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Following on technology portfolio innovation theory, this paper establishes a five-stage model of complex core technology innovation, sorts out complex core technologies from two aspects of complexity and core, and analyzes the innovation of complex core technologies, the main dilemma and dynamic mechanism of late catch-up in the longitudinal case study of the late development and catch-up process of Huawei wireless network technology(1994-2020). The main data comes from interviews with Huawei's R&D management personnel, group discussions, the author's on-site observation, interviews with the CEO and the head of wireless products and the minutes of speeches, the company's R&D work ethnography prepared by former employees, the company's public data and relevant academic documents, and other secondary materials. A comprehensive database of the case enterprise is established, and various materials are independently verified to improve the reliability and validity of the study. In the process of data analysis, the interview content and data collection are constantly supplemented according to the construction and theoretical construction until the theory is saturated.
According to the technology complexity and the formation of core technologies, the innovation process is divided into five stages: product prototype, market access, marginal market, core technology and core market, and they respectively realize the prototype innovation, complexity breakthrough, continuous improvement and innovation, core breakthrough and comprehensive market catch-up of complex product theory and technologies. The complexity and core of technologies come from the combination of innovation in technologies and the demands of the market. The technology complexity provides the overall advantages and economic power for the core, and the core of technology further enhances the technology complexity. The high market conversion cost of complex core technologies leads to the great dilemma of late comers and the path dependence of early comers, which requires late comers to make long-term and large-scale R&D investment to deal with the complexity and core of technologies respectively.
The theoretical contributions of this study mainly include the following aspects. Drawing on the theory of technology portfolio innovation, this paper proposes a five-stage innovation model of complex core technology through the analysis of technology evolution process, and further explains the reasons and driving mechanism of large-scale investment, high market conversion costs and ultra-long profit cycle in the context of complex core technology innovation and latecomer catch-up. Moreover,it analyzes the impact mechanism of the market on the complexity and core of technologies in different stages, the main difficulties of latecomer enterprises in the catching-up stage, and the technology and market dynamics of scale innovation, and it improves the dynamic mechanism of latecomer and catch-up of complex core technologies. Combined with further elaboration of the internal mechanism of the scale index growth of technology