产业集聚与FDI技术溢出及其门槛效应——基于非线性面板平滑转换回归模型的分析

刘和东，居 茹

（南京工业大学经济与管理学院，江苏南京 210009 ）

党的十九大报告指出我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。创新驱动是实现高质量发展的关键。创新驱动一方面要依赖创新主体内部的自主研发，另一方面依赖于外部技术溢出能否被充分消化吸收。产业集聚与外商直接投资(FDI)是技术溢出的两个重要途径，在理论上已得到普遍认可，但现有的关于产业集聚与FDI溢出效应的实证检验结果并不统一，其中一个重要原因在于，吸收能力的差距导致利用溢出效应的差异。现实中，产业集聚与FDI哪个溢出效应更大？追赶企业与内资企业的吸收能力门槛效应如何？研发经费与研发人员引致的吸收能力门槛是否存在区域异质性？找准这些问题，对促进并利用产业集聚与FDI的技术溢出，节约创新要素投入，促进区域经济高质量发展，具有重要的现实意义。

1 文献综述

学者们对产业集聚与FDI技术溢出做过的相关研究，主要围绕以下3个层面：

（1）产业聚集的技术溢出。部分学者认为，产业集聚技术溢出显著提升区域创新能力，如，张可［1］运用动态空间杜宾模型对长三角地区高技术企业行业面板数据进行实证研究，发现产业聚集存在产业异质性，且对我国的区域创新具有显著促进作用；茅锐［2］通过理论模型与我国工业企业面板数据实证表明，产业聚集降低了企业的融资约束，对我国经济稳健增长具有重要意义；王利耀［3］利用我国53个国家级高新技术开发区数据，从实证角度分析了高新区对非高新区的技术溢出程度以及产业聚集对整个区域经济增长的重要作用。另一类学者则认为，产业聚集对我国区域经济带来的并非全是正向影响，如，Yang等［4］对我国2005—2007年电子企业数据的实证研究得出，产业聚集中的R&D聚集不但没有促进行业技术创新甚至出现负向影响；万道侠等［5］和胡彬等［6］均利用2012年世界银行数据及我国工业企业面板数据实证分析了产业聚集度高反而加强了企业“创新惰性”，不利于产业创新升级。

（2）FDI的技术溢出。在新常态的经济发展中，FDI对发展中国家的影响不仅体现在资金的投入，更体现在外资企业带来的包括技术示范效应及人才流动效应等在内的外部溢出效应。Zhang等［7］从组织学习的角度出发，提出随着时间的推移，FDI可以显著提高东道国的产品质量和竞争活力。李晓钟等［8］通过对我国高技术产业内资企业的数据研究发现，FDI溢出效应可提高各行业内部的劳动生产率，从而促进高新技术产业增加产量。而Lai等［9］发现东道国与投入国之间的技术差距较大时，东道国的学习模仿能力不足，则FDI技术外溢的效果并不明显。

（3）FDI技术溢出的门槛效应。崔敏等［10］认为不同的技术吸收能力作用于国际溢出时产生的技术进步效率各不相同，因而确定各地技术吸收能力具体的临界值是缩小技术差距、发挥吸收能力最大作用的重中之重。余泳泽［11］运用面板门限回归分析模型实证研究发现，国际技术外溢存在门槛条件，呈倒“U”型分布，门槛条件随时间变化提高，因而外溢效应会随时间有所降低。靳巧花等［12］基于知识产权保护视角分析了国际间技术溢出效应的门槛效应，并提出我国大部分地区知识产权保护并未跨越门槛，因而一定程度上阻碍了国际技术溢出效应的发挥。

综上，已有文献对完善技术溢出效应理论有不同程度的促进作用，遗憾的是，还存在以下不足：（1）缺少产业集聚与FDI技术溢出统一的分析框架，更缺少将内部研发与外部技术溢出（产业集聚与FDI）整合的理论分析；（2）部分学者采用面板门限回归( PTR) 模型分析 FDI 技术溢出的门槛效应，但 PTR 模型假定 FDI 溢出在某门槛前后发生突变，在一定程度上与现实不符。而非线性面板平滑转换（PSTR）模型，具有允许参数逐步、缓慢发生变化，能较好刻画截面异质性的显著优势，基于此，本文构建技术吸收能力（以下简称吸收能力）与技术溢出的整合框架，探析基于吸收能力门槛的高新技术产业集聚与FDI技术溢出机制，收集我国30个省份高技术产业2000—2016年的面板数据，运用非线性面板平滑转换模型测度产业集聚与FDI溢出效应大小，并检验并测算其各自的吸收能力门槛效应及其区域异质性；在此基础上，提出提升区域高新技术企业吸收能力、促进并利用产业集聚与FDI技术溢出的政策建议，以期为政府与企业的决策提供依据。

