【核心问题】
1、全球新一轮增长竞赛：金融危机至今，全球经济增长压力日渐凸显，主要发达国家纷纷推出各自的增长战略，焦点不约而同的锁定在新一代互联网、生物技术、新能源、高端制造等七大战略新兴产业上，构成新一轮的增长竞赛。

2、战略部署与政策倾斜：基于此，主要国家密集推出加速战略新兴产业发展的计划和措施，如《美国竞争力计划》、《经济复兴与再投资法案》、《出口倍增计划》、《美国竞争力法案》、《美国创新战略：确保经济增长与繁荣》、《先进制造业国家战略计划》、《先进制造业伙伴计划》、《2011新版美国创新战略》；《欧洲2020战略》、《地平线2020》、《德国高技术战略2020》、《2014德国工业4.0版》更是令全球震惊，英国推出《以增长为目标的创新与研究战略》，日本正在推进《创新2025计划》。

3、全球七大战略新兴产业实力分布图景：有三个问题需要理清，一是美、日、德、中、英、韩等领先国家的产业实力如何分布？每个产业的规模、增长态势怎么样？二是目前七大战略新兴产业每年的专利数量和增速分别有多少？在各个国家之间如何分布？三是战略新兴产业的每个领域，全球领先公司清单、排名、专利实力。

4、中国角色：中国试图利用新一轮技术革命提供的“同等起跑线效应”，抓住机遇缩小与发达国家的技术差距。但从专利数量来看，目前中国专利占比仍然远落后于美国、日、德国等主要竞争对手。中国要想在新一轮的增长竞赛中实现追赶，需在创新能力上实现质的突破。

5、本报告作为上述研究计划的一部分，主要从战略新兴产业的专利分布角度，考察各国的产业实力分布图景，以及全球领先公司的实力对比。

2008年金融危机后，全球经济增长疲软，主要发达国家纷纷推出系列重大增长战略，加大对新兴技术和产业发展的布局，力争通过发展新技术、培育新产业创造新的经济增长点。美、德、日等发达国家将焦点锁定在以新一代互联网、生物技术、新能源、高端制备为代表的七大战略性新兴产业上，展开了新一轮的增长竞赛，试图抢占新一轮经济增长的战略制高点。

此后，美国、德国、日本、韩国等都推出了各项政策措施，鼓励和持本国战略性新兴产业的发展。如美国政府就出台了《先进制造业国家战略计划》、《美国创新战略：推动可持续增长和高质量就业》以及《出口倍增计划》等诸多法案，提出优先支持高技术清洁能源产业，大力发展生物产业、新一代互联网产业，振兴汽车工业；德国政府正积极推进以“智能工厂”为核心的工业4.0战略，支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新；日本于2009年4月推出新增长战略，提出要重点发展环保型汽车、电力汽车和太阳能发电等产业；韩国则在《新增长动力规划及发展战略》中提出：重点发展能源与环境、新兴信息技术、生物产业等六大产业，以及太阳能电池、海洋生物燃料、绿色汽车等22个重点方向。

以中国为代表的新兴市场和以美国为代表的发达国家将在新一轮的增长竞赛中展开激烈角逐。根据我们对全球战略性新兴产业专利技术动向的研究[1]，总的来说，美国居于绝对主导地位，德、日、韩三国居第二梯队，中国则紧随其后，其他新兴市场国家扮演“跟随者”的角色。

2010年以来，中国重点培育和发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等七大战略性新兴产业，试图利用新一轮技术变革所提出的“同等起跑线”效应，在此轮产业变革中缩短其与发达国家的差距。

但从专利数量来看，目前中国专利占比仍然远落后于美国，如中国在物联网方面的专利为美国的1/4，生物技术药物方面专利为美国的1/7，而在大型飞机方面的专利更是仅为美国的1/20。因此，中国若要在新一轮的增长竞赛中实现赶超美、德、日等发达国家，任重而道远。

