料、化工、农业、成型加工等技术领域的专利相对份额是美国的两倍，而信息存储、半导体零配件、基本电子电路、医学诊断与外科等领域仅为美国的30%到40%。
图49.2-1 中国局授权专利的技术领域构成（在54个领域的相对份额，美国为基准）
图49.2-2 2020年中国局授权专利在54个技术领域的相对增长率（美国为基准）
可以看出我国的技术构成主要是传统的加工制造业技术，电子信息技术相比美国还很落后。值得欣慰的是我国的电子、信息、通信技术类的专利增长很快。例如在计算机模式体系架构（人工智能）领域，中国局的专利增长率在2020年达到了183%，增长率比美国高156个百分点。
表49.2-2 2020年五局在三个领域授权的专利数量
领域 | 中国 | 美国 | 欧洲 | 日本 | 韩国 |
计算机模式体系架构 | 5574 | 11610 | 471 | 858 | 2042 |
数据传输控制协议 | 8600 | 14658 | 1975 | 52 | 782 |
数据传输控制程序 | 8568 | 13417 | 1082 | 63 | 750 |
与中国局授权专利的技术领域构成相比，美国局授权专利的技术构成主要是以电子信息和通信为主，并且增长速度较快，而传统的加工制造技术的相对份额很低。
欧洲局授权专利的技术构成主要是以医药、发动机、化工、汽车为主，其在互联网、计算机软件和半导体领域上的相对份额很低。
日本局授权专利的技术构成主要是以光学、生活用品、印刷、电池、物流、汽车为主，其在互联网、计算机软件和通信技术上的相对份额很低。特别是在数据传输控制协议和数据传输控制程序两个技术领域（主要涉及互联网和云计算技术），日本局授权的专利数量极其少，仅为52和63项，中国为8千多项，美国为1万多项，欧洲为1千多项，韩国也有7百多项。当前数字信息传输中的控制程序和控制协议是信息技术竞争中热点的热点，也是全世界信息技术竞争的焦点，这两个技术领域是云计算、大数据、互联网、物联网和区块链的核心技术基础，总之是互联网技术的核心。例如，2020年腾讯在中国局获得了417和391项专利，华为获得了329和346项专利，阿里巴巴为282和317项。IBM在美国获得了781和915项专利，亚马逊为420和365项，微软为394和459项。日本在这两个技术领域的专利数量少，表明其技术实力差，日本没有发展出来华为、三星电子、爱立信这样的通信设备公司，没有发展出IBM、思科这样的网络设备公司，也没有发展出亚马逊、谷歌、微软、脸书、腾讯、阿里巴巴这样的互联网公司。另外，日本局专利授权数量逐年下降，这或许也表明日本的技术研发能力已经在逐渐下滑。
韩国局授权专利的技术构成主要是以高分子化学、电池、半导体为主，其在计算机软件和互联网技术上的相对份额很低。
总体来看，美国局专利在计算机、互联网、半导体、通信技术方面的构成比例远高于中国局专利和欧洲局专利，即企业更愿意在美国获得信息技术方面的专利。欧洲局专利在交通、机械、医学、药学方面的构成比例远高于中国局专利和美国局专利，即企业更愿意在欧洲持有汽车、药学等方面的专利。中国局专利在成型加工、化工、材料方面的构成比例远高于美国专利和欧洲专利，即企业更愿意在中国获得加工制造业相关的专利，以使该类技术有可能获取最大的商业利益。日本专利的技术领域构成主要以光学、印刷、生活用品、物流、化学、电池、电气设备为主，其在计算机软件和互联网技术领域上的相对份额很低，专利数量极少。韩国局授权专利的技术构成主要是以高分子化学、电池、半导体、信息存储等为主，其在计算机软件和互联网技术上的相对份额很低。
中美欧日韩五方专利的技术领域构成正对应了其经济产业结构：中国以初级加工制造产业为主，美国以互联网信息产业为主，欧洲以汽车、飞机、医疗设备和机床等高端制造产业为主，日本以光学、电气设备、汽车、电池等高端电子机械制造产业为主，韩国以半导体、信息存储等高端电子产业为主。可见，一国的产业结构决定了该国专利的技术领域构成。因此，按照该国的产业结构来申请相关专利可以获得最大的利益和保护，并且也有可能会获得较多的专利许可费或转让费。
总之，中国专利在结构上与目前的产业结构是高度吻合的。但是优化产业结构和进行产业升级就必须依靠技术。因此，技术研发是产业结构调整和升级的先决条件。从这一点上讲，我国国内的专利结构是不合理的，即新兴技术，如计算机、半导体和通信技术方面的专利数量相对偏低，难以支撑我国广大地区的产业结构调整和优化升级的重任。可喜的是，我国在美国和欧洲获得的大多是信息技术方面的专利，并涌现出华为、中兴、京东方等技术实力较强的大公司，构建了我国大力发展信息技术产业所必须的技术基础。这为我国企业的技术研发做出了榜样，也为我国今后主要依靠信息技术来转变经济增长方式和优化升级产业结构带来了希望和保障。
致谢
感谢大连理工大学刘则渊教授、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、大连理工大学杨中楷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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