协同性替代与高阶耦合：智能制造关键核心技术系统赶超新路径

关键核心技术是国之重器，事关一国经济发展和经济安全水平。智能制造是制造业转型升级的主攻方向，是经济高质量发展的重要支撑。在经济全球化遭遇逆流的竞争格局下，我国智能制造领域的关键核心技术创新遭遇了“小院高墙”式遏制和打压。为实现科技自立自强，亟需以“中国式创新”推动技术和产品的有效替代，重塑全球科技发展格局，以低本高效技术促进人类社会共同发展。一般而言，竞争性的技术赶超会产生自然替代，关键核心技术突破和技术赶超催生出国产替代机会。然而，在外部技术封锁和国内外技术差距较大的情况下，从产业安全角度来看，技术跟随和技术回退基础上的软替代也是现实选择。在此背景下，国产替代由效益逻辑向安全逻辑再向综合价值逻辑转变，智能制造关键核心技术国产替代不是单纯的企业间竞争和技术替代性竞争，而是国家战略力量与企业在外部约束下集体选择的协同作用结果，这是本文探讨智能制造关键核心技术国产替代的基本制度背景。由于智能制造领域存在断链风险和产业链组技术耦合性，本文认为此领域国产替代需要从不同国家间关键核心技术的“竞争性替代”转向国家内部不同技术体系协同和链式协作的“协同性替代”，即从单纯的经济体之间的单点技术竞争，转变为一国或地区在自主资源或可支配资源基础上推进的链式竞争和生态体系竞争，强调内部产业链整体能力提升和复杂技术体系的协同升级。鉴于此，本文旨在基于智能制造体系分解提出关键核心技术国产替代的新逻辑，并基于国际经验总结一般性启示，为我国智能制造关键核心技术国产替代提供可选择的具体思路。

一、从单点竞争到链式协同：智能制造关键核心技术国产替代的逻辑演变

（一）关键核心技术国产替代的相关概念

“国产替代”不是一个纯粹的经济学或管理学概念，而是后发国家在全球竞争态势中的战略选择之一，其深层次逻辑是控制权和主导权问题。国产替代可追溯至20世纪中期兴起的“进口替代”概念。进口替代战略主要适用于工业化初期和中期，强调通过扶持本国工业，降低对进口产品的依赖。经过改革开放后的多年发展，和平崛起的中国成为全球工业品类最齐全的制造大国，自主创新能力大幅提升。到了工业化后期，部分实现赶超乃至全球领先的中国本土企业因触碰到全球价值链主导者的利益而遭受封锁打压，关键核心技术国产替代问题凸显出来。在此背景下，关键核心技术国产替代底层逻辑发生了实质性的变化。无论是基于幼稚工业保护还是赶超战略的国产替代，均体现了替代路径的动态性，即新技术的膨胀和旧技术的收缩。

微观经济学将“替代”解构为在既定产出下不同投入要素之间的组合变动情况。区别于微观视角下的投入要素替代，关键核心技术国产替代体现为技术轨道更迭的决策过程，Foster从新技术S线替代旧技术S线的过程来阐释技术替代型创新。经济发展是由技术进步推动的，技术进步的一个基本特征是新材料、新工艺和材料新用途的不断涌现与迭代，Fisher和Pry将技术进步视为一系列替代过程。任何“替代”现象背后的作用力量实际上都是极其复杂的，这种复杂性来自技术竞争的内在动力，在不断变化的经济环境中这一过程随着时间的推移而减弱。全球价值链处于多条关键核心技术轨道切换的复杂情境中，离散型技术和单一技术国产替代的主导逻辑是竞争性替代。竞争性替代源于技术进化理论下新技术对旧技术的替代，这种技术之间对抗性的相互作用被称为竞争，即技术进步体现为满足特定需求的新技术对旧技术的竞争性替代。同时，也有研究指出，技术替代是复杂的系统内互动过程，因为“任何技术都不独立”，一种特定技术经常处于与其他技术相互依赖的复杂系统中。基于技术互动的新进化论拓展了基于新旧技术竞争的技术进化理论，互动视角的技术替代，体现为复杂技术体系中技术之间随时间和空间的相互适应进化，这为本文探讨关键核心技术国产替代提供了新的理论基础和视角。

（二）智能制造体系的技术分解

与传统工业制造不同，智能制造作为一种将智能技术与制造过程深度融合的新型制造范式，通过要素重构、技术赋能和组织变革，推动生产方式的深层次变革。智能制造是一个复杂技术系统，由技术体系、产业链体系和空间载体体系构成，三者形成相互交织、休戚相关的智能制造复杂系统，牵一发而动全身。智能制造技术体系涉及基础共性技术与标准、智能装备技术、工业互联网技术和工业软件技术；产业链体系涉及智能制造装备、智能制造系统解决方案和工业软件；空间载体体系涉及设备层、车间层、工厂层、企业层和网络协同层，是多种先进技术的集成和融合。基础共性技术与标准是智能制造的底层支撑，涉及基础性和通用性技术。智能装备技术关注自动化技术、传感技术和控制技术等在装备产品上的高度集成和创新融合，工业互联网技术涵盖了智能传感控制、软硬件、新型工业网络和工业大数据平台等信息技术要素。而工业软件技术则是用于工业领域中各类设计、制造、管理、控制、优化和数据分析等过程的计算机软件技术。

