产业投资基金对技术创新的影响:芯片企业的实证研究*

贺正楚,任宇新,王 京,吴 艳

(湘潭大学 商学院,湖南 湘潭 411105)

一 引 言

芯片产业在信息产业领域中居于核心地位,其技术发展能显著推动我国科技创新。芯片产业全球化发展一直较为顺利并取得极为丰硕的发展成果。但由于近些年美国对芯片产业技术的封锁,摧毁我国“进口替代、对外依存”的预期,芯片产业链存在断链风险[1-2]。芯片产业链主要由“芯片设计、晶圆制造、封测”三个环节构成,每个环节均有各自的分支产业链,中国作为芯片后发者在三个分支产业链方面都面临极高的风险和压力[3],中国芯片产业通过技术创新达到自主可控势在必行。我国芯片产业链各环节在国际市场中的发展状况是:芯片产业设计环节基本依赖国外[4],晶圆制造环节发展进程缓慢,封测产业环节中传统封装占比过高。造成这种情况的可能原因是:一方面,芯片产业竞争性强、市场地位易手较快、资金需求大、技术迭代快的特点致使其发展状况一般;另一方面,近几年的全球性“缺芯”,芯片创业热潮高涨,初创企业占比大幅增加。初创企业由于资金有限、固定成本大、融资渠道少等劣势可能无法顺利进行企业技术创新[5]。因此,我国芯片企业实现技术创新仍面临巨大挑战。为解决芯片企业融资这一难题,我国政府于2014年9月设立国家集成电路产业投资基金(以下简称“国家大基金”),该项政府投资基金的一期和二期一共募集了3428亿元资金投向芯片企业。为进一步扩大芯片企业融资和促进地方政府对芯片企业的投资,2020年8月国务院印发《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》,这一政策吸引地方政府、金融、投资机构和社会资本以股权或债权等方式拓宽和丰富了芯片产业融资渠道,进一步加大了芯片企业科技创新的支持力度。那么,这些年来国家大基金介入芯片产业之后,引导企业技术创新的政策目标在市场化的运作方式下实现程度如何?为此本文以融资约束为中介变量,探究国家大基金影响芯片企业技术创新的内在机制及机制的实际效果。再者,芯片企业所在的投资地区,地区发展程度存在明显差异,投资地区的发展程度是市场情境的表现,投资地区对国家大基金与企业技术创新之间的关系产生重要影响,为此本文以创业投资环境为调节变量,分析国家大基金对芯片企业技术创新的影响机制以及机制的运行效果。

本文的边际贡献在于:(1)从研究内容看,以往研究主要探索国家大基金对创投机构募资及投资行为的影响分析,而基于国家大基金对芯片产业技术创新的影响及作用机制的文献还未曾出现。国家大基金具有优化社会资源有效配置、解决风险投资市场失灵和带动经济发展的作用。同时,芯片产业具有综合创新性强、市场地位易手较快、资金需求大、技术迭代快等特点,承担着社会信息化发展、未来智能化发展的重任,是科技时代的重要生产力。因此,探究国家大基金对芯片产业技术创新的影响效应及作用机制存在必要性和创新性。针对芯片产业企业分属在设计环节、晶圆制造环节和封测环节形成的三个分支产业链企业进行异质性分析,测算国家大基金对三个不同分支产业链所产生的差异性作用效果,进一步验证国家大基金是否存在推动芯片产业技术创新的连带效应,以此丰富芯片产业链价值链的理论体系。(2)从研究视角看,引入融资约束、创业投资环境变量,探究国家大基金对芯片企业技术创新的作用机制,分析国家大基金发挥的效应路径,为我国加快推动芯片产业创新发展奠定基础。

二 文献综述与理论假设

(一)国家大基金与芯片企业技术创新

纵观国内外已有文献,关于政府财政政策与企业创新活动关系的研究较多,主要从政府补贴[6-7]、资源有效配置[8]、税收优待[9-10]和信号传递机制[11]等财政行为对企业创新影响做实证研究。目前学术界针对政府财政支持与企业创新活动的作用关系有两类,分别是激励效应[12-14]和挤出效应[15-16],造成的差异化结果证实政府支持效应根植于特定的国际形势和国内市场背景,彰显了本文对中国芯片产业进行实证研究的迫切要求。