一、新一代信息技术产业
以物联网、云计算、下一代通信网络为代表的新一轮信息技术革命，正在成为全球后金融危机时代社会和经济发展共同关注的重点。随着新技术、新业务的快速发展，信息技术产业与传统产业不断融合，催生出新的商务模式和服务业态，对实体经济拉动作用明显。

（一）物联网
物联网现在正处于一个起步和发展的阶段，由于其应用前景非常广阔，受到了世界各国的普遍关注。美国、日本、韩国在物联网技术上拥有很强的实力，掌握核心关键技术。而中国物联网的研发水平也在逐渐提高，但与国际巨头相比还有不小的差距。

首先，从物联网世界范围专利优先权国家分布情况来看，其中，美国专利优先权的申请数量为6641件，其比重达到34%，排名居世界第一。而中国专利申请量为1594件，仅为美国1/4。此外，在物联网核心关键技术方面，如RFID标签、非接触式智能卡、应答装置、发射接收器等，美日韩都排名前三位，核心优势明显。而中国对物联网的研发主要集中在拓展物联网的实际应用层面，对核心关键技术的积累与国外巨头存在十来年的差距。

 

其次，从主要申请人专利申请情况来看，排名第一的是美国讯宝公司，共有249件专利，是无线传感方面的世界领先公司，但其申请量也仅占1.2%，说明该领域专利分布比较分散，还没有形成一家独大的现象。从前十名的具体分布来看，美国有讯宝公司、IBM，日本有日立公司、东京电力、松下公司，韩国有三星公司、韩国电子通讯公司等一批实力雄厚的大型跨国企业，这些跨国巨头的触角延伸至产业链各方面。而中国还没有公司进入专利申请量排名前十。

 

（二）云计算
目前，云计算正处于发展起步阶段，市场规模相对较小，但前景诱人。其中，美国、日本、韩国、欧洲不但市场空间大，更是该领域占据领先地位的国家。

从云计算技术产出国家/地区构成比例来看，美国、日本、中国、韩国和欧洲的专利申请占到云计算技术申请总数的90%，说明这五个国家和地区是云计算领域的主要技术力量。特别是美国，其一国的专利申请量竟占到总量的50%，是名符其实的云计算技术强国。相比之下，中国虽在申请量上占有一定的优势，但质量上参差不齐。

另一方面，对各技术主题全球主要申请人的排名和对应申请量分析可知，在云计算领域内，各技术主题的主要申请人重复出现多次，如IBM、微软、株式会社日立制作所、惠普等，说明这些公司在云计算领域占据领先的竞争优势。从主要申请人的国别来看，美国的公司占据了大部分的排名，优势依然遥遥领先。值得一提的是，中国的华为技术有限公司也在多个技术主题上名列全球主要申请人的前十名，华为近些年在云计算上发展迅速，在全球范围内还是具有一定的竞争优势。

 

（三）IPv6技术
在全球范围内，美国、日本、韩国和欧洲是云计算领域的主要专利申请产出地区，尤其是美、日比较突出。首先，从IPv6技术的全球专利申请的国家区域分布来看，美国的专利申请量竟高达6895件，占专利申请总量的53%，位居世界第一，是第二名日本的四倍。这也体现了美国在IPv6技术领域具有绝对的技术优势。而中国在该领域的专利申请量仅为843件，约为美国的1/7，日本的1/2，与美、日差距明显。

 

其次，从IPv6技术领域的主要申请人的申请情况来看，该领域全球排名前十的申请者主要集中在美、日、欧、韩，中国只有华为进入了全球前十的行列。进一步分析发现，排名前十的专利申请总量为3369件，仅占全球专利申请总量的28%。这说明，从公司层面看，IPv6技术分布还比较松散。

 

