專利家族視角下技術(shù)演化路徑依賴研究
——以光刻技術(shù)為例

楊 武，陳 培，Gad David

(北京科技大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院，北京 100083)

0 引言

美國以貿(mào)易戰(zhàn)為開端對我國關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)技術(shù)路徑形成鎖定[1-2]，使我國自主創(chuàng)新能力薄弱、關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人的問題浮出水面。例如，在光刻機制造領(lǐng)域，荷蘭阿斯麥(ASML)、德國蔡司(Zeiss)、韓國海力士(Hynix)公司組建技術(shù)研發(fā)合作聯(lián)盟；阿斯麥與股東英特爾(Intel)、臺積電(TSMC)和三星(SUMSANG)形成緊密的利益共同體，其45nm以下高端光刻機設(shè)備占據(jù)高達80%以上的市場份額[3]，從而形成技術(shù)壟斷。受自身創(chuàng)新資源的約束，作為跟隨者的后發(fā)企業(yè)受領(lǐng)先企業(yè)制約，技術(shù)突破往往面臨較多困境。我國芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展對外依賴性強[4]，尤其是對阿斯麥聯(lián)盟產(chǎn)品和技術(shù)有較強依賴。我國后發(fā)優(yōu)勢戰(zhàn)略體現(xiàn)出較強的路徑依賴性特征，突出表現(xiàn)為在追趕過程中陷入“引進—落后—再引進—再落后”的惡性循環(huán)。當(dāng)前，國際競爭日趨激烈，厘清技術(shù)路徑演化主體、階段特征與科學(xué)內(nèi)涵，尋求路徑依賴突破已成為亟待解決的戰(zhàn)略性問題。技術(shù)軌道的存在決定企業(yè)技術(shù)演化方向,從技術(shù)軌道出發(fā)把握路徑依賴特征更能揭示技術(shù)發(fā)展本質(zhì)[5]。

早期，Arthur等[6]、David[7]研究技術(shù)創(chuàng)新過程中的路徑鎖定現(xiàn)象，將其稱為技術(shù)創(chuàng)新路徑依賴。當(dāng)某一主導(dǎo)技術(shù)依賴于當(dāng)前技術(shù)以及相關(guān)人力、設(shè)備時，便會形成路徑依賴，技術(shù)軌道積累是形成路徑依賴的主要原因。現(xiàn)有學(xué)者對路徑依賴、路徑演化進行了積極探索[8-9]，但多以定性研究為主，存在與實踐脫節(jié)的問題，對技術(shù)演化過程中的路徑依賴缺乏有效解釋。因此，有必要對技術(shù)路徑動態(tài)演化過程進行考察，結(jié)合技術(shù)背景和路徑依賴特征，深入探討技術(shù)主體對各階段技術(shù)路徑的作用機制。另外，現(xiàn)有研究多對技術(shù)主路徑進行分析，集中探討技術(shù)領(lǐng)域核心主題[10]、技術(shù)演進路徑[11]及衍生路徑[12]，但主路徑研究方法仍有局限，尤其夸大了對規(guī)模較大專利家族的技術(shù)依賴，忽視了專利家族自引的干擾，未揭示技術(shù)路徑演化規(guī)律以及不同技術(shù)主體所發(fā)揮的作用。

基于此，本研究對技術(shù)主路徑進行修正，從專利家族視角消除干擾，并以光刻技術(shù)為研究對象論證該方法的準(zhǔn)確性和有效性，通過闡釋技術(shù)路徑動態(tài)演化過程中的路徑依賴，厘清光刻技術(shù)創(chuàng)新過程、更替過程和技術(shù)知識積累過程，對于突破西方發(fā)達國家核心技術(shù)封鎖具有重要現(xiàn)實意義。

1 理論基礎(chǔ)與研究綜述

1.1 技術(shù)軌道與路徑依賴

企業(yè)技術(shù)發(fā)展路徑總是包含于特定技術(shù)軌道之中，技術(shù)軌道反映某一技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展方向和內(nèi)在規(guī)律[13]。技術(shù)軌道的形成受技術(shù)、社會、經(jīng)濟等因素的影響[14-15]，由于早期技術(shù)會對后續(xù)技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生影響，因此技術(shù)軌道具有路徑依賴性[16]。David[17]認為，如果不受外部因素影響，系統(tǒng)會一直按照“意外事件”方向發(fā)展。不同領(lǐng)域?qū)W者均認為路徑依賴是一種動態(tài)隨機演化過程，且具有技術(shù)方向鎖定性特征[15]。因此，從技術(shù)軌道角度研究路徑依賴有助于理解技術(shù)發(fā)展的本質(zhì)[18]。技術(shù)發(fā)展是以路徑創(chuàng)造和路徑依賴為基礎(chǔ)的持續(xù)動態(tài)演化過程，包括路徑生成、路徑依賴與鎖定、路徑分化3個階段[19-20]，如圖1所示。