2 产业集聚与FDI技术溢出的理论分析

2.1 基于FDI的高新技术产业集聚形成机理

基于FDI的高新技术产业集聚的形成机理（如图1）可知，高技术产业集聚包括3个阶段：（1）技术转移。外资企业为了保持竞争优势，进一步拓展我国市场进行技术转移。（2）新企业与服务机构形成。外资企业技术转移后，需要政府及相关机构的支持，政府通过相关优惠政策、建造基础设施引导外资企业，促进新企业与服务机构形成与发展。（3）技术溢出和关联企业集聚。由于技术溢出随距离的增加而减小，这种特性促使企业以FDI溢出主体为中心在空间上集聚，又因同行与关联企业集聚，形成嵌入性高新技术产业集群，其中，外资企业是技术溢出主体，新建企业是吸收主体。

图1 基于FDI的高新技术产业集聚形成机理

2.2 基于吸收能力门槛的高新技术产业集聚与FDI技术溢出机制

企业技术创新能力是由内外因素共同决定（如图2），其中外部技术溢出程度是由技术外溢的拥有者和外溢技术的接受者共同决定的，内部吸收能力由研发人员与研发资本投入决定。企业研发投入、员工知识吸收能力是影响企业吸收能力的关键因素，即研发人员与研发资本投入是决定企业吸收能力的最重要因素，研发人员与研发资本投入需跨越一定的门槛，才能有效提高吸收能力，进一步消化技术拥有方的技术溢出效应。外部溢出主要包括产业集聚与FDI技术溢出。

产业集聚的溢出机制包括：（1）技术、产品或服务关联效应。具有相似技术特性的企业间在产品、服务与技术关联基础上，基于主动或被动学习提升自身创新能力。（2）人力资源关联效应。企业间新思想的扩散、专利公开和高技术人才流动，均是人力资源关联产生的知识溢出。（3）价格与投资关联技术溢出。一个企业技术水平的提高，在一定程度促使它的上下游企业改进生产效率与技术，使得整个高新技术企业创新能力随之提高。

FDI的溢出机制包括：（1）技术示范效应。内资企业由于受外资企业的技术示范和自身模仿的影响，降低了自身创新投入的时间与成本，创新能力得到大幅提升。（2）竞争效应。大量外资企业的进入加剧市场竞争程度，内资企业必须全面提升人力资源素质与技术创新水平来与之抗衡。（3）人员流动效应。外资企业的进入加剧了与内资企业间的人才流动，通过行业培训与合作，内资企业员工掌握了较先进的技术，提高了原来的业务知识水平；同时内资企业用高薪或其他优惠手段吸引外资企业的高技术型人才，通过专业化人才的挖掘和扩散，提升自身的创新能力。

图2 基于吸收能力门槛的高新技术产业集聚与FDI技术溢出机制

3 产业集聚与FDI技术溢出及其门槛效应的实证分析

3.1 基于面板平滑转换回归的门槛效应模型

PSTR模型是在面板门限(PTR)模型的基础上扩展而成，它除了一般面板模型能描述回归系数随时间和个体变化而变化的异质性特征外，还能描述系数随转换变量而发生非线性转换的特征。基本的PSTR模型形式如下：

式（1）中：yit为被解释变量； xit为解释变量；β0和 β1分别为线性与非线性参数；μi为截面固定效应；uit为残差项；G(sit,γ,c)为转换函数，采用逻γ＞0,c1≤c2≤…≤cm，是关于转换变量sit的［0,1］有界参数，sit为xit组成部分的函数，或者不包括xit在内的外生变量，γ为一个机制转换到另一个机制速度的平滑参数，c为转换的临界值，即位置参数，也为门槛水平。本文借鉴González等［13］的研究方法，采用 Wald、Fisher和LRT检验进行线性及非线性检验以确定模型的适用程度和位置参数的个数。转换函数G(sit,γ,c)在γ =0处的一阶泰勒展开式进行近似，由此可得以下回归方程：

3.2 产业集聚与FDI技术溢出及其门槛效应的测度分析

3.2.1 产业集聚与FDI技术溢出及其门槛效应模型的建立

在估计或应用PSTR模型前，要进行非线性模型形式检验与转换函数个数检验，转换变量为研发经费（YFJFit）与研发人员(YFRYit)的PSTR模型形式的检验结果。由表1知，在模型的线性、非线性检验中,Wald、Fisher和LRT检验分别在1%显著性水平下拒绝原假设，即随着研发经费投入的变动，各变量与知识产出之间存在非线性关系。

表1 转换变量为研发经费投入PSTR模型形式的检验结果

由表2知，在模型的线性、非线性检验中，Wald、Fisher和LRT检验分别在1%显著性水平下拒绝原假设，即随着研发人员投入的变动，各变量与知识产出之间存在非线性关系。通过系数显著性、AIC准则对比后，最终选取非线性的面板平滑转换模型。