基于智能制造技术庞大而多层次的复杂体系构成，技术单点突破往往受到产业链上其他环节技术积累和技术瓶颈的限制；智能制造关键核心技术创新面临诸多挑战，这些挑战不仅源于技术本身的复杂性，还与国际竞争环境、产业链整体能力和生态位等多种因素相关。更重要的是，复杂技术系统创新在某些情况下具有非线性、非连续性特征，单点技术突破在产业链断链情况下通常难以实现，某些情况下，即使单点技术能够突破也难以直接带动智能制造系统的整体提升，需要综合考虑各种技术的系统集成和生态耦合效果。只有各子技术之间实现了生态适配和功能耦合，才能实现整体系统的良好运转，这就要求智能制造关键核心技术国产替代的未来方向不应局限于单项技术上的“竞争性替代”，而应着眼于构建复杂技术体系的“多维协同”替代逻辑。例如，大飞机的研制过程需要大量工业软件，而我国航空设计单位在设计建造飞机时，严重依赖国外的专业软件。实际上，中国航空设计软件的起步几乎与国外同步，20世纪80年代，中国623所就曾开发了用于飞机结构设计的“航空结构分析软件”（HIJF），性能与当时美国的NASTRAN相差无几，但是该软件开发后仅限研究团队内部几人使用，国有科研单位与飞机制造企业之间缺乏协同创新机制，使国产软件缺少持续更新和迭代机会，使用过程存在诸多难点，因此，国内应用市场很快被国外软件垄断。在智能制造领域，当前基础工业软件比如CAD和CAE的顶尖软件大多掌握在欧美国家手中，这对我国高端工业装备制造造成了掣肘，因此，从产业链安全角度出发，智能制造关键核心技术国产替代需要建立在工业软件和智能装备链式耦合创新的基础上。

在当前的国际竞争背景下，智能制造关键核心技术国产替代必然是一个技术相互适配和协同推进的市场化过程，从无到有的前沿技术突破仅仅是第一步，从有到优的大规模市场应用才是关键核心技术自主创新的重点。现有研究认为，“安全”逻辑下的非对称竞争优势构建是推进关键核心技术自主突破的可行战略，强调加强关键核心技术的自主可控程度以防范技术“断链”风险。本文认为，对于智能制造这一新型制造范式来说，未能实现完全自主可控的技术都属于关键核心技术，集中力量攻克“卡点”技术并非单一技术能力提升的问题，而是系统内部技术之间相互适配和系统升级的过程，这是市场化选择、体制化创新和产业生态竞争的共演化结果。因此，后发国家可以从技术组织和制度多维层面寻求复杂技术体系整体跃迁的路径，对制造生产流程和价值链进行重塑，以获得技术系统性升级可能。

（三）智能制造关键核心技术协同性替代

“协同”概念起源于物理和化学领域的非平衡相变过程。在激光理论实验研究过程中，Haken汲取了耗散结构理论营养后首次提出“协同”概念，他指出，“甚至在无生命物质中，新的、井然有序的结构也会从混沌中产生并随着恒定的能量供应而得以维持”，并由此奠定了“协同学”的基本雏形。后续研究将“协同”概念和理论引入经济学和管理学领域，将产品或业务领域的“协同”定义为超附加价值或次可加性成本。在技术创新领域，专利所有权的异质资源互补性可能会产生独特的技术协同效应。技术体系内部的相互关联自然产生协同，Tekic等基于79个国家的定量数据，研究发现深层和浅层技术之间以及深层技术本身之间存在着巨大的协同可能性。实际上，协同性替代作为一种系统性创新还产生于一个重要的创新情境中，那就是技术融合领域。例如，在摩尔定律走向极限的当下，芯片集约化正在向先进封测方向发展，芯片制造和封测的一体化融合趋势越来越明显，追求空间和成本节约的2.5D和3D封装技术对前端芯片制造工艺和平台依赖度很高，这使得像台积电这样的全球制造龙头在先进封装方面具备明显优势，逐渐成为标准引领者。综合而言，本文认为，技术协同创新来自于技术关联效应、异质资源的互补性以及技术融合要求。与企业内部业务协同有所区别的是，在国家战略层面，超附加价值或次可加性成本不应成为技术体系协同创新的首要考虑因素，产业链整体能力提升和产业安全才是协同性替代的首要目标，换言之，协同性替代对于一国产业发展能够产生综合价值效应。