圖1 技術(shù)路徑動態(tài)演化過程Fig.1 Dynamic evolution process of technology path

新技術(shù)路徑的產(chǎn)生往往源于偶然小概率事件的觸發(fā)或有意而為的創(chuàng)造。在技術(shù)發(fā)展初期階段，市場上存在許多競爭主體，市場競爭格局并不明朗；進入穩(wěn)定發(fā)展階段，自我強化機制使技術(shù)呈現(xiàn)出路徑依賴和鎖定特征，但這并不意味著這條路徑會一直持續(xù)下去，鎖定只是暫時均衡狀態(tài)，路徑發(fā)展仍存在諸多可能[21]。如由技術(shù)、市場或制度重大變革所導(dǎo)致的路徑分化，表現(xiàn)為路徑消解、偏離和突破[20]。路徑消解是指舊路徑被新路徑取代而自然消亡的過程；路徑偏離是指利益相關(guān)者的漸進性創(chuàng)新過程，他們往往抵觸突破性變革，僅從內(nèi)部實現(xiàn)自我轉(zhuǎn)變；路徑突破是指依靠外力打破原有路徑依賴。相比于路徑消解，路徑偏離和路徑突破更傾向于行為主體有意識的建構(gòu)，屬于不同程度的路徑創(chuàng)造[20]。技術(shù)演化是一個復(fù)雜的動態(tài)過程，要打破路徑依賴，需要結(jié)合技術(shù)背景和階段特征清晰展示路徑依賴形成過程。本研究通過對光刻產(chǎn)業(yè)技術(shù)路徑演化階段進行識別，探討其在不同技術(shù)演化階段的最優(yōu)路徑選擇。

1.2 專利家族

專利家族是指不同國家申請的相同或類似專利集合，即同一項技術(shù)創(chuàng)新的后續(xù)發(fā)明[22]，包括簡單專利族、復(fù)雜專利族、擴展專利族、本國專利族、內(nèi)部專利族、人工專利族等概念。目前，應(yīng)用較為廣泛的是簡單專利族和擴展專利族[23]，歐洲專利局將簡單專利族定義為“一組涵蓋一項發(fā)明的專利文件”，即技術(shù)內(nèi)容相同、專利家族成員專利優(yōu)先權(quán)相同；擴展專利家族是指涵蓋一項技術(shù)專利的集合，即技術(shù)內(nèi)容相似但不一定相同，包含直接或間接優(yōu)先權(quán)關(guān)系[22]。專利家族價值體現(xiàn)在技術(shù)與經(jīng)濟兩個方面：一是專利權(quán)人為維持技術(shù)優(yōu)勢所形成的專利家族；二是專利權(quán)人為保護專利商業(yè)價值和市場競爭優(yōu)勢所形成的專利家族。由于在其它國家申請專利會產(chǎn)生額外成本，因此如果專利權(quán)人愿意承擔(dān)成本以確保技術(shù)發(fā)明市場優(yōu)勢地位，說明這項專利十分重要。專利家族是技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的核心專利，代表領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)主體的核心技術(shù)。以往文獻主要關(guān)注專利家族規(guī)模[23-24]，對技術(shù)路徑演化的探討較少，因此有必要從專利家族角度對核心技術(shù)演進進行分析。相關(guān)研究表明，同一專利家族中的專利往往呈現(xiàn)較高的自引率，對技術(shù)主路徑產(chǎn)生一定干擾[25]，并影響技術(shù)主路徑演化軌跡。

2 光刻技術(shù)發(fā)展與變革

自20世紀(jì)70年代開始，光刻工藝節(jié)點從1978年1.5μm的微米時代進入如今的納米時代[26]。在摩爾定律的引導(dǎo)下，光刻機發(fā)展經(jīng)歷了從20世紀(jì)60年代的接觸式/接近式光刻機，到20世紀(jì)70年代的投影式光刻機，再到20世紀(jì)80年代的步進式光刻機，最后到浸沒式光刻機和EUV光刻機[27]，其性能和產(chǎn)率均得到大幅提升。