芯片产业具有研发环节多、生产周期长、技术换代快、投资风险高的特点,从研发到量产需多次投片验证,致使芯片设计和流片费用呈指数级增长。系统设计和测试验证的工作一方面依靠EDA工具,另一方面依靠技术人员研发水平。成熟的EDA软件要具备深厚的技术积累和沉淀才能走向市场,芯片技术人才的培养也是一个极为漫长的过程,因而社会风险资本考虑到时间价值可能会忽略芯片企业的发展潜力,对芯片企业生产周期长、不确定性较强的特点心存忌惮,造成社会资本与产业节奏不匹配,产业创新力量不足。而国家大基金可以很好地解决社会资源错配问题,为企业发展提供资金支持。

国家大基金由中央财政基金、地方政府背景资金、央企资金、民企资金及集成电路领域等各路资金投资入股,有私募股权、基金投资、夹层投资等一级市场和二级市场投资运作方式,退出方式包括回购、兼并收购、公开上市。为更好地推动经济社会发展、发挥政府战略投资作用,国家大基金针对芯片产业资本等要素禀赋的需求设计进一步撬动社会资本、引导产业链升级与资本市场紧密连接。在国家大基金一期投资完毕、二期募资完成的背景下,坚持国家战略、政府、社会、市场有机结合,引导更多社会资本流向初创期或成长期企业,能在一定程度上减少融资难度,促进企业技术创新水平的提升。

政府为避免企业追求利润最大化而忽视自身技术创新发展,对企业还采取以下监督手段:第一,针对企业管理费用作出明确规定。国家大基金规模越大,管理费用提取比例越低。第二,针对子基金管理人在注册资本、管理团队资质、过往业绩等方面提出要求,加强对子基金的沟通与管理。第三,针对子基金的设立在存续期、募资进度、出资顺序、增资价格等方面提出要求,并对其单个企业出资提出限制,避免市场化子基金在追求财务回报时对单个企业投资过多而导致风险敞口过大。上述监督手段有助于国家大基金对芯片企业技术创新活动有效发挥引导性、杠杆性功能。因此,本文提出如下假设:

H1:获得国家大基金的芯片企业比未获得的企业拥有更高创新产出。

根据资源基础理论,特殊异质资源、资源的不可模仿性、特殊资源的获取与管理是企业具备竞争力的源泉[20]。获得国家大基金保障年限多的企业在资源、信息、成本上具有优势,有利于企业技术创新。实际上,国家大基金在解决市场资源错配问题时难以立竿见影。创新发展的决定性因素不仅包括丰富的资源,还包括运作资源的能力,即资源的获取、整合、重组并释放的能力。芯片企业在获得国家大基金初期,需要资源、信息的整合时间,短期内没有运用资源的技术和能力,再者芯片企业前期存在产业链企业多样、技术标准高等问题,致使实现技术创新漫长且艰难。以上因素均可能导致短期内国家大基金累计保障年限对芯片企业技术创新的积极影响难以显现。伴随企业的发展、国家大基金的不断支持、创新经验教训的积累,芯片企业越来越易获得其他融资渠道的支持,逐步适应市场,有效运用资源实现生产、技术的耦合,储备较好的资源基础,增加创新产出。因此,本文认为国家大基金对芯片企业的影响存在累积效应和滞后效应。由此,本文提出如下假设:

H2:国家大基金累计保障年限与芯片企业技术创新水平呈U型关系。

(二)融资约束的中介作用

根据市场失灵理论,市场经济活动中存在的委托代理问题使得交易双方信息高度不对称,由此引发逆向选择问题,这些问题将导致芯片企业在创业或商业过程中更易面临融资约束带来的消极作用[17-18]。由于外部金融机构筛选优质项目需要大量的人力、物力和财力[19-21],大多金融机构不愿耗费大量资源完善筛选过程,致使其难以准确评估企业的竞争优势和发展潜力,而选择将资金注入成熟企业。政府基于资源优势和信息优势,准确甄别出具有发展潜力的芯片企业,公示企业发展情况,解决信息不对称问题和市场失灵问题,充当“领头羊”角色,引导其他金融机构与企业增强互信度,拓宽企业融资渠道,避免出现企业为防止资金链断裂而投放更多精力于生产经营而非自主创新。企业将拥有更加充足的人力、物力和财力维持其技术创新的生命力,间接增加企业研发强度。因此,本文提出如下假设:

H3:国家大基金通过缓解企业融资约束促进芯片企业技术创新。

(三)创业投资环境的调节作用

根据良性循环理论,国家大基金为芯片企业建立良性循环系统,为社会资金进入创业投资市场铺平道路[22-23]。一个区域、一个地区特有的经济、科技、金融等因素构成当地创业投资环境体系。在投资市场发展初期,金融机构对企业的性质和发展潜力了解较少,不会冒险投资,国家大基金的介入带动地区投资市场的发展。但发展程度成熟的投资市场基于其经济活跃、市场巨大的特点,易得到较多的社会资金支持,国家大基金的长期保障可能导致在创业投资发展成熟的地区产生挤出效应。在投资发展落后的地区,由于人力和财力支撑不足,企业融资造血功能下降,国家大基金累计保障年限的加长可在此过程中起到一定引导作用。因此,可以推断国家大基金的介入对我国创业投资市场发展存在区域性差异,基于良性循环理论提出如下假设:

H4:创业投资环境在国家大基金保障年限和芯片企业技术创新关系中起到调节作用。

三 研究设计

(一)变量选取

本文参考周永生等[4]、许和连等[24]、张果果等[25]、丁重[26]等的方案进行变量选取。

(1)被解释变量(patent)从专利数量(quantity)和专利质量(quality)两角度来衡量。前者用企业当年申请的专利数量来表示。后者用专利权利要求数来表示,反映专利的法律保护范围,要求数量越多,专利的技术性和创造性越大。考虑到样本中被解释变量有0值,将其加1取自然对数。

(2)解释变量将从两个角度度量影响芯片企业技术创新的国家大基金因素:一是当年是否被国家大基金投资(invest),已获得投资取值为“1”,未获得投资取值为“0”。二是企业获得国家大基金累计保障年限(ensure),截至当年至第一次被国家大基金投资的总年限。

(3)中介变量:融资约束(FC),本文运用KZ指数来衡量[27]。

(4)调节变量:创业投资环境(environment)。根据张慧雪等人的研究[28],在芯片企业中,企业所在位置为创业投资落后地区为“1”,创业投资成熟地区为“0”。

(5)控制变量:梳理以往文献,本文选取四个指标:一是企业规模(size),即企业资产总额,为减少异方差,取自然对数。二是企业年龄(age),企业成立至今与统计年限差额,为减少异方差,取自然对数。三是资产负债率(leverage),即负债总额与资产总额之比,衡量企业偿债能力。四是净资产收益率(profit),即净利润占总资产比重,度量企业经营收益。

(二)模型设定

为验证假设1、假设2,设计基准模型如下:

patentit=α+βinvestit+δZit+λi+φt+εit

(1)

δ1Zit+λi1+φt1+εit1

(2)

其中,patentit表示芯片企业技术创新,即本文被解释变量,investit、ensureit表示和国家大基金因素相关的变量,即本文解释变量,β是待估计系数,Zit是控制变量集合,λi、φt是企业和时间固定效应,εit是残差项。

加入中介变量融资约束后,国家大基金对芯片企业技术创新可能发生变化,为验证假设3,构建中介效应模型:

patentit=α2+β21investit+δ2Zit+λi2+

φt2+εit2

(3)

FCit=α3+β31investit+δ3Zit+λi3+φt3+εit3

(4)

patentit=α4+β41investit+β42FCit+δ4Zit+

λi4+φt4+εit4

(5)

为验证假设4,加入调节变量创业投资环境,构建调节效应模型:

β53environmentit+β54ensureit*environmentit+

(6)

综上,运用公式(1)～(2)验证假设1、假设2;运用公式(3)～(5)验证假设3;运用公式(6),验证假设4。

(三)样本与数据

本文数据来源于清科私募通数据库、Wind数据库、国泰安数据库、国家知识产权局数据库、智慧芽数据库、企查查APP及天眼查APP。由于国家大基金从2014年正式设立,故本文以2014-2021年芯片公司面板数据作为研究样本,共筛选出162家获得国家大基金的芯片企业。