表2 转换变量为研发人员投入PSTR模型形式的检验结果

在第1次检验中，Wald、Fisher和LRT检验分别在1%显著性水平下接受1个转换函数的原假设；在第2次检验中，拒绝了2 个转换函数的原假设。因此，本文选择1个转换函数。

由上述理论分析及知识生产函数知，知识产出由研发投入与技术溢出共同决定，而技术溢出由外溢技术的拥有者和外溢技术的接受者共同决定，接受者与自身的吸收能力有关，吸收能力由自身研发人员与研发经费是否跨越门槛有关。结合上文的检验结果，可以得到以研发经费、研发人员为转换变量时的样本回归模型：

式（3）（4）中：FMit为第i地区高新技术企业t年的创新产出，用发明专利来度量；YFRYi(t-1)为第i地区高新技术企业t-1年的研发人员投入，用研发人员全时当量来度量；YFJFi(t-1)为第i地区高新技术企业t-1年的研发经费投入，用研发经费存量来刻画；INDUi(t-1)为第i地区高新技术产业t-1年的产业集聚度，用第i地区高新技术产业主营业务收入占全国高新技术产业主营业务收入比重来刻画；FDIi(t-1)为第i地区t-1年的外商直接投资，用该地区报告期实际引进的外商投资额来表征，用人民币兑美元的汇率将其转化为人民币；G1(lnYFJFi(t-1))、G1(lnYFRYi(t-1))分别为以研发经费与研发人员为转换变量的转换函数，反映吸收能力的门槛效应大小；RDi0=Ei0/(g +δ), g为E的年平均增长率；δ为折旧率，根据Griliches［14］等人做法，对R&D资本折旧率都采用15%,本文也采用δ=15%；研发价格指数=0.45×固定资料价格指数+0.55×居民消费价格指数，其中1990年为1。

3.2.2 数据来源

本文选用2000—2016年我国30个省份（未含西藏和港澳台地区，以下简称样本）高新技术产业数据，考虑滞后期，其中产出从2001—2016年，投入从2000—2015年。样本数据来源于《中国高技术产业统计年鉴》（2001—2017年）；RD、FDI采用以1990年为基期的R&D价格指数进行折减，其他收入变量均经过居民消费价格指数（1990=100）进行折算。为消除异方差，对所有变量取对数，考虑从投入到产出有滞后效应，产出变量滞后投入与溢出变量1期。

3.2.3 参数估计结果

利用非线性最小二乘法（NLS）对面板平滑转换模型如式（3）（4）中的参数进行估计，其中，转换斜率与位置参数采用网格搜索法获取，不同研发经费投入下各因素对创新产出影响的估计结果如表3所示。

表3 样本数据的PSTR模型估计结果

由表3可知：

（1）产业集聚的总体溢出效应为0.715(=0.782-0.067)，产业集聚的溢出效应为正；FDI的总体溢出效应为0.535(=0.664-0.129)，FDI的溢出效应为正；产业集聚的总体溢出效应0.715大于FDI的总体溢出效应0.535。即，在同一个模型中，增加一个单位的产业集聚溢出效应比增加一单位的FDI溢出效应带来的创新产出（创新能力提升）更大。由此可得结论如下：

结论1：在吸收能力一定的情况下，产业集聚的溢出效应大于FDI的溢出效应。

在转换变量为研发人员时，产业集聚与FDI对企业创新能力的影响效应可能得到同样的结论，本文不再赘述。

（2）在转换变量分别为研发经费、研发人员时：1）产业集聚对企业创新能力的影响系数分别为0.782、0.805，均在1%水平下显著为正，说明高新技术产业集聚区内企业会通过区内信息、技术、人才等要素的流动、共享等渠道对其他企业产生直接溢出效应，通过学习、消化吸收提升区内其他企业的创新能力；2）产业集聚与技术差距的交互项的系数分别为-0.067、-0.707，在10%水平显著为负、或者不显著为负，说明随着技术领先企业与追赶企业技术差距增大，由于研发经费投入不够，导致追赶企业吸收能力受到限制，未能跨越领先企业的技术门槛，产业集聚的促进作用受到一定程度的限制。

（3）在转换变量分别为研发经费、研发人员时：1）FDI对企业创新能力的影响系数分别为0.664、0.508，均在1%水平显著为正，说明外资企业通过对内资企业的技术示范、竞争、人员流动、软要素等产生正的技术溢出效应；2）FDI与技术差距交互项的系数分别为-0.129、-0.155，均在1%水平显著为负，说明外资企业为追求其自身利益的攫取、内部人力资源的稳固及创新能力的长期领先，可能会采用高薪挖走内资企业的优秀人才，同时提高与内资企业合作的技术门槛，外资企业对内资企业没有产品设计确认权的硬性要求，使得内资企业在合作过程中拆分原有的研发机构、技术人员大量流失，且随着外资企业与内资企业技术差距增大，由于研发经费投入不够，导致内资企业吸收能力受到限制，未能跨越外资企业的技术门槛，FDI的促进作用受到一定程度的限制。由此可得结论如下：