复杂技术体系的关键核心技术系统性突破需要不同子技术之间的“协同”创新，在许多情况下，这种协同在内循环体系中是低效或无法实现的，需要市场主体通过“引进来”和“走出去”寻求高阶耦合机会。“耦合”概念最初起源于物理学，如两个物体之间的引力耦合，或者电磁场和物质之间的电磁耦合，这些耦合关系决定了系统如何相互影响和共同演化。后续研究将耦合拓展至不同领域，强调两个或多个系统、子系统、过程或变量之间的相互影响和动态关联关系。一般物理学意义上的耦合关注两个或少数几个系统的直接交互作用，如两个子系统通过一个输入或输出变量直接相互作用，而产业体系内的耦合则超出了简单的线性关系，强调多个维度之间的非线性、反馈或更复杂的交互，通过多个路径、多个环节或者多个非线性反馈机制将多个子系统、多个层次、多个因素之间的相互影响整合起来。在智能制造领域，我们将技术之间的高阶耦合界定为木桶原理中短板技术不断向上跃升，与系统中相关联的相互竞争的技术中的高层级技术相耦合的过程。面向高阶耦合的协同性替代，是产业链整体技术水平不断提升的过程，而非简单的低水平重复和向下兼容。基于这一特征，智能制造关键核心技术国产替代不仅需要考虑技术协同创新，还需要通过高阶耦合机会提高智能制造系统性能上限。在存在国际技术限制的情况下，高阶耦合通常不能实现全球范围内的技术要素整合，而只能在相对受限的范围内实现子技术体系之间的耦合，即技术流动约束下的适应性耦合，例如DeepSeek在难以获得最先进GPU芯片情况下通过创新技术路线和开源策略，实现了模型开发技术与非最优芯片的适应性耦合。在此基础上，芯片产业技术和云技术通过与DeepSeek大模型之间的高阶耦合可以实现加速迭代，从而实现整个智能产业体系的升级。

在纯粹竞争环境下，技术变革是群体非合作博弈的结果，市场中众多行为主体存在目标的多样性和非一致性，而国家战略层面的国产替代要求对产业链协同进行治理，并在一定程度上实现社会性成本的内部化。智能制造关键核心技术国产替代不仅仅是单一技术层面的“竞争性替代”，更是复杂技术体系高阶耦合的“协同性替代”。基于系统论，“协同性替代”强调通过对不同技术元素、体系或系统的创造性整合，发挥复杂技术体系的系统耦合效应和超附加价值效应，以复杂技术体系协同创新促进产业链整体技术跃迁来打破国外单点技术封锁。复杂技术体系强调一组行动者在特定技术领域同频互动，促进新技术或新产品变体的产生、传播和利用。复杂技术体系的系统耦合效应和超附加价值效应通过不同技术体系之间的正反馈强化，形成具有更高效率、更强创新能力和更广泛适应性的技术体系，从而实现对传统技术或依赖全球分工合作获取的关键核心技术的有效替代。这种新技术体系不仅体现在技术层面的融合与创新，还涉及产业链、创新链、价值链等多个维度的耦合、协同与重构。

智能制造关键核心技术“协同性替代”具有两方面内涵：一是智能制造关键核心技术“协同性替代”基于单点技术能力积累，经由系统耦合效应和综合价值效应发挥作用实现产业链系统性升级。系统耦合效应强调在复杂技术体系中，子技术之间通过相互适配，产生互相引致创新和循环强化效应，进而促进系统全局的优化和创新，例如，产业链上多环节技术的协同可以产生新的技术路线，从而促进“卡脖子”技术的解决。综合价值效应不仅关注某一技术的先进性和前沿性，更注重技术之间的协同和互补所创造的超越技术总和的价值效应，例如，技术标准的形成、实施以及自主产业生态的形成。二是智能制造关键核心技术“协同性替代”需建立在开放合作的基础上，强调国内企业基于产业链双向嵌入和生态体系开放寻求高阶耦合机会，这是提升产业链全球竞争力的关键。这要求企业以全球视野构建产业链合作网络，在全球范围内实现产业链延伸和资源整合，集聚不同形态的专业知识和技术资源，参与、引领技术标准和开放接口协议，引领新的产业生态形成。换言之，从技术角度而言，协同性替代不是纯粹的全系统的“国产”替代，而是为突破“小院高墙”技术封锁，在开放合作基础上寻求推进产业创新的系统性解决方案。

二、关键核心技术“协同性替代”的国际经验

从技术发展史来看，重大技术变革导致了全球经济社会变迁，同时，世界政治经济秩序和竞争格局的演变也为技术变革在某些地区发生创造了条件。日本和韩国在这一演变过程中抓住了半导体产业国际转移的机会窗口，通过划时代产品的市场拉动、跨产业产品层面的创新协同和产业链内部的技术协同，实现了半导体关键核心技术突破和“协同性替代”，并在产业链中占据重要位置。一方面，日本和韩国在不同时期经历的技术赶超和“本地替代”过程，都是成功推进“协同性替代”的结果；另一方面，它们在技术竞争过程中出现的部分技术优势的相对式微，也是由于在“协同性替代”之后未能坚持技术高阶耦合而产生了技术衰落。