四 实证结果与分析

(一)基准回归分析

国家大基金对芯片企业技术创新的回归结果,如表1和表2所示。列(1)和列(5)结果显示,是否获得国家大基金的回归系数均在1%水平上通过显著性检验,说明受国家大基金支持的芯片企业比未受支持的企业有更多创新产出,假设1成立。列(2)和列(3)结果表明,国家大基金累计保障年限平方项系数为0.105,且在1%水平上显著,与芯片专利数量的U型关系成立,说明国家大基金在解决资源配置问题时呈现先下降后上升趋势。原因有以下两点:一方面,国家大基金在解决市场资源错配问题时难以立竿见影,企业创新发展既需要丰富的资源,又需要运作资源的能力,企业在获得国家大基金初期,需要时间整合资源、信息,短期内没有运用资源的技术和能力,技术创新过程漫长且艰难,国家大基金对芯片企业技术创新的积极影响并未显现;另一方面,芯片企业因取得国家大基金保障而得到更多融资渠道支持,当面临资源环境发生变化时可能会滋生惰性[29],故芯片企业技术创新能力会伴随国家大基金累计保障年限的加长呈现先降低态势。伴随企业逐步适应市场,突破惯性有效运用资源实现生产、技术的耦合,技术创新能力得到提升,呈现上升势态。列(6)和列(7)表示,国家大基金累计保障年限对芯片企业专利质量影响未达到显著性水平,但将所有变量放在列(4)和列(8)中时,国家大基金累计保障年限与企业专利数量和质量的U型关系均成立,假设2成立。

表1 专利数量基准回归结果

表2 专利质量基准回归结果

(二)门槛效应分析

本文运用门限模型针对累计保障年限与技术创新水平的U型关系进行稳健性检验。以累计保障年限为门限变量,构建门限模型:

Quantityit=φ0+φ11ensureitI(ensure≤γ)+

φ12ensureitI(ensure>γ)+φ2Xit+σit

(7)

Quantity表示专利数量,是被解释变量;ensure表示国家大基金累计保障年限,是解释变量。φ0是截距项,φ11、φ12、φ2是变量系数,ensure是门槛变量,γ是待估计的门限值,表示随机误差项,I(*)是示性函数,当括号内关系满足时,取值1,否则取值0。Xit为控制变量。针对芯片企业国家大基金累计保障年限ensure不存在门槛值、存在一个门槛值以及存在两个门槛值分别进行估计,如表3所示。

表3 检验结果

由表3可知,只有单重门限通过显著性水平,因此模型中存在单一门限值,由表4可知门限值为或等于4.5。当累计保障年限小于或等于4.5时,其对技术创新的影响系数为-4.126,有显著消极影响;当累计保障年限大于4.5时,回归系数为6.002,且以上两个系数均在5%水平上显著,即累计保障年限对技术创新的影响存在拐点,U型曲线效应成立。

表4 门槛模型回归结果

(三)融资约束的中介作用

表5是芯片企业融资约束对国家大基金与技术创新之间的中介效应分析结果。本文按如下步骤检验中介效应模型:首先,观察式(3)中参数β21,若显著,则进行下一步检验。然后,观察式(4)与式(5)中参数β31与β42是否显著,若均显著则存在中介效应。最后,观察式(5)中参数β41,若不显著,则模型存在完全中介效应;若显著,则模型存在部分中介效应。以融资约束为中介变量,探究国家大基金与芯片企业技术创新的关联性。列(9)、列(10)国家大基金回归系数均在5%水平上通过显著性检验,列(10)的融资约束变量均通过显著性水平且系数为负,说明国家大基金通过缓解企业融资约束促进芯片企业专利数量增多。列(11)、列(12)国家大基金均在5%水平上通过显著性检验,同时列(12)显示融资约束变量通过显著性水平且系数为负,说明国家大基金通过缓解企业融资约束提升芯片企业专利质量水平,假设3成立。

表5 融资约束的中介效应分析

(四)创业投资环境的调节效应

创业投资环境的调节效应分析实证结果如表6所示。创业投资环境与国家大基金累计保障年限的交互项系数为负,创业投资环境与国家大基金累计保障年限平方的交互项系数为正,且分别在5%和1%水平上显著,借鉴Haans等的[30]研究,U型关系调节作用从以下两个角度分析:一是拐点位置左移或右移;二是曲线形态变得陡峭或平缓。将公式(6)合并同类项,得到公式(8):