二、生物产业
生物产业主要包括生物医药、生物农业、生物制造、生物医学工程等四个子产业领域。其中，美国不仅是现代生物技术的发源地，更是世界生物技术的“领头羊”。目前，美国生物产业不仅形成了相当的规模，而且发展势头强劲，生物技术已成为美国战略性新兴产业发展的核心动力之一。相比之下，中国的生物产业才初具规模，但在部分领域处于世界领先水平，如杂交水稻的研究和产业化。而在大部分领域，中国和国际水平还存在一定的差距。

 

（一）生物技术药物
在生物技术药物领域，美国、欧洲、日本技术竞争力最强。首先，从生物技术药物国家/地区专利申请分布来看，美国、日本、欧洲、中国四方中，美国申请量最大，占到了全球专利申请总量的一半以上（包括美国申请人参与的合作申请）；而中国申请人申请量最小，仅占全球专利申请总量的10%。并且，美国申请人在该年全球专利申请总量中所占的比重均超过一半，创新、研发绝对优势显著。

其次，从生物技术药物领域主要申请人分布看，在全球申请量排名前十的申请人中，美国基因泰克公司专利申请量排名第一，共有六位申请人位居前十，而中国只有上海博德基因开发有限公司一家入围前十。

 

（二）转基因育种
全球范围内，美国、澳大利亚、西欧、中国、日本式转基因技术投放的主要目的地国家和地区。其中，美国的孟山都、杜邦-先锋，以及欧洲的巴斯夫和先正达在转基因育种方面的研究几乎涉及转基因育种操作的整个流程，技术优势十分明显。整体而言，中国与美国、欧洲有较大的差距，但在杂交技术、组织培养等方面具备一定的优势。

首先，通过对全球转基因育种技术的主要目标市场国家/地区进行分析可发现，美国、澳大利亚、西欧、中国、日本是主要的国家和地区，尤其是美国，其申请量占到全球申请总量的34%，是转基因育种技术的第一大主要市场。而中国和加拿大近年来专利申请量增速迅猛，是转基因技术应用的新兴市场。

 

另一方面，在全球排名前十的申请人中，美国企业共占据了四席，位居第一。并且，杜邦-先锋和孟山都两者专利申请量占了全球申请总量的24%，反映出美国在转基因育种领域的领导地位。不仅如此，这些大型育种公司推动技术产业化的能力也处于世界领先水平。相比之下，中国排名第一的中国科学院及其下属研究所的专利申请量仅位居全球第16位，与美国大型育种公司差距明显。

 

（三）核磁共振成像（MRI）技术
近年来，MRI逐渐成为主流临床诊断工具。美国、德国、日本等大型医疗公司在MRI领域占垄断地位。

首先，从MRI领域全球申请量的分布情况来看，美国、日本专利申请量处于前两位，这两个国家的总申请量占比已超过50%，集团优势十分明显。而中国仅有828项，约为美国的1/9，仅占世界专利申请总量3.1%。

 

另外，从全球MRI领域主要申请人的申请情况来看，美、日、德三国的大型医疗公司包揽了前十名，反映了他们在MRI技术领域的垄断地位。其中，西门子和GE是该领域最重要的两家公司，他们长期占据申请量的前两名，其市场占有率也反映出这种情况。相比之下，中国申请起步晚，长期发展缓慢、近年来快速增长，呈现出活跃态势，但仍缺乏能与美、日、德相抗衡的大型医疗公司。

 

三、新能源产业
新能源产业主要包括光伏光热发电、生物质能发电、风电、核能以及太阳能热利用等产业。全球金融危机爆发以来，新能源凭借其明确的发展前景和对经济较强的拉动作用，在诸多经济体的经济振兴计划中被置于重要位置，在世界范围内获得了快速发展。

（一）太阳能光热发电产业
太阳能光热发电是一项复杂的综合技术，目前掌握该技术的主要有美国、德国、西班牙，中国近几年由于光伏产业重复建设，造成大量产能积压，又由于美、欧的双反，导致进步缓慢。

