张慧文：中美颠覆性创新能力对比下中国科技企业的未来

鉴于技术进步对于一国经济发展和国防安全的重大战略意义，科技创新始终是大国战略博弈的核心战场。人工智能（AI）、量子计算和半导体，作为具有高度溢出效应和颠覆性潜力的基础技术，正成为各大经济体寻求经济增长点、夺取科技制高点的必争之地。其中，AI 因其广泛的应用场景和深远的变革潜力，被广泛用于数据洞察、决策支持及国防等多个领域，半导体技术（芯片）则为其提供强大的算力支撑。相比之下，量子计算虽处于发展初期阶段，却被普遍视为实现跨代科技突破的潜在引擎，一旦成熟，或将重构AI、生物科技、材料科学等多个领域，撼动现有“硅基础”体系。

随着中美两国在AI、半导体、量子科技等前沿技术领域的竞争愈发激烈，中美颠覆性创新能力的比拼也愈发明显。这种竞争不仅体现在两国政府在外交、贸易和产业政策层面的政治较量，更延伸至中美科技企业在全球市场的商业布局，以及双方在知识产权领域的明争暗斗。这一系列动态，深刻反映出中美之间日益强化的“相互竞争、相互制衡”的战略对抗格局。

目前，美国在量子计算、AI、半导体等颠覆性技术领域的创新优势依然明显，尤其在量子计算领域，美国一骑绝尘（见图1）；美国生成式AI技术虽在全球占主导地位，但在AI某些细分领域，中国的创新优势愈发明显（见图2）；尽管在半导体设计等高附加值环节美国依然占据主导地位，但在国家政策大力推动下，我国半导体创新能力快速跃升，并在多个子领域上展现出显著的创新优势（见图3）。从整体创新实力来看，中国紧随美国之后，在中美欧三大经济体中位居第二，且追赶势头迅猛，欧洲除在量子计算领域与中国创新能力持平外，在其他两大领域已全面落后于中美，凸显出全球科技竞争格局日益聚焦于中美之间的“头部对决”。

目前，我国科研院校的科研成果转化比例严重低于发达国家水平。截至2023年9月，我国高校有效发明专利拥有量为76.7万件，科研机构有效发明专利拥有量为22万件，合计占国内有效发明专利拥有量的25.3％。但2022年全国高校科研院所向中小企业转让、许可专利仅2.9万次，转化率约在3%左右。对比之下，美国高校的专利转化率则高达50%，德国高校的专利转化率更维持在80%以上。尽管2024年高校和科研机构专利转让许可备案次数增至7.6万次，同比增长39.1%，但距离发达国家水平依旧相差甚远。

在企业研发产出方面，我国企业产业转化率已连续5年保持稳步增长。截至2024年底，我国国内企业有效发明专利超350万件，占国内有效发明专利总量的73.7%，专利产业化率达53.3%，尽管如此，相比美国80%的专利产业化率仍有不少差距。

作为国家创新体系的核心主体，科技企业的创新能力直接反映了一国整体的科技实力。在AI、半导体、量子计算等前沿战略性科技领域，中美两国的颠覆性创新力量主要由大型科技企业主导，辅以发展迅猛的初创公司、高校和科研机构的支持。其中，美国科技企业在前沿技术的颠覆性创新能力仍稳居全球领先地位。

尽管中美创新实体之间的差距已显著缩小，但在前沿科技的专利新颖度和颠覆性方面，中国企业仍落后于美国企业。例如在 AI、半导体和量子计算等颠覆性技术领域，中国 “六边形战士”型科技企业较少，代表性企业仅有华为，而美国则拥有如谷歌、微软等多家具备强大基础研究与技术整合能力的巨头公司。这与美国科技巨头在基础研究领域持续的大规模投入密切相关，大量高质量、颠覆性创新专利的持续产出，巩固了其在全球科技竞争中的领先地位。