在日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)全面崛起的年代，全球光刻制造業(yè)幾乎是日本企業(yè)的天下，其中尼康和佳能是當(dāng)之無愧的巨頭。尼康的衰落始于157nm干式光刻與193nm浸沒光刻之間的技術(shù)之爭。當(dāng)時，荷蘭阿斯麥決定押注浸沒光刻，在2004年生產(chǎn)第一臺浸沒式光刻機，率先搶占市場，并先后奪下IBM和臺積電等大客戶訂單[28]，尼康則晚了半步。又如，為突破65nm工藝節(jié)點，英特爾公司傾向于選擇EUV方案，于是早在1997年其便與美國能源部牽頭，集合摩托羅拉、AMD、IBM、英飛凌以及美國三大實驗室組成EUV LLC戰(zhàn)略聯(lián)盟，大力推進EUV技術(shù)研發(fā)[28]，為日后EUV光刻技術(shù)突破奠定了重要基礎(chǔ)。由于技術(shù)軌道具有累積性，頂尖光刻機制造幾乎被發(fā)達國家所壟斷，后發(fā)國家或企業(yè)想要擺脫技術(shù)路徑依賴、實現(xiàn)技術(shù)追趕與跨越十分不易。

3 研究設(shè)計

3.1 研究框架

為追溯技術(shù)演化發(fā)展趨勢，本文通過識別專利引證網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)主路徑研究框架，如圖2所示。

3.2 研究方法

3.2.1 技術(shù)主路徑

專利承載和記錄了技術(shù)細節(jié)，由專利構(gòu)成的引證網(wǎng)絡(luò)體現(xiàn)了技術(shù)之間錯綜復(fù)雜的關(guān)系，專利轉(zhuǎn)移、繼承與流動關(guān)鍵路徑代表技術(shù)發(fā)展主干和脈絡(luò)[29]。技術(shù)主路徑包含技術(shù)發(fā)展關(guān)鍵節(jié)點及其相互作用關(guān)系，反映知識產(chǎn)生、技術(shù)改進以及新技術(shù)開發(fā)過程[12]。Dosi[29]認為，專利引用路徑在某種程度上代表技術(shù)演化軌道；Batagelj等[30]提出一種增強主路徑分析的顯著性指標(biāo)算法，這些算法包括搜索路徑計數(shù)(SPC)、搜索路徑鏈接計數(shù)(SPLC)、搜索路徑節(jié)點對數(shù)(SPNP)、節(jié)點對投影統(tǒng)計數(shù)(NPPC)，認為SPC方法優(yōu)于其它方法。隨后，許多學(xué)者將其應(yīng)用于技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展軌道[31-32]。

圖2 研究框架Fig.2 Research framework

本文采用SPC算法對引文網(wǎng)絡(luò)進行加權(quán)，SPC 值反映從引用源到引用網(wǎng)絡(luò)所有遍歷該鏈接的次數(shù)，鏈接值越大，表示引用網(wǎng)絡(luò)越重要。本文運用SPC搜索算法提取加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中的全局主路徑，即搜索SPC 總數(shù)最大的路徑。如圖3所示，數(shù)字代表SPC 值，字母代表節(jié)點，實線代表運用SPC 搜索算法提取的全局主路徑，即路徑A→C→E→D→F。

圖3 基于SPC 算法的全局主路徑Fig.3 Global main path based on SPC algorithm

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中心性

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中心性主要包含度數(shù)中心性(Degree Centrality)、中介中心性(Betweenness Centrality)和接近中心性(Closeness Centrality)3個常用指標(biāo)。其中，度數(shù)中心性是指某一節(jié)點鏈接的其它節(jié)點數(shù)，若某一節(jié)點與多個節(jié)點相連說明該節(jié)點具有較高的度數(shù)中心性，即該節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中比較重要[33]。節(jié)點度數(shù)中心性計算公式為：

(1)

度數(shù)中心度是指利用網(wǎng)絡(luò)中與某一節(jié)點直接相連的其它節(jié)點個數(shù)計算節(jié)點網(wǎng)絡(luò)地位，用以反映某一節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的中心位置[34]。因此，本文利用度數(shù)中心度分析專利網(wǎng)絡(luò)中各專利權(quán)人的中心位置。