首先，从国家/地区技术专利申请情况来看，美国的专利数量为2540件，以占41.3%的比重远超其他国家和地区，是太阳能光热发电技术领域的主要研发主体和市场。另外中国的专利申请量共计1174项，不足美国的1/2，排名第四。相比来看，中国由于起步较晚加之研发能力有限，虽然申请量较大，并且形成了一定数量的专利保护，但技术门槛相对较低，与美国等发达国家还存在较大的技术差距。

 

其次，从主要申请人专利申请情况来看，前十位的申请人大部分为德国、美国的企业，但其申请量也仅占总量的4.5%。综合来看，太阳能光热发电领域，申请人众多，专利申请相对松散，并未出现一家独大的现象。然中国并没有一家企业的申请量进入前十名，企业整体的研发、技术创新能力还有较大的上升空间。

 

（二）核电安全技术
2009年开始，全球和安全技术的专利申请进入了一个快速发展的阶段，专利申请主要集中在日、美、俄、法、德等传统核电发达国家。中国不仅在专利申请量上逊于上述五国，而且专利技术主要集中在安全保护系统，在技术门槛较高的反应堆及热量导出领域申请量则不大。

首先，从国家/区域专利申请情况来看，日本的申请量达到了惊人的3627件，独占了和安全领域全球专利申请量的43.39%，表明日本的企业在该领域具有极强的势力。美国、俄罗斯、中国属于第二梯队，申请量都达到了10%以上，相比之下，法国虽然是核电大国，但专利申请量仅占全球申请量的4.26%。中国近些年和安全技术专利申请量呈爆发式增长，但无论在量还是质上和日美等发达国家存在一定差距。

 

其次，从主要申请人专利申请情况来看，令人意外的是，美国仅一家公司申请量进入前十，而韩国两家公司的申请量如此之多。在核安全领域，专利申请量相对集中在几个大的公司，仅东芝一家就占了10%的份额，排名前十的公司的申请量加起来占到了总量的36%，且日本公司近些年申请量不断提高。

 

四、高端装备制造产业
（一）大型飞机
近几十年，在大型飞机市场上形成了美国波音和欧洲空中客车“两寡头”垄断的竞争格局。两家公司占有全球近70%的民机市场份额和100%的大型干线飞机份额。中国的大型飞机产业目前还处于发展阶段，与美国、欧洲还有很大的差距。

首先，从全球大型飞机产业专利申请分布情况来看，美国专利申请量最多，并且美、德、法三国的专利申请总量就占了全球申请总量的71%，三国在大型飞机领域处于绝对主导地位。反观我国在大型飞机产业中处于刚刚起步阶段，技术上还比较落后，在知识产权方面所取得的成果还比较少。

 

其次，进一步分析全球大型飞机产业主要申请人，可以发现，美国的波音公司和欧洲空中客车公司的专利申请量遥遥领先其他申请人，两者的专利申请量就占据全球的60%左右，集团垄断优势十分显著。这种垄断格局还将会持续较长时间，中国目前正处于起步发展阶段，与上述两个国家或地区还有较大的差距。

 

（二）航空发动机
目前，航空发动机制造业呈现出高度垄断的格局，美国、德国和日本的公司掌握了主要的研发和应用技术。其中，美国以22316件专利申请量位居第一，申请量遥遥领先其他国家和地区。德国、日本分别排名第二、第三，而中国虽然起步较晚，航空发动机的专利申请量仅为美国的1/10，德国的1/2。无论从专利数量还是质量来看，都美、德、日存在很大的差距。

 

其次，从航空发动机主要申请人分布情况来看，排名在前五位的公司中，美国就占据了三席，足见美国在航空发动机领域的领先地位。排名前十家公司所申请的专利量占据了全球航空发动机技术领域总申请量的近一半。这足以看出航空发动机领域技术的集中程度，大型公司占有非常明显的优势。这对刚处于起步发展的中国航空发动机产业的产品研发和生产来说都是极为不利的。目前，中国国内的专利申请人还比较分散，未形成优势申请人。