结论2：追赶企业或内资企业的研发投入必须达到一定水平、吸收能力跨越特定门槛，才能有效利用产业集聚与FDI技术溢出提升自身的创新能力。

3.2.4 基于研发投入引致的吸收能力门槛的区域异质性分析

由表3还可看出，研发经费、研发人员引致的吸收能力门槛分别为10.355、5.943，结合样本省份高技术企业的实际研发投入判别其跨越门槛情况，将高技术企业的吸收能力分为“双高”“一高一低”“双低”3类（如表4），并据此找出有针对性提升其创新能力的途径。

表4 基于研发投入引致技术吸收能力门槛的样本区域分类

由表4可知：

（1）吸收能力水平为“双高”区域中的12个省市，除了四川、陕西属于西部地区外，其余基本属于东部地区，为有效提升这部分省市的创新能力，这类区域的企业必须继续保持研发资本与研发人员增加。

（2）吸收能力水平为“一高一低”区域中的8 个省市，除了重庆、黑龙江外，其余基本属于中部地区，研发经费跨越门槛而研发人员低于门槛（YFJF＞10.355，YFRY＜5.943），为有效提升这部分省市的创新能力，这类区域的企业必须不断增加人力资本投入。

（3）吸收能力水平为“双低”区域中的10 个省份，除了海南、吉林属于东部地区外，基本属于西部地区，为有效提升这部分省份的创新能力，这类区域的企业必须既要增加研发资本又要增加研发人员。

由此得到结论：

结论3：样本省份的企业依据自身跨越基于研发投入引致的吸收能力门槛情况来增加相应的研发投入，是有效提升其创新能力的前提。

4 结论与政策建议

4.1 结论

本文构建吸收能力与技术溢出的整合框架，探析基于吸收能力门槛的高新技术产业集聚与FDI技术溢出机制；收集我国30个省份高技术产业2000—2016年的面板数据，运用非线性面板平滑转换模型，测度产业集聚与FDI溢出效应大小，检验并测算其各自的吸收能力门槛效应及其区域异质性。得到以下结论：

（1）在吸收能力一定的情况下，产业集聚的溢出效应大于FDI的溢出效应。

（2）追赶企业或内资企业的研发投入必须达到一定水平、吸收能力跨越特定门槛，才能有效利用产业集聚与FDI技术溢出提升自身的创新能力。

（3）研发经费与研发人员引致的吸收能力门槛存在区域异质性，具体表现在：北京、天津等12个省市跨越研发经费与人员门槛；黑龙江、湖南等8个省市只跨越研发经费门槛；青海、新疆等10个省份则没有跨越任何一个门槛。

4.2 政策建议

（1）充分促进与利用产业集聚的溢出效应，有效促进FDI 的正向溢出效应。第一，为促进产业集聚的技术溢出，可从以下方面着手：一是企业间要提高创新合作频率；二是推动产学研的互动协作，学研方经常去企业考察，企业人员加强与学研方的联系，就发展中问题向学研方咨询；三是发挥中介组织的辅助功能，促进创新主体间信息、技术交流和合作。第二，为促进FDI的正向技术溢出，可采取以下措施：一是侧重引进技术含量较高的FDI企业，鼓励生产中间产品的FDI企业进入，有效提高外资企业与本土企业的关联度［15］；二是鼓励跨国公司在我国建立研发中心，加强与外资研发机构的合作；三是营造有竞争性的市场与政策环境，诱导外资技术溢出。

（2）有效提升追赶企业与内资企业的吸收能力。为有效提升企业的吸收能力，可从以下方面着手：一是加大人力资本投资，一方面吸引高素质研发人员，另一方面加大研发人员的专业与技术培训；二是加大企业的研发资本投入，通过内部研发提升企业知识吸收能力；三是加强企业与学研方的联系，构建知识的共享交流平台，提高产学研机构间的互动［16］，以及通过向学研方学习来提升自身的吸收能力；四是鼓励有实力的企业强强联合，达到与追赶企业和外资企业的技术水平。

（3）各地区企业应根据自身吸收能力情况采取差异化措施，有效提升其吸收能力。一是对于吸收能力处于“双高”区域的企业，需要继续保持研发投入；二是对于吸收能力处于“一高一低”区域的企业，需加大人力资本投入，在增加研发人员数量的同时更加注重研发人员素质的提升；三是对于吸收能力处于“双低”区域的企业，立足现有创新资源条件，结合区域特点［17］，既要加大研发人力资本投入，又要加大研发经费投入。