（一）日本基于共性技术突破的半导体全产业链“协同性替代”

日本从1950年开始研究半导体管。1953年，索尼的前身东京通信从美国西屋电气引入晶体管技术。经过30多年的发展，1986年，日本半导体产品占全球市场份额达到46%，超越美国成为第一大半导体生产国。20世纪90年代，日美贸易摩擦加剧，同时日本半导体错过了PC及互联网发展机会窗口，导致其全球竞争地位逐渐下降。短短30年，日本半导体产业全球市场份额从零冲到全球第一，然后又在短短十年间逐渐下降，从1988年顶峰的52%下降至1999年的28%。1989年，十大半导体制造商中有六家是日本公司，但到2000年，只剩下三家。从技术赶超中“协同性替代”的视角来分析，日本半导体产业的兴衰史值得深思。

一方面，日本抓住划时代产品机会窗口推进链式协同，通过创新性推出一系列划时代产品并推向全球进而拉动上游技术的突破式创新。第一个划时代产品是收音机。20世纪50年代，基于从美国贝尔实验室购买的晶体管技术，索尼发布了改良后的晶体管收音机TR-55，晶体管的应用替代了传统的真空管，推出了世界上最小的晶体管收音机。晶体管收音机TR-55的问世，标志着电子产品小型化和便携化的一个重要突破，也为后来的消费电子产品革命奠定了基础。晶体管收音机之战，索尼在技术上没有先发优势，但是通过重视技术学习及应用，通过规模化生产降低成本，1969年日本成为最大的晶体管生产国和出口国。随着晶体管在电子产品中的普及，对更高效、更低成本的半导体技术的需求也随之增长。日本半导体企业在电子产品生产中，不仅掌握了晶体管的生产技术，还推动了集成电路（IC）、微型化封装和电池管理技术的发展。后续日本将芯片应用于其他电子产品，种类繁多的划时代产品相继问世，后端产品功能的日益健全，进一步拉动日本半导体产业的发展壮大。第二个划时代产品是电子计算器。20世纪70年代，随着大规模集成电路的发展，卡西欧意识到：采用大规模集成电路技术打造的小型计算器，相较于商用台式计算器，拥有更广泛的潜在用户群体，或能演变成如同半导体收音机那般普及的个人便携工具。基于对市场需求的精准把控，卡西欧与日立合作研发小型电子计算器。在经历了多次技术攻关和产品测试后，1972年，卡西欧推出第一款使用芯片的个人计算器，该计算器迅速在市场上引发轰动，发售10个月便突破100万台，成为了办公和个人使用中不可或缺的工具。这一划时代产品不仅广泛应用于商业、金融和工程领域，也开始进入家庭市场，掀起了“个人用品化”潮流。在计算器热销带动下，终端产品替代同时引致了前端芯片技术的进步，日本IC生产企业加大了对技术研发的投入，推动了日本半导体产业的快速发展，日本IC产量再次超越美国。

另一方面，日本通过组建协同创新组织攻克共性技术，实现系统性核心技术突破和国产替代。日本半导体的技术赶超，是共性技术突破基础上的全产业链复杂技术协同过程。从早期的光刻机、刻蚀机到后来的离子注入机、化学气相沉积（CVD）设备等，日本企业持续不断地通过技术协同性突破，为健全日本半导体产业链提供了坚实的基础。其一，日本通过成立“共同研究所”联合体攻关关键专用设备，基于VLSI项目突破先进制程存储芯片关键核心技术；成立共同实验室，形成针对IC专用设备和存储芯片技术攻关的联合开发体。存储芯片作为信息技术的核心组件，承载着海量数据的存储和处理功能，IC专用设备通过工艺节点的缩小以满足更小特征尺寸的需求。日本构建企业、政府、高校三方通力协作的研发体系，组建了三支遵循不同技术路线的队伍，严格精确控制薄膜的厚度、成分和微观结构，确保芯片的存储和读取性能，满足了存储芯片的高密度和可靠性要求。通过共性技术攻关基础上的IC专用设备和存储芯片的复杂技术体系协同，日本及时抢占了新一代关键设备和存储芯片这个制高点，瞄准工业控制和消费类电子这两个市场空档，在国际市场奠定了可与美国比肩的半导体强国地位。其二，日本通过设备、材料和晶圆加工三个半导体环节的技术体系协同，在构建完整半导体产业链基础上，凭借DRAM、SRAM、通用逻辑电路等领域的技术领先，迅速渗透美国市场并完成产业链升级和竞争力提升。基于共性技术研发和共享，以尼康和佳能为代表的光刻机设备企业，以东京应化和JSR为代表的光刻胶企业，以信越化学和胜高为代表的硅晶圆企业，以东芝、日立和日本电气为核心的内存芯片等半导体企业，共同构成了半导体产业链复杂技术协同体系。设备、原料和芯片制造商之间通过建立合作关系，形成技术共享与资源整合的网络；整个产业链各个环节之间形成紧密技术联合体，确保技术的无缝衔接和信息的快速传递。芯片设计企业与光刻胶、掩膜版等原材料供应商以及芯片制造商之间建立长期的合作关系，共同研发适应先进制程需求的新材料、新工艺和新设备。通过加强光刻机、光刻胶和掩膜版等设备与材料之间的紧密配合，确保芯片的线宽和精度。基于复杂技术体系协同促进了材料、设备、制造、封测全产业链系统升级。