(8)

顶点曲率C为:

(9)

创业投资环境对U型曲线形态影响可通过曲率对创业投资环境求偏导得出:

(10)

因此,β55正与负反映创新投资环境对U型曲线形态的影响,β55系数为正,且分别在1%和10%水平上显著,说明创业投资环境使得国家大基金累计保障年限与企业技术创新之间U型曲线变得陡峭,存在显著正向影响,假设4成立。其次,考虑创业投资环境对U型曲线拐点位置的影响,拐点表达式为:

(11)

通过公式(11),对创业投资环境求偏导:

(12)

通过式(12)可知,分母必大于0,因此创业投资环境对拐点位置的影响取决于分子。将列(19)和列(20)代入计算,分子均小于0,说明创业投资环境的调节作用使得U型曲线拐点左移并提前出现,表示创业投资环境较好的地区,累计保障年限对芯片企业技术创新的促进效果更加明显。为更直观表现创业投资地区的调节效应,绘制图1。图1中,虚线表示加入创业投资地区调节变量后的图形变化情况,实线表示未加入创业投资地区调节变量的国家大基金累计保障年限对专利数量的变化趋势。假设4得到验证。

表6 创业投资环境的调节效应分析

图1 创业投资地区的调节效应

(五)芯片产业链企业异质性分析

芯片产业链企业包括芯片设计、晶圆制造和封测三个分支产业链企业。芯片设计分支产业链企业包括逻辑设计、电路设计和图形设计等领域的企业,晶圆制造分支产业链企业包括硅的纯化、镀膜和光刻等领域的企业,封测分支产业链企业包括切割、互联和测试等领域的企业。为深度理解国家大基金与三个分支芯片产业链企业的技术创新之间的关系,分别对芯片设计分支产业链的118家企业、晶圆制造分支产业链的99家企业和封测分支产业链的65家企业,就国家大基金和芯片企业技术创新进行回归分析。回归结果见表7、表8和表9。

如表7所示,列(1)～列(6)为芯片设计分支产业链企业的回归分析。列(1)和列(4)研究表示,该分支产业链获得国家大基金的企业比未获得的企业专利数量更多,专利质量水平更高。根据列(2)、列(3)、列(5)和列(6)结果得知,芯片设计企业当中,国家大基金累计保障年限与企业专利数量和专利质量均呈U型关系。由此可见,芯片设计分支产业链是影响国家大基金保障年限和技术创新形态的重要产业链。造成如下结果的可能原因是:我国芯片设计环节EDA工具基本依赖国外,芯片设计虽得到了国家政策的扶持,但其研发实力、规模、盈利水平和品牌影响力和美国芯片企业巨头均不在同一竞争维度,因此企业在获得国家大基金初期,需要大量资源、信息整合时间,短期内不具备运用资源的技术和能力;再者,企业由于国家大基金的保障获得更多资源,可能会因研发困难、设计复杂度大、长期获得国家大基金而滋生惰性,故芯片设计企业的技术创新能力会随着国家大基金累计保障年限的加长而呈现先降低态势。但伴随企业突破惯性,有效运用资源实现生产和技术的耦合,研发环境得到较大程度的改善,逐步适应国际市场,企业专利数量和质量提升,创新产出增加。

表7 国家大基金对芯片设计企业技术创新的影响

如表8所示,列(7)～列(12)为晶圆制造分支产业链企业的回归分析。列(7)和列(10)研究结果显示,该分支产业链当中,获得国家大基金的晶圆制造企业比未获得的企业创新产出更多,专利数量和质量均得到改善。根据列(8)、列(9)、列(11)和列(12)结果得知,晶圆制造企业当中,国家大基金累计保障年限越长,其对专利数量和专利质量产生的抑制作用越强。一个可能原因是,企业在获得国家大基金初期,企业在短期内运用国家政策给予的资源和能力改善研发环境,硅晶圆制造层面实现了“从无到有”的新局面,促进了技术创新。但随着国家大基金累计保障年限的加长,企业因金融资源获取的环境变化而滋生惰性,使得硅晶圆材料国化率较低,制造环节发展进程相对缓慢,故晶圆制造企业的技术创新能力随着国家大基金累计保障年限的加长呈降低态势。