 

（三）工业机器人
在工业机器人技术领域，日本专利申请量遥遥领先，在该领域占有非常领先的技术优势。具体来看，首先，从全球工业机器人技术领域专利申请情况来看，日本以21974件专利申请量遥遥领先其他国家和地区。美国的专利申请量为6347件，居于日本之后，位列第二，但其数量仅为日本的1/3。此外，中国专利申请量为5917件，名列第四。虽然中国近些年专利申请量大幅提升，并且形成了一定数量的专利保护，但技术门槛相对较低，与日本、美国等发达国家还存在很大的技术差距。

 

其次，从专利申请排名前十位的申请人来看，排第一位的是韩国三星，排第八位的是瑞典ABB，其余均为日本企业，可见日本在工业机器人领域占据着领导地位。美国、中国在此方面和日本相比都存在着不小的差距。

 

五、新能源汽车产业
新能源汽车产业主要包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、动力电池、驱动电机以及控制技术等产业。近年来，美国、欧洲和日本为代表的发达国家/地区和以巴西为代表的发展中国家都积极开展新能源汽车产业的实践。此外，中国出于环境保护、能源安全的考虑，也不断加大对新能源汽车产业的支持。

（一）混合电力汽车
日本在混合电力汽车产业方面居世界领先地位，具有绝对的领先优势。美国次之，中国混合电力汽车处于快速发展阶段，但跟美、日两国差距较大。

首先，从全球混合动力汽车技术专利申请量上来看，日本以32176件申请量遥遥领先于其他国家，其总量比美、德、韩、中、法等国总数还多，具有绝对的技术优势。美国位居第二，共有9422件；而中国仅有2608件，位列第五。

其次，从全球混合动力汽车技术专利主要申请人分布来看，前十申请人主要集中在日、美、韩三国，其中，日本集团优势明显。美国通用汽车、福特也进入前十，虽然美国申请量远低于日本，但近年来美国推行“再工业化战略”，加大对新能源汽车的资金扶持力度，技术创新进一步凸显。相比之下，中国目前混合动力汽车专利申请呈高速增长态势，但国内申请人过于分散。优势申请人在在形成过程中，因此可能存在技术转化率配偏低的问题。

 

（二）燃料电池汽车
日本申请人在燃料电池汽车已经形成专利集团优势，丰田公司掌握一大批关键和核心技术，进一步确立了其在行业内的领先地位。美国则位于日本之后，通用汽车和福特汽车在整车生产方面居于领先地位。相比之下，中国目前还不存在优势明显的企业，各企业之间初期竞争还较为激烈。

从全球燃料电池汽车领域主要申请人分布来看，排名前十的申请人主要集中在日、美、欧、韩四方，其中，日本共有五家公司入围前十，集团优势十分显著。反观中国则没有一家本土企业的专利申请量进入前十，说明中国在燃料电池技术本身与发达国家存在很大差距。

 

六、新材料产业
以新型合金材料、高性能纤维及复合材料、半导体照明材料为核心的新材料产业在交通运输、能源动力、资源环境、航天航空等领域扮演越来越重要的作用。

日美两国在新材料领域拥有领先优势，中国近年来新材料产业发展迅速，规模不断扩大。但是，中国新材料产业总体发展水平仍与发达国家有较大差距，自主开发能力薄弱、产业发展模式不完善、产业链条短、大型材料企业创新动力不足等问题困扰行业的发展。

（一）高性能纤维及复合材料
在高性能纤维及复合材料领域，日本、美国、中国是主要的研究主体和市场。从全球高性能纤维及复合材料专利申请主要国家分布来看，日本以4337项申请位居第一；美国以3035项名列第二；中国位列第三。