然而，由于日本没有将存储芯片技术与最新的划时代产品进行协同，使半导体产业丧失了高阶耦合和向上演化的机会窗口，陷入路径依赖和路线锁定，错过了PC时代，导致日本半导体产业竞争力相对下降。日本企业在存储芯片技术上虽然具有一定的优势，但未能将其与划时代产品或技术进行有效的协同创新。例如，在PC时代，存储芯片需要与CPU、主板、操作系统等更好地适配，以提高计算机的整体性能。美国的英特尔、微软等公司迅速占领了PC产业的核心地位，而日本的半导体企业未能充分认识到个人计算机市场的巨大潜力，仍然将重点放在大型计算机用的DRAM等存储芯片的生产上，没有将存储技术与PC运算技术、操作系统、软件等产业进行深度整合和更深层次的技术协同，导致其存储芯片在PC市场中的应用受到限制。相比之下，韩国的三星电子等企业则通过加强存储芯片与其他产品的协同创新，不断提高产品竞争力，逐渐在存储芯片市场中占据了主导地位。

（二）韩国PC产品拉动的存储芯片与元器件技术体系的“协同性替代”

韩国半导体产业发展远在日本之后，但是韩国利用电脑内存升级机遇，实现了在集成电路产业的机会赶超。

一方面，PC产品的市场拉动了韩国半导体产业兴起。20世纪80年代末，微软的Windows系统与英特尔的x86微处理器广泛普及，促使个人电脑广泛进入家庭与办公场所，成为日常工作和娱乐不可或缺的设备。伴随着个人计算机兴起，动态存储内存芯片DRAM作为储存数据的半导体器件，具有速度快、容量大、损耗低等特点，被广泛应用于各种电子设备中。借此契机，韩国的三星和现代等半导体巨头，凭借其DRAM技术的领先性和成本优势，跃升为全球个人电脑市场的核心供应商，与美国巨头微软和英特尔共同构成了“Wintel+韩国”的合作框架，在个人电脑市场占据了主导地位。与此同时，互联网的蓬勃发展也为存储芯片开辟了全新的市场应用领域，如网络服务器、云计算、大数据处理等。韩国的半导体企业敏锐捕捉到这一趋势，相继研发推出了同步动态随机存储器（SDRAM）、双倍数据速率同步动态随机存储器（DDR SDRAM）以及闪存等一系列新型存储产品，有效满足了互联网对高速、大容量、高稳定性存储解决方案的需求，为互联网技术的快速进步提供了坚实的硬件支撑。韩国形成了以三星、海力士等大型企业为核心，众多中小企业配套协作的产业格局，这种产业协同模式使得韩国半导体产业能够高效整合资源，实现从芯片设计、制造到封装测试等环节的全产业链发展。

另一方面，韩国通过产业链内存储芯片和元器件复杂技术体系协同，并将其与PC市场结合，实现了集成电路的技术赶超。无论是1971年三星实现半导体自主生产，还是1983年三星成功地研制出64Kb的DRAM，或是1992年三星成功地研制出世界上最先进的DRAM产品——4MB，一举成为全球第一，都表明存储芯片的持续技术突破使韩国半导体产业在全球产业链分工中占据重要地位。后续韩国凭借技术优势占据了PC存储芯片市场的主导地位，并随着需求的变化推出SDRAM、DDR SDRAM以及闪存等新型存储产品，保持并巩固了半导体产业的领先地位。在存储芯片取得重大突破的同时，为了摆脱对国外元器件（尤其是关键性元器件）的依赖，韩国政府强调要加强元器件自产能力，“六五”期间（1987—1991）投资了40亿美元攻关元器件核心技术。元器件是半导体产业链的重要组成部分，在集成电路中发挥着信号处理、能量转换和储存等核心功能。存储芯片龙头企业的聚集为关键元器件创造出强大需求，倒逼技术体系协同配合产生协同效应。关键元器件企业SK Siltron依靠财团强势整合资源以发挥集团内部协同效应，与下游三星电子和SK海力士等存储芯片企业形成硅晶圆协同产业链，收购美国杜邦公司SiC晶圆部门后，建成了韩国首条碳化硅SiC全产业链。下游芯片制造商的强大，带动了韩国上游硅半导体的关键元器件——硅晶圆的技术进步和发展。硅晶圆行业的强大也离不开其上游供应链的整体发展，比如多晶硅料、研磨料、金属表面处理剂、拉单晶设备、切割设备、抛光设备、检测设备等。元器件硅晶圆生产企业与上游的材料、设备供应商建立持股和合资等多种合作方式，以确保原材料供应的稳定性和设备技术开发的保密性。