表8 国家大基金对晶圆制造企业的技术创新的影响

如表9所示,列(13)-列(18)为封测分支产业链企业的回归分析。列(13)和列(16)研究结果显示,在封测分支产业链企业当中,获得国家大基金的企业比未获得的企业创新水平更高。根据列(14)、列(15)、列(17)和列(18)结果得知,封测分支产业链企业国家大基金累计保障年限越长,对专利数量的促进作用越大,但与专利质量呈现倒U型关系。原因可能是企业初期获得国家政策补贴,改善了企业的研发条件,使其在封测环节有很大突破,封测相关设备方面接近世界先进水平,专利数量和质量均得到有效提升。但伴随着国家大基金累计保障年限的加长,企业滋生惰性,使其求于表面现象而不追求实质性价值,造成专利数量虽有提升但专利质量遭受抑制的局面[31]。

表9 国家大基金对封测企业的技术创新的影响

五 结论及启示

本文以2014-2021年中国芯片企业为样本,对是否获得国家大基金、国家大基金累计保障年限与企业技术创新的关系进行推理和检验,并对融资约束的中介效应和创业投资环境的调节效应进行分析,得出以下结论及启示:

(1)获得国家大基金的芯片企业比未获得的企业对技术创新水平更高,国家大基金累计保障年限与芯片企业技术创新呈U型关系。这表明国家大基金作为创新激励的手段,可提升芯片企业技术创新能力,改善市场信息不对称和失灵现象,却难以产生立竿见影效果。芯片企业需花时间对资源进行整合、重组。伴随芯片企业对市场的适应性增强,国家大基金分散其他金融机构的投资风险,芯片企业充分运用资源,技术创新成果增多。故建议政府进一步有序推进国家大基金对芯片企业的投入,发挥国家大基金对芯片企业的创新资源投入的乘数作用,推进芯片企业技术突破,并确定国家大基金的投资时长和绩效成果。

(2)融资约束在国家大基金对芯片企业技术创新的影响中起到中介作用,说明我国芯片产业领域的关键技术和重要材料受制于人,芯片产业相比我国其他产业更需资金支持,研发资金投入是芯片企业取得技术创新突破的重要保障,是我国芯片产业能否实现产业链自主的关键。国家大基金的投入,通过改善企业资金流、拓宽企业融资渠道、缓解信息不对称、降低市场风险等行为,使得芯片企业拥有更多的人力、物力和财力来加大技术研发强度,进而影响芯片企业的技术创新。

(3)创业投资地区在国家大基金累计保障年限与芯片企业技术创新二者中起调节作用,这表明企业技术创新与地区或区域特有的经济、科技、金融等因素息息相关。创业投资发展落后地区的芯片企业,人力、物力和财力不够充足,融资造血功能不强,因此通过加长国家大基金累计保障年限,来引导创业投资落后地区企业。实践当中,国家大基金的上述做法已经产生了实效。例如,甘肃,经济虽然相对落后,但却是我国芯片产业强省,尤其在封装测试分支产业链环节表现出较强的产业竞争力和企业技术创新能力,芯片封装测试能力在全国领先,其省内企业华天科技是我国芯片封装测试产业的超级企业。

(4)针对芯片设计、晶圆制造、封测三个分支产业链企业而言,获得国家大基金的企业均比未获得的企业技术创新能力更高。芯片设计分支产业链企业当中,国家大基金累计保障年限与企业技术创新呈现U型关系;晶圆制造分支产业链企业当中,国家大基金累计保障年限对企业技术创新能力起到抑制作用;封测分支产业链企业当中,国家大基金累计保障年限与企业专利质量呈现倒U型关系。国家大基金对芯片产业领域三个分支产业链企业技术创新能力的上述不同影响作用,表明政府应对不同分支产业链企业采取因地制宜的相关政策。建议政府对三个分支产业链企业建立多维度评价体系,实现精准施策:对芯片设计分支产业链企业注意其前期的资源整合、重组;对晶圆制造分支产业链企业,政府不应盲目加长财力支持年限,以防止企业产生惰性导致制造环节发展进程缓慢;对封测分支产业链企业,政府应注重企业专利质量情况,发挥政府督促和管理的作用。