4 光刻技術(shù)路徑演化過程

4.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本文利用Innojoy專利數(shù)據(jù)庫收集1968-2020年公開的專利數(shù)據(jù)，該專利庫收錄了涵蓋歐洲、美國、日本、中國專利局以及世界知識產(chǎn)權(quán)組織等技術(shù)領(lǐng)先國家和地區(qū)完整的專利信息。光刻技術(shù)迭代速度快、復(fù)雜程度高，包含多種細分制造工藝[35]，簡單的IPC分類或單一關(guān)鍵詞無法完整概括。本文通過對光刻技術(shù)相關(guān)文獻進行梳理，與技術(shù)專家進行交流，選取代表每個細分技術(shù)領(lǐng)域特征的關(guān)鍵詞，構(gòu)建關(guān)鍵詞+IPC分類號檢索式，以保證專利數(shù)據(jù)盡量全面、精準(zhǔn)地覆蓋該技術(shù)領(lǐng)域。在IPC分類體系中，涉及光刻技術(shù)的專利主要包括H01L(半導(dǎo)體器件)、G02B(光學(xué)器件)、G03B(光波裝置、設(shè)備)、G03F(曝光及設(shè)備、半導(dǎo)體器件加工)技術(shù)主題專利族。專利檢索式為：(TI= (lithograph or lithography or microlithograph or photolithograph or photolithography or stepper or scanner or step-and-repeat or step-and-scan) and (mask or photomask or lens or resist or photoresist or duv or euv or extreme ultraviolet)) and (SIC=H01L or G02B or G03B or G03F)。截至2021年1月1日，經(jīng)過專利過濾與剔除等數(shù)據(jù)清洗，本文共獲得有效專利32 693件、Innojoy專利家族16 662條，得到596 188條引證關(guān)系。

4.2 技術(shù)主路徑

圖4繪制了光刻技術(shù)主路徑，用以展示光刻核心專利變化情況，反映光刻領(lǐng)域主導(dǎo)技術(shù)，突出核心企業(yè)不同程度的知識貢獻。頂點大小表示專利重要性(遍歷權(quán)重)，每個節(jié)點表示專利公開號和專利權(quán)人，箭頭表示引證關(guān)系，該技術(shù)主路徑提供了技術(shù)和企業(yè)兩個重要維度信息。從技術(shù)發(fā)展角度，根據(jù)技術(shù)主題，進一步將光刻技術(shù)發(fā)展軌跡劃分為4個階段。在第一階段，由于市場競爭不激烈，各主體重點對市場進行布局，專利家族申請規(guī)模有限，因此不存在對技術(shù)主路徑的干擾；從第二階段到第四階段，企業(yè)專利家族規(guī)模逐漸擴大，市場競爭日趨激烈，專利家族對主路徑的影響越來越明顯。

圖4 光刻技術(shù)主路徑Fig.4 Main path of lithography

4.3 專利家族修正

本研究采用Innojoy數(shù)據(jù)庫提供的簡單同族專利和擴展同族專利，其中擴展專利族是指直接或間接擁有至少一個相同優(yōu)先權(quán)信息的一組專利文獻。表1為專利家族示例，簡單同族包含4個專利，其中US7187503B2、US20050190455A1、US7408716B2是US20070109659A1的延續(xù)，US20070091451A1為該專利家族的擴展同族專利。本文中每個專利家族都以FM為標(biāo)簽，因此該組所有專利都屬于專利家族FM8(標(biāo)記為Zeiss_FM8)。

表1 專利家族示例Tab.1 Patent family examples

由于專利家族的主要目的是限制競爭對手，因此重大創(chuàng)新專利技術(shù)往往通過自引產(chǎn)生高被引結(jié)果[24]，而技術(shù)主路徑的提取主要基于專利引用關(guān)系權(quán)重[11]，由此導(dǎo)致專利家族的影響力被無限放大，忽視了其它技術(shù)主體的作用。因此，本文運用SPC遍歷算法得到全局技術(shù)主路徑，依次比較主路徑專利節(jié)點所屬簡單專利家族和擴展專利家族，利用專利家族ID對專利進行分組，對所屬同一專利家族的節(jié)點進行修正，如圖5所示。