基于PC产品的市场拉动和产业链内部技术协同，韩国半导体取得重大突破并占据产业链重要位置。面对美国和日本的打击，韩国通过跨产业产品层面的协同创新来寻求突破路径。一是通过与消费家电终端设备厂商（如LG、三星）紧密合作，韩国半导体企业在芯片设计上更加注重智能化和互联功能。智能电视、冰箱和洗衣机等智能家电产品对强大的计算能力和连接能力的需求，助推芯片厂商开发具备更高数据处理能力、更强连接性能的处理器和通信芯片。二是韩国半导体企业与汽车制造商密切合作，开发用于高级驾驶辅助系统（ADAS）的传感器芯片和处理器，以及用于车内娱乐系统的高性能显示驱动芯片。通过跨行业的产品协同创新，韩国提高了芯片的存储密度、读写速度和耐用性，满足了数据中心对存储设备的高要求，系统级芯片（SoC）和嵌入式多媒体卡（eMMC）等成为推动服务器、超算和企业存储市场发展的重要力量，抵挡住了美日对韩国半导体产业的打击，从低迷和困顿中重新站起，继续探索关键核心技术突破之道。

（三）日韩经验总结

日韩两个国家的技术赶超与“本地替代”经验提供了智能制造关键核心技术国产替代的三点启示：

一是这两个国家在“赶超战略”指引下，充分发挥政府和企业的作用，实现半导体技术赶超和“协同性替代”。日本和韩国赶超战略的“协同性替代”呈现出不同的特征，从而深刻影响其参与全球技术竞争的方式。日本通过“有机开发机制”和“整合推进机制”的技术攻关“举国体制”，推动半导体产业链构建和技术体系协同，健全法律体系促进技术创新保护和共享之间的平衡，联合五大芯片和电脑企业实施VLSI计划，突破共性技术；韩国历史上的被殖民经历使其高度强调自主发展和技术自立，选择与逻辑芯片相比技术复杂度较低的存储芯片为切入点进入半导体领域，在存储芯片领域持续不断突破关键核心技术，强调芯片技术与潮流性产品的协同创新。从对外层面来看，日本和韩国的赶超战略强调技术保护。一方面制定严格的知识产权保护制度，防止本国先进技术被外部势力无偿获取或滥用；另一方面实施技术出口管制和外资并购审查等措施，限制敏感技术外流，确保国家在技术领域的核心利益不受损害。从对内层面来看，协同性替代强调关键核心技术的加速突破。一方面制定关键核心技术突破计划，设立专项基金，建设科研基础设施和平台，通过政策支持和法律保护加快技术突破；另一方面改革科研体制机制，完善科技创新政策体系，激发企业和科研机构的创新活力，推动形成产学研用紧密结合的协同创新体系。基于技术创新能力培育和积累，日本和韩国的“协同性替代”充分体现为复杂技术体系协同。日本强调共性技术突破上的半导体产业链技术体系协同，韩国则关注存储芯片和元器件技术体系协同，两个国家均通过复杂技术体系协同完成技术赶超和高端价值链嵌入，同时共同证明了这样一个命题：技术突破和赶超往往通过标志性产品来牵引，而产品创新和国产替代背后是技术创新能力的培育积累和复杂技术体系协同。

二是成功的复杂技术系统关键核心技术国产替代是不断向上耦合的过程，也是非线性的技术能力提升过程。技术能力体现为产品开发的阶梯式或循环式过程。阶梯式以一个重大产品的创新为标志；循环式则强调对既有技术和产品的持续迭代过程。因此，技术—产品范式成为理解智能制造关键核心技术国产替代底层技术能力积累的战略分析工具。日本和韩国关键核心技术本地替代的表面是标志性产品的面世和突破，如日本DRAM存储器的攻关突破，韩国成立研发实验室专注双极型和金属-氧化物-半导体研发，但我们不能忽视日本DRAM存储器攻关突破之前的“企业—实验室—研究所”VLSI计划，韩国双极型和金属-氧化物-半导体研发成功之前的基础奠定和技术引进消化，这些都是两国推动技术向上耦合的过程。