而从主要申请人分布来看，全球排名前十的专利申请人主要集中在日本和美国两个国家。其中，日本申请人占绝对优势，占据了七个席位，足见日本在高性能纤维及复合材料领域已经取得非常强大的集团优势；除此之外，美国占有两席，并且杜邦公司名列榜首，反映其超强的创新能力。值得注意的是东华大学也榜上有名，反映出在国家政策支持下，国内科研院所也展现出不俗的创新实力。

 

（二）新型合金材料
日本是整个新型合金材料产业处于用于较大优势。首先，从全球新型合金材料领域专利申请的国家来看，日本原创申请量最大，占五个国家原创总量的1/2。美国、中国分别位居第二、第三，但都与日本的差距巨大，分别仅为日本的17%、27%。其中，美国的专利主要集中在生物医用、电子信息、新能源、航空航天、资源环境等；而中国主要侧重于新能源、生物医用、电子信息，与美国的交叉性强。

 

其次，从专利的主要申请人分布来看，日本申请人占据了全球前十申请人的前九名，具有绝对优势。美国的通用电气公司位列第十。日本公司的研究领域广泛分布在新能源、生物医用、电子信息、资源环境、高端制造等各领域，且各领域都有突出的表现；美国的通用电气则关注新能源和航空航天领域。中国研究的重点和热点技术均为电子器件用铝基靶材合金，目前该领域发展水平与全球同步。

 

七、节能环保产业
（一）环境检测技术
在环境检测领域，日本集团优势明显，美国申请人的优势并不明显。首先，从全球环境监测技术专利申请产出国家/地区来看，日本以38079项申请遥遥领先其他国家与地区，是全球范围内专利产出最多的国家。美国、俄罗斯、德国、中国属于第二集团，专利产出量也比较大，专利总产出量都超过了5000项，在环境监测技术领域占有一定的优势。

 

而从全球环境监测技术领域主要申请人情况来看，在全球排名前十的申请人中，日本申请人占据了六席，进一步证明日本在该领域已取得竞争优势；欧洲占据三席，美国通用电气占据一席。尽管美国申请人的申请优势并不明显，但美国的研发团队类型多样，包括电子产品企业、汽车生产企业、高校以及政府部门。中国由于环境污染问题严重，近年来对环境检测技术的研发投入加大，未来会保持快速增长势头。

 

（二）土壤生态修复
在土壤生态修复技术领域，日本申请人专利申请总量远高于其他国家和地区，美国、欧洲近些年申请量有所降低地，而中国增速迅猛，但缺乏具备全球竞争力的跨国公司。

首先，从全球土壤生态修复技术专利申请分布情况来看，日本的专利申请量为6172项，约占全球申请总量的50%，其申请总量比美国、德国、中国、俄罗斯和韩国的总和还要多，在该领域占据绝对主导地位。此外，美国、俄罗斯是第二梯队，德国、中国是第三梯队。

 

其次，从全球土壤生态修复技术领域主要申请人情况来看，日本申请人在占据了绝大多数席位，美国仅有国际壳牌一家公司进入前九名。相比而言，中国虽然申请量一直在激增，但申请人较为分散，缺乏具有国际竞争力的企业。

 

小结：
未来几年，随着美国、德国“再工业化”的稳步推进、对企业研发支持力度不断加大，以及原先具有的技术领先优势，美国可能会凭借此实现制造业复兴；德国、日本在制造业的优势地位可能得到巩固与提升。而中国目前由于技术对外依存度偏高，核心技术和核心零部件受制于外，产业链高端缺位，缺乏具备核心优势的跨国企业，中国若想在本轮战略性新兴产业的竞赛中实现较大突破，缩小与发达国家的差距，需要在创新能力上实现质的突破。(编辑:智慧城市圈子邱文斌微信订阅号:QWB_2014 来源:壹财研究)

作者介绍：
许元荣:第一财经研究院（北京）研究总监、首席宏观研究员
杨柳:高级研究员
郭威:助理研究员

参考文献:
[1]本文主要数据援引至甘绍宁：《战略性新兴产业专利技术动向研究》，北京：知识产权出版社，2013.4