接下來，通過規(guī)范化專利申請人名稱清理專利數(shù)據(jù)，如ASML HOLDING N.V.公司與ASML NETHERLANDS B.V公司同屬于ASML公司，因此本文將其標(biāo)記為ASML。通過比較全局搜索中的干擾主路徑(圖5a)和修正主路徑(圖5b)，將修正合并后的路徑視為主路徑。在專利US20050231814A1之后，US20050190455A1、US7408716B2、US20070109659A1和US20070091451A1均屬于同一專利家族FM8，代表浸沒式光刻折射投影技術(shù)?？梢?，光刻投影物鏡從傳統(tǒng)干式光刻全折射式設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)榻]式光刻折返式設(shè)計[27]。通過觀察發(fā)現(xiàn)，德國蔡司公司在整個技術(shù)路徑中發(fā)揮主導(dǎo)作用，說明該公司在此階段作出了重要貢獻。

圖5 專利家族修正路徑Fig.5 Patent family amendment path

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，專利家族自引用量日漸增多，由此產(chǎn)生干擾。由于干擾專利屬于同一專利家族，因此可通過修正產(chǎn)生新全局主路徑，如圖6所示。表2展示了主路徑中不同階段專利家族的關(guān)鍵信息。

圖6 全局主路徑Fig.6 Global main path

表2 主路徑專利家族Tab.2 Main path patent families

第一階段(1980-1996年)，步進式光刻技術(shù)日趨成熟，但主導(dǎo)主路徑的市場競爭主體僅有EATON、飛利浦和尼康3家公司，直到下一個顛覆性技術(shù)在2002年出現(xiàn)，期間未有新關(guān)鍵技術(shù)出現(xiàn)在主路徑中，舊有步進式光刻路徑逐漸被取代，同時也是干式光刻技術(shù)逐漸消解的過程；2002年前后，摩爾定律接近物理極限，傳統(tǒng)193nm干式光刻未將工藝節(jié)點推進至65nm以下，尼康和佳能研發(fā)的157nm光刻機難以實現(xiàn)突破，ASML將具有顛覆意義的浸沒式光刻機推向市場[3]，從此出現(xiàn)新技術(shù)方向——浸沒光刻。因此，第二、三階段出現(xiàn)與浸沒式光刻相關(guān)的新專利技術(shù)，如折返式投影技術(shù)和浸沒光刻材料等；第三階段技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)路徑依賴，伴隨著工藝節(jié)點需求的提升，要求企業(yè)在分辨率、浸沒液體和光刻膠等方面不斷進步；第四階段光刻膠技術(shù)路徑逐漸分化，伴隨著舊有路徑的消解，EUV光刻膠出現(xiàn)在主路徑中。

由表2可知，專利家族在時間分布上主要集中在第四階段。結(jié)合專利權(quán)人分析可知，日本專利家族主要來自東京電子、JSR和尼康，主要圍繞化學(xué)放大光刻膠(CAR)技術(shù)，說明日本在光刻膠領(lǐng)域的壟斷地位不斷提升并呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢。自20世紀(jì)末以來，半導(dǎo)體行業(yè)分工不斷細化，日本在芯片、光刻機等生產(chǎn)領(lǐng)域逐漸喪失競爭優(yōu)勢，隨后全面轉(zhuǎn)向材料領(lǐng)域，光刻膠成為日本重點發(fā)展產(chǎn)品之一，占據(jù)全球75%的市場份額[36]。其它專利家族來自荷蘭阿斯麥、中國臺灣臺積電、德國蔡司，這3家公司專利家族雖然屬于不同國家，但專利技術(shù)均來源于美國。ASML與蔡司、臺積電等公司保持著緊密的商業(yè)合作關(guān)系，本質(zhì)上是一組擁有核心技術(shù)的企業(yè)聯(lián)盟[37]。從某種程度上講，光刻領(lǐng)域核心技術(shù)一直被ASML壟斷，一旦路徑發(fā)展進入穩(wěn)定階段，整個演化過程便呈現(xiàn)出顯著的ASML聯(lián)盟依賴特征，這源于增強機制和行動者的有意行為。然而，即便出現(xiàn)路徑鎖定狀態(tài)，也只是演化過程中暫時的均衡，路徑演化會一直持續(xù)下去[21]，這點已在圖6中得到印證。表3列示了主路徑在不同時期的技術(shù)內(nèi)容，包括每個時期的核心技術(shù)主題、核心企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)及主要參與競爭國家。