三是通过制度建构明确创新网络协调者角色以推动产业链升级和价值链攀升，是关键核心技术国产替代的核心要义。技术创新协作网络通过构建开放共享创新生态，促进技术创新扩散以及增强产业链稳定性和抗风险能力，来推动产业链升级和价值链攀升。一方面，开放共享创新生态中的企业通过共享技术信息、研发资源和创新成果，加速创新成果在产业链上下游之间的快速扩散，推动智能制造产业链技术升级后的关键核心技术突破。另一方面，产业链协同的关键核心技术国产替代可以从根源上打破国外技术封锁，避免了某一“卡脖子”技术造成的脱钩断链风险，为智能制造关键核心技术国产替代提供有力保障。两个国家在半导体技术追赶中均通过制度建构强化了创新网络协调者角色，如日本通产省的VLSI研究计划将相互竞争的企业组织起来共同研发，构筑了完整且强大的半导体产业链；韩国以韩国电子技术研究所为协调者，将三星、LG和现代公司组成产业联盟来重点突破4Mbit DRAM，同时促使SK Siltron、SK海力士与三星电子协同创新，建成韩国首条碳化硅SiC全产业链。因此，在智能制造关键核心技术国产“协同性替代”过程中，强化创新网络协调者功能对于协同机制落地至关重要。

三、推动我国智能制造关键核心技术协同性替代的具体思路

（一）以协同创新思维重塑创新激励制度和产业链治理机制

总体而言，关键核心技术突破的组织模式需要与制度情境、特定产业的战略地位、产业组织结构以及技术类型相适应，政府发挥作用的边界应视这些因素的变化而调整。智能制造关键核心技术具有“战略需求锚定”和“创新主体广泛”的创新特征，对其进行攻关突破和协同性替代需要激发和保护市场中海量企业的自发创新动能，同时发挥新型举国体制的组织协调和资源配置优势。应强化国家科技战略力量支撑，突破现有体制能力范围，探讨“政府—市场”二元作用下的资源配置与合力攻关机制。一是打造与智能经济相适应的“智慧政府”，在智能制造关键核心技术国产替代的顶层设计、科学规划和统筹布局方面强化治理创新，引导创新资源向关键技术领域汇聚，确保持续的基础研究投入和共性技术攻关资源保障；二是充分发挥国有企业在国产替代牵引和创新组织协调方面的制度优势，强化国有企业产业链长使命担当和融通带动功能，强化产业链上下游融通、左右链协同，实现全链条升级和协同创新；在产业链中因“市场失灵”导致创新者缺位时及时补位，化解关键核心技术协同创新中的短板制约，增强产业链韧性和稳定性。例如，对于芯片涉及EDA工具这类短期研发投入大而市场收益小的关键技术，需要国有企业在协同性替代中承担“原创技术策源地”功能。三是以攻关项目凝聚创新联盟，充分调动高校、企业、科研院所等创新主体参与，搭建开放共享创新平台，加速科技创新要素的汇聚与高效整合，以人才和数据中心为纽带推动协同创新进程，充分发挥不同主体的技术与资源优势，形成智能制造关键核心技术国产替代的创新合力；创新科研项目组织方式，强化龙头企业在创新联盟中的牵引和协调作用，提升高校和科研院所科研成果转化效率，以科学评估提升创新成果产出质量。强化重大专项的牵引作用，集中力量解决关键核心技术的“卡脖子”问题。

（二）夯实智能制造复杂技术体系内部耦合和协同创新底层工作以形成攻关合力

智能制造关键核心技术国产替代的关键在于复杂技术体系的内部耦合与协同。智能制造技术体系涵盖了基础共性技术和标准、智能装备技术、工业互联网技术和工业软件技术等多个关键技术领域，具有攻关机制复杂性和突破过程系统性的创新特征，需要以非线性方式循环迭代技术创新活动。这些特征决定了智能制造关键核心技术国产替代，需要技术体系或产业链不同环节的实质性整合与协同攻关，通过多次快捷反馈迭代以发现并解决技术体系中存在的问题和瓶颈，确保国产替代的适配性、精准性和前沿性。一是引导创新协调者对产业链关键核心技术进行梳理并建设产品—技术数据库，形成产业技术图谱和创新资源图谱，为产业内协同创新打好基础。二是加强智能制造标准体系建设，降低技术耦合与协同的难度和成本，提高整个产业链的协同效率。加快制定和完善智能制造领域的基础性、通用性、关键性标准，构建覆盖全生命周期、全产业链的智能制造标准体系，注重标准体系与智能制造实践的结合，确保标准具有可操作性和行业适配性。通过技术模块间的深度融合、跨领域的协同创新、多层次的生态系统建设以及灵活高效的动态调整机制，可以形成智能制造领域的攻关合力。三是加快推进全国统一大市场建设，在项目招投标和数据基础设施建设等方面，破除各种阻碍资源流动和创新合作的壁垒，在关键核心技术攻关方面形成全国一盘棋，避免资源浪费和重复建设。