在半导体领域，美国和欧洲的知名半导体企业在专利数量上表现较为突出。美国的传统知名企业包括IBM、美光（Micron）、英特尔（Intel）和德州仪器（Texas Instruments）。但在2023年后，美国企业将半导体制造业外包，而更专注于附加值更高的细分领域，导致美国颠覆性创新专利数出现了明显下降。总体而言，美国的技术创新主要仍由大型成熟企业主导，然而其颠覆性新颖专利占比却很低，通常不超过1%（见图8）。相反，中国半导体企业却表现出超高的颠覆性创新能力，例如中国消费电子巨头TCL科技所提交的专利中，有18.58%符合颠覆性新颖的定义；长鑫存储与长江存储的占比分别为6.12%与11.38%。

中国半导体企业的惊人表现也源自2022年以来国家对存储技术与芯片制造技术的持续重视。在国家半导体产业投资基金（“大基金”）的支持下，长鑫存储（CXMT）和长江存储（YMTC）迅速崛起，成为中国增长最快的半导体制造企业。此外，尽管中芯国际（SMIC）近年来申请了大量专利，但在2023年几乎退出了前沿创新者的行列，或受美国出口管制政策的影响所致。

量子计算领域的专利申请主要由美国的科技巨头主导，包括IBM、谷歌（Google）、微软（Microsoft）和英特尔（Intel），但一些新兴企业也开始崭露头角，例如，专注于量子计算硬件开发的IonQ。该公司核心技术源自马里兰大学的授权（马里兰大学也作为独立实体出现在前沿创新者名单中），这也充分体现了美国大学与初创企业之间的共生关系——这一模式也历来是美国科技生态的重要优势。这些案例共同反映出美国量子计算产业的创新特点：既有大企业的持续投入，也依托于高校与初创企业之间强大的创新纽带。

中国在量子计算领域的创新主体同样集中于几家科技企业，包括TCL、华为（Huawei）、本源量子（Origin Quantum）和近年来崛起的腾讯（Tencent）。一些小型创新主体如中国电子科技集团（CETC）、华南师范大学和深圳职业技术学院等国企和高校也开始崭露头角。此外，来自合肥的两家创新企业——本源量子（Origin Quantum）和国盾量子（QuantumCTek）展现出强劲的发展势头（见图9）。合肥市也被广泛视为地方政府主导型创新发展的典范城市，现已初步形成覆盖量子计算多个环节的产业集群。

美国学者唐纳德·斯托克斯（Donald E.Stokes）于1997年提出了著名的“应用—基础”二维模型，将科研活动分为三个象限：“玻尔象限”（纯基础研究）、“爱迪生象限”（纯应用研究），以及兼具获取知识与解决实际问题双重目标的“巴斯德象限”（应用基础研究）。本文所强调的“应用目的驱动的基础研究”，正是“巴斯德象限”所代指的融合科学探索与技术应用的研究活动。

科技企业，尤其是大型科技企业是中美颠覆性创新的核心力量，其主动参与基础研究的趋势愈加明显。随着基础研究与应用研究之间的边界日益模糊，若仍将基础研究简单定义为“无应用目的的研究”，不仅会忽视应用导向的基础研究（即应用基础研究），也将难以调动企业参与基础研究的积极性。在新的发展阶段，除了继续支持由纯粹好奇心驱动的科学发现外，更应积极探索兼顾应用导向与科学探索的基础研究路径，走出一条“问题与需求导向”与“自由探索与学科发展”相融合的新道路。

前沿技术或颠覆性技术作为高科技领域中最具前瞻性、引领性和探索性的关键力量，要求研发人员能够围绕实际应用中的核心难题，发展全新的原理、方法或算法，以实现技术上的突破。因此，未来应用需求对基础研究的牵引作用将愈加重要，科技企业也将在这一进程中扮演更为关键的角色。

校对 | 詹蕴第 

排版 | 许梓烽 

初审 | 覃筱靖 

终审 | 冯箫凝