4.4 專利權(quán)人分析

主路徑僅代表核心技術(shù)發(fā)展演化軌跡，本文通過繪制知識流動引文網(wǎng)絡(luò)分析每個階段的專利權(quán)人特征。為完整展現(xiàn)光刻技術(shù)發(fā)展歷程，依據(jù)主路徑劃分的4個階段對專利數(shù)據(jù)進行收集，研究不同階段光刻專利權(quán)人的專利引用網(wǎng)絡(luò)(知識流動網(wǎng)絡(luò))，通過專利權(quán)人網(wǎng)絡(luò)位置分析其所扮演的角色，如圖7所示。圖中每個專利節(jié)點代表一個專利權(quán)人，節(jié)點大小代表該專利權(quán)人的中心度，較高度數(shù)中心性意味著更高的知識水平。在網(wǎng)絡(luò)形成階段，企業(yè)比較重視探索式創(chuàng)新，因此節(jié)點度高的企業(yè)擁有更多相互連接的合作伙伴，從而擁有更多的多樣化、非冗余信息[38]。箭頭從知識來源指向接受者，并在專利權(quán)人后面標(biāo)注了專利權(quán)人所在國家。從圖7可以看出，德國(黑色圓點)和美國(灰色圓點)在第一階段占據(jù)網(wǎng)絡(luò)核心位置，具有先發(fā)優(yōu)勢，荷蘭(實線空心圓點)和日本(虛線空心圓點)從第二階段逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。總體來看，美日德及其它國家或地區(qū)專利權(quán)人在知識流動網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)系較為緊密。

表3 光刻產(chǎn)業(yè)發(fā)展4個階段技術(shù)主路徑演化特征Tab.3 Evolution characteristics of the main path of lithography in each stage

圖7 全球主要光刻企業(yè)專利引用網(wǎng)絡(luò)Fig.7 Patent citation network of major global lithography companies

在第一階段(1980-2002年)，ADSIL和INST在專利引用網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)重要地位，它們從不同企業(yè)吸收知識(EUV LLC、海力士、MIT等)，然后傳播給三星、蔡司、ASML、IBM等；在第二階段(2002-2005年)，尼康和羅姆在光刻技術(shù)發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，成為專利引用網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵“樞紐”，與普通節(jié)點相比，它們占據(jù)技術(shù)傳播和創(chuàng)新成果擴散主導(dǎo)地位；在第三階段(2005-2010年)，德國企業(yè)英飛凌和蔡司在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)核心地位；在第四階段(2010-2020年)，日本印刷和應(yīng)用材料處于企業(yè)專利引用網(wǎng)絡(luò)核心位置，日本在這一領(lǐng)域擁有關(guān)鍵核心技術(shù)資源，對其它技術(shù)的影響力較強。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷演化，第四階段出現(xiàn)中國高校，表明國內(nèi)高校逐漸參與研發(fā)，但專利尚未出現(xiàn)在主路徑中。這說明，中國光刻技術(shù)專利被引用率小，技術(shù)競爭力薄弱，核心技術(shù)發(fā)展依然受制于人。

4.5 路徑演化過程

如圖8所示，虛線框內(nèi)表示每個節(jié)點中心度較高的核心企業(yè)，交叉區(qū)域表示共同出現(xiàn)的企業(yè)，如第一、二階段均出現(xiàn)尼康、蔡司、ASML、IBM、臺積電和英特爾。在知識流動網(wǎng)絡(luò)中，與其它企業(yè)來往較為密切(中心度較高)的企業(yè)往往出現(xiàn)在交叉區(qū)域，如尼康、蔡司、羅姆、應(yīng)用材料和日本印刷。另外，在社會網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的大部分專利權(quán)人同樣也出現(xiàn)在主路徑中，但每個階段專利權(quán)人有所不同，尼康、蔡司、ASML、富士、臺積電與主路徑出現(xiàn)時間基本一致。由此可見，這些核心專利權(quán)人無論是在主路徑還是社會網(wǎng)絡(luò)中都是核心企業(yè)，核心專利權(quán)人識別結(jié)果進一步驗證了前文技術(shù)主路徑分析的有效性。