（三）基于产业链整合构建关键核心技术国产替代的链式分工协作体系

智能制造关键核心技术攻关和国产“协同性替代”的核心着力点在产业链升级，产业链反映了不同企业因生产需求而形成的利益联合体和合作竞争链条。每个合作竞争链条上链接了承担不同产业任务和功能的创新主体，以产业链升级为目标的链式分工合作体系健全，是智能制造关键核心技术“协同性替代”的关键。一是立足国内大循环，优化“智能制造装备—智能制造系统解决方案—工业软件—智能工厂”的智能制造产业链布局，强化产业链上下游延伸、左右链配套，形成上下游企业、行业内外合作的良性生态，促进原材料供应、设备制造、系统集成和终端应用的紧密协作，实现资源的优化配置和信息的高效流动，实现全链条协同创新。二是推动智能制造产业链、创新链、技术链深度融合。通过产业链内部的持续优化与重组，识别关键技术节点，对分散的基层技术进行革新，将原本独立的企业通过整合、协同、增值处理及合作策略联结起来，构建以核心关键技术为节点，基层技术为合作基石，企业间合作链条为桥梁的产业链架构，实现基于产业链动态升级的产业链、创新链、技术链融合。三是优化智能制造关键核心技术的产业链布局与结构调整，增强产业链韧性、抗风险能力和稳定性。基于智能制造关键核心技术国产替代的产业链视角，对各环节和节点进行重新调整布局，畅通信息流、资金流和技术流的流通渠道，增强中西部和东北地区对产业转移的接纳、提升能力，促进形成东中西部产业有序转移与梯度发展的新格局，提升我国产业链与供应链的稳定性和完整性。

（四）以高水平对外开放寻求高阶耦合机会，提升智能制造关键核心技术上攻能力

高阶耦合为智能制造关键核心技术突破和国产替代提供了新的思路与方向。智能制造背景下的耦合不仅仅是技术的简单对接，更强调技术、人才、资本和市场的多重结合以及全球范围内的资源互补和能力提升。智能制造关键核心技术“协同性替代”的过程不是闭门造车，而是基于开放合作的“引进来”和“走出去”，发现和寻求高阶耦合机会，打破产业间壁垒，促进产业链上下游企业的深度融合与协同创新。一是用好国内国外两种资源和两个市场，通过实施重大技术攻关工程、建立国家级创新平台和科研联合体等，构建具有自主可控能力的国内产业链体系，以国内产业链为基础，积极融入国际中高端产业链，加强与国际高端产业链领域的深度合作，共同构建具有互补性的产业生态系统。建立健全产业链风险预警机制，对国内外产业链的运行状况进行实时监测与分析，及时发现并化解潜在的脱钩断链风险，确保国内产业能够充分利用国际市场资源，同时保持对国际市场的稳定供应，加强国内外市场的互联互通。二是构建全球视域下的开放式创新平台，积极与国外拥有先进智能制造技术的企业开展合作，通过技术引进、联合研发等方式，实现资源共享和技术互补。寻求与有专利技术的外部组织达成技术转移协议，通过获取技术授权提升自身技术水平。三是通过技术并购和对外投资获取国外先进技术、知识和资源，通过引进消化吸收和二次创新，转化为弥补国内产业短板的系统解决方案。协调利用外资和对外投资的关系，既要积极吸引外资，通过全球化的资源配置促进互利共赢，也要鼓励和支持有实力的企业“走出去”，参与国际竞争与合作，在全球范围内获取新的市场、技术和资源，强化由低附加值的环节向高附加值环节迈进的向上能力培育。

（五）创新人才激励机制有效保障国家技术战略执行

创新型人才是关键核心技术突破的力量源泉。智能制造作为复杂技术系统，其关键核心技术创新和赶超涉及创新链、产业链、资金链的各个环节，要集中力量打好关键核心技术攻坚战，需要围绕基础研究和关键共性技术、前瞻技术、战略性技术突破来合理配置资源，组建攻坚团队，尤其是在对非对称技术和杀手锏技术进行突破式攻关时，需要充分发挥战略科学家和工程师型企业家的技术预见能力、市场判断能力。面向关键核心技术攻关，应优化国有企业领导人遴选机制，让专业的人做专业的判断，提升企业在当前情境下的战略应对能力。针对“卡脖子”技术，设立科技创新和成果转化专项基金，鼓励战略科学家和工程师进行团队合作，激活现有创新平台资源，提升创新效能。建立科学的激励机制和评价体系。涉及关键核心技术的应用研究具有高度不确定性，因此，在多线并行布局攻坚型研究的同时，应建立以信任为基础的人才使用机制，在科研项目评价中设置容错机制，为科研人员提供宽容、宽松的科研环境。构建充分体现知识、技术等创新要素价值的收益分配机制，鼓励各类所有制企业实施员工持股计划，激发经理人员和业务骨干创新创业热情。面向“卡脖子”技术攻关，建立行业性企业帮扶机制，在一些企业家面临融资困难、法律纠纷等问题时，提供必要的帮扶和社会化响应，解除企业家后顾之忧。

注释从略，请参阅期刊纸质版原文

刘建丽.协同性替代与高阶耦合：智能制造关键核心技术系统赶超新路径[J].北京师范大学学报(社会科学版),2025,(03):130-140.