圖8 光刻產(chǎn)業(yè)路徑演化過程Fig.8 Path evolution process of lithography industry

由于技術(shù)的不斷突破，從第一階段開始，步進式光刻對準(zhǔn)與曝光路徑逐漸消解，第二階段圍繞浸沒式投影物鏡的光刻方法逐漸產(chǎn)生，第三階段技術(shù)路徑主要圍繞解決浸沒式光刻帶來的一系列問題，解決方案主要集中在浸沒液、光刻膠上，進一步強化了浸沒式光刻技術(shù)路徑依賴，因此未將路徑產(chǎn)生與路徑依賴嚴(yán)格區(qū)分開來。在路徑依賴的每個階段、每個步驟都存在新選擇機會，也即光刻產(chǎn)業(yè)發(fā)展既受浸沒式路徑的影響，又充滿各種挑戰(zhàn)，因此第四階段是浸沒式光刻逐漸消解與EUV技術(shù)突破的過程，其路徑演化過程伴隨著市場主體的更替。

從20世紀(jì)90年開始，光刻機領(lǐng)域主要是尼康與ASML之間的競爭，尼康在第一、二階段一直處于核心位置，從浸沒式光刻開始敗下陣來。這是因為，一方面，ASML浸沒式光刻實現(xiàn)技術(shù)突破；另一方面，EUV LLC聯(lián)盟極力將尼康排除在外。在第三、四階段，尼康無論是主路徑還是專利權(quán)人網(wǎng)絡(luò)都退出主導(dǎo)地位。由此可見，技術(shù)突破與合作聯(lián)盟在搶占市場方面缺一不可。此外，網(wǎng)絡(luò)核心節(jié)點顯示，蔡司、ASML和IBM在各階段一直處于網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點位置，ASML隸屬于EUV LLC聯(lián)盟，聯(lián)盟組織之間可以共享技術(shù)成果，聯(lián)盟成員多來源于IBM以及美國下屬能源實驗室，因此憑借盟友之間的利益共享，其壟斷了各階段核心技術(shù)。通過分析專利申請人發(fā)現(xiàn)，在申請人大于2的專利中，有一半以上屬于ASML與蔡司共同申請的專利，說明兩者之間存在密切合作關(guān)系。值得注意的是，臺積電成立于1987年，主要從事晶圓代工，第一、二階段未出現(xiàn)在主路徑中，但經(jīng)過多年發(fā)展，第四階段成為主路徑和網(wǎng)絡(luò)核心企業(yè)，自身擁有關(guān)鍵核心技術(shù)資源，并對技術(shù)主路徑產(chǎn)生主導(dǎo)作用。

5 結(jié)論與啟示

5.1 研究結(jié)論

追溯技術(shù)演化路徑對于考察技術(shù)創(chuàng)新進展至關(guān)重要。本研究采用主路徑和社會網(wǎng)絡(luò)分析法，從專利家族視角探尋光刻技術(shù)路徑和主要專利權(quán)人網(wǎng)絡(luò)地位演化，得出如下研究結(jié)論：

(1)由于存在專利家族自引效應(yīng)，因此夸大了專利家族在路徑演化過程中所發(fā)揮的作用。相比于主路徑分析法，本文通過調(diào)整路徑干擾，提高路徑演化正確率，明晰了技術(shù)演進過程中技術(shù)主體的作用。

(2)光刻技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)出規(guī)律性特征，遵循第一階段路徑消解—第二、三階段路徑產(chǎn)生和依賴—第四階段路徑消解與突破的動態(tài)演化過程，并得出核心技術(shù)沿著“投影對準(zhǔn)和曝光系統(tǒng)—浸沒式投影物鏡—浸沒式光刻材料—光刻膠”路徑發(fā)展，在技術(shù)演化過程中不只包含技術(shù)變革，技術(shù)主體也隨路徑演變而改變，技術(shù)路徑依賴包含對技術(shù)主體的依賴。

(3)光刻技術(shù)剛經(jīng)歷技術(shù)路徑分化階段，正處于浸沒光刻路徑消解與EUV突破階段，與干式和浸沒式光刻相比，技術(shù)主體也相應(yīng)發(fā)生改變，臺積電、東京電子和羅姆在新一輪技術(shù)變革中成為EUV光刻膠技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者。

(4)光刻核心專利家族集中分布于第四階段，主要來自日本企業(yè)和以ASML為核心的企業(yè)聯(lián)盟，核心技術(shù)被ASML和日本企業(yè)(Tokyo Electron、JSR等)長期壟斷，技術(shù)積累是形成路徑依賴的主要原因，反映整個路徑演化過程過于依賴某些壟斷企業(yè)，影響其它企業(yè)研發(fā)投入或采用新技術(shù)的意愿。與ASML相關(guān)的聯(lián)盟雖然屬于不同國家，但大都來源于美國，顯示出美國在該領(lǐng)域較強的控制能力。

(5)與發(fā)達國家相比，中國技術(shù)發(fā)展差距較大。國內(nèi)技術(shù)主體除臺積電外均未出現(xiàn)在主路徑和專利權(quán)人網(wǎng)絡(luò)中，說明路徑依賴抑制后發(fā)國家技術(shù)創(chuàng)新，目前我國技術(shù)能力尚未擺脫受制于人的困境。

5.2 理論貢獻

本文理論貢獻如下：

(1)現(xiàn)有關(guān)于技術(shù)主路徑的研究未考慮專利家族的影響，忽視了技術(shù)路徑準(zhǔn)確性考量。本文基于專利家族對技術(shù)演化過程不同階段的影響，提出針對主路徑偏差的修正方案，為排除專利家族提供了新思路，提高了技術(shù)主路徑準(zhǔn)確率。

(2)將路徑演化過程深入光刻這一細分領(lǐng)域，厘清路徑依賴在技術(shù)演化情景下的應(yīng)用過程，彌補了路徑依賴?yán)碚摰牟蛔鉡39-40]。本文立足于“中美貿(mào)易摩擦”時代背景，豐富了中國情景下路徑依賴研究。

(3)現(xiàn)有研究較多關(guān)注路徑依賴在經(jīng)濟層面發(fā)揮的作用，較少關(guān)注其對技術(shù)主體的影響[41]。本文拓展了以技術(shù)主體為視角的路徑依賴?yán)碚摚瑥浹a了以往研究僅關(guān)注專利家族規(guī)模的不足[23-24]，對路徑演化研究提供了有益補充，呼應(yīng)了Sydow等[42]將路徑依賴與路徑創(chuàng)造整合為路徑演化的觀點。

5.3 實踐啟示

根據(jù)上述研究結(jié)論，本文提出如下啟示：

(1)在技術(shù)路徑形成階段，企業(yè)可利用后發(fā)優(yōu)勢吸收行業(yè)內(nèi)成熟的共性技術(shù)，既有助于降低研發(fā)成本，也能夠在一定程度上規(guī)避研發(fā)風(fēng)險，幫助企業(yè)快速積累技術(shù)資源并實現(xiàn)技術(shù)能力躍升。企業(yè)既能夠沿著模仿生產(chǎn)和投資引進的技術(shù)能力成長軌跡延續(xù)低成本后發(fā)優(yōu)勢，也可通過二次創(chuàng)新，將吸收引進的成熟技術(shù)轉(zhuǎn)化為自身優(yōu)勢資源。

(2)技術(shù)動態(tài)發(fā)展要求技術(shù)戰(zhàn)略與技術(shù)路徑演化規(guī)律相適應(yīng)。我國已經(jīng)被技術(shù)先行者鎖定，作為技術(shù)后發(fā)國家應(yīng)避免落后技術(shù)(浸沒光刻)研發(fā)投入。路徑消解階段是企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵期，因此企業(yè)應(yīng)努力進行技術(shù)創(chuàng)新以彌補后發(fā)劣勢，突破技術(shù)壁壘與追趕陷阱；反之，一味引進式學(xué)習(xí)有可能導(dǎo)致企業(yè)技術(shù)能力下降甚至被鎖定于低級階段。

5.4 不足與展望

本研究存在如下不足：①企業(yè)技術(shù)路徑演化過程是企業(yè)內(nèi)外部因素共同作用的結(jié)果，僅研究專利家族對路徑演化的影響，未對企業(yè)內(nèi)部因素進行深刻剖析，未來應(yīng)建立企業(yè)內(nèi)外部因素分析模型展開深入分析；②從光刻機領(lǐng)域研究技術(shù)路徑依賴軌跡，樣本選取具有一定局限性，未來應(yīng)進一步拓展數(shù)據(jù)范圍，利用其它產(chǎn)業(yè)樣本數(shù)據(jù)研究技術(shù)路徑依賴演化過程。