portfolio innovation and the multi-level network structure of complex core technologies, and the relationship and evolution between the complexity and core of technologies and market conversion costs from the five stages of complex core technology innovation, this paper deepens and expands the technology portfolio innovation theory in the context of complex core technologies. The research conclusions have practical implications for China's high-level technological innovation and comprehensive economic upgrading and transformation.
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随着高铁、汽车自动变速箱、高端芯片设计、北斗导航、载人航天等系列关键核心技术取得重大突破和进步,中国的产业升级和技术创新逐步进入“高原地带”,不同产业的关键技术更加复杂且相互依赖,先进半导体制造、高精度机床、高新材料等技术投入仍然落后于世界发达国家,严重制约我国经济安全和可持续发展,因此如何实现复杂核心技术的后发追赶成为我国当前亟待解决的问题[1]。相互依赖的关键核心技术构成复杂的技术及产品网络,后发企业实现技术追赶需要突破整个技术网络,进行长期大规模的研发投入。同时,复杂核心技术即使取得突破,仍然面临巨大的市场困难,由于长期无法进入主流市场,后发企业还面临巨额亏损或处于微利状态,易陷入人才流失和组织萎缩等严重困境,与先发者的技术差距再度拉大,最后被迫放弃追赶或被锁定在边缘位置[1-2]。因此,如何破除后发企业面临的多重困境成为实现复杂核心技术突破以及后发追赶的关键问题。
目前关于复杂核心技术的研究主要从技术复杂性[3-4]和核心性[5]两个方面展开,分别研究技术网络规模、结构复杂性、技术节点的重要性以及创新成本,有效解释了技术深度、广度以及其理论、性能、可靠性等特性,但对复杂性、核心性及其耦合关系缺少研究,很难解释大规模核心技术突破和后发追赶现象。因此,本文着重关注大规模关键技术的复杂性及核心性,即复杂核心技术的复杂性与核心性形成机制及内在关系。对于复杂核心技术的突破和后发追赶,已有研究主要从市场和制度[2,6]、产业集群创新[7-8]、产学研协同创新[9]、创新生态[10]等视角解释大规模核心技术创新的动力机制,仍然缺少针对复杂核心技术市场与技术创新动力之间相互作用的研究,同时,将技术视作“黑箱”处理,缺乏对技术复杂性和核心性的深入分析。基于此,本文将通过企业复杂核心技术后发追赶案例的分析,进一步从企业层面完善复杂核心技术创新市场及技术动力机制研究,揭示由系列核心技术构成的复杂核心技术的内在关系,丰富和界定复杂核心技术创新内涵。
基于我国经济发展面临的迫切现实问题以及复杂核心技术研究的理论缺口,本文重点关注3个问题:第一,复杂核心技术复杂性与核心性形成机制及相互关系;第二,复杂核心技术的市场转换成本与技术复杂性、技术核心性的关系;第三,复杂核心技术后发追赶的主要困境及动力机制。本研究基于技术组合创新[11]的理论视角,通过对华为无线网络技术后发追赶纵向案例的分析,构建复杂核心技术后发追赶的关键构念,探究技术复杂性、核心性及其来源,建立复杂核心技术创新的多阶段模型,并进一步提出复杂核心技术后发追赶不同阶段的主要困境以及动力机制,完善复杂核心技术创新和后发追赶理论,对中国企业实现复杂核心技术突破、后发追赶以及经济高质量发展都具有重要的实践意义。
目前针对复杂核心技术的研究主要从复杂性和核心性两个方面展开:一是技术复杂性。Hobday[3]基于产品复杂程度提出高技术组件及其集成系统构成复杂产品系统;陈进等[4]基于技术宽度和深度维度定义复杂产品系统,提出复杂产品系统是技术范围广和技术层次高的产品与系统。上述学者虽然通过复杂产品的技术数量及构成关系解释了技术复杂性,但对于技术本身仍然没有明确界定。Arthur[11]提出,技术是对自然现象及知识的利用,通过组合和嵌套组成新技术,并通过内部替换和结构深化不断发展为复杂的技术及产品体系。由此可见,技术本身也是产品,并作为组件集成为下游产品,不断演化出复杂的技术和产品网络。二是技术的核心性。洪勇和苏敬勤[5]根据技术重要性,提出核心技术由关键制造技术、核心元器件以及产品架构组成;李显君等[12]根据核心技术的实现难度,提出核心技术创新包括理论、性能和可靠性3个方面,理论突破依靠成熟或经典理论研究即可实现,而性能和可靠性面临先发企业的严密封锁,需要企业不断进行技术积累才能实现;胡旭博和原长弘[1]进一步从核心技术攻关的高成本以及长期性,提出核心技术在产业链中的垄断地位。可见,技术核心性主要由理论、制造工艺、部件、架构等方面的关键创新组成,使该技术具有突出的功能、性能、可靠性等外在属性,需要企业持续研发和积累才能完成。核心技术也是先发企业能够在产业链中处于主导地位的关键原因,但现有研究缺乏技术核心性与复杂性关系及其形成机制的深入分析。
技术创新研究先后提出技术驱动、需求拉动等线性模型以及技术与市场的集成模型[2,13,14],从技术与市场等内外部因素以及两者交互机制角度逐步完善技术创新来源和动力分析,但对于复杂核心技术的复杂性、核心性及大规模创新的动力机制仍然缺乏有效解释,需要从市场和制度、集群创新、产学研协同创新、创新生态等方面完善复杂核心技术创新的动力机制研究:市场和制度理论提出通过市场结构及制度安排等宏观因素弥补与激励复杂核心技术创新[2,6,9],但是对技术因素缺少深入分析;集群创新理论进一步从产业层面分析复杂核心技术创新活动,提出通过企业之间的分工、合作、竞争、交流和分享等活动降低产业集群创新成本,加速集群内部的技术创新和扩散[7,8],但集群创新的技术复杂性和核心性都较低;产学研协同创新则通过跨部门协作实现复杂核心技术的大规模创新[9],但不同产学研组织之间的利益博弈易导致创新效率低下,研发成果也很难具有市场竞争力,组织之间的协同与激励成为产学研创新中的最大问题;创新生态理论进一步从生态演化视角,提出不同创新主体通过协同共生和价值创造逐步演化形成复杂的创新生态系统[10],有效解释了技术创新主体与创新要素演化的动力机制,但是由于具有较高技术复杂性与核心性,不同创新主体之间很难实现价值一致。总体来说,现有研究还缺乏对于复杂核心技术创新不同要素之间作用机制的深入分析。
后发企业通过自主创新[5]、技术和市场机会进行“弯道超车”以及“蛙跳”[15],从技术和市场两个方面实现对先发企业的赶超[15,16]。可见,技术创新是后发追赶的基础和必要条件。对于如何进行有效的技术创新,Chesbrough[17]提出通过综合利用内外部资源的开放式创新,加速企业技术积累和创新能力提升;郭年顺和李君然[18]提出企业建立面向市场的自主产品开发平台有助于实现技术积累,同时,将产品投放市场予以应用并持续改良,实现技术积累,形成企业产品开发平台和技术能力。由此可见,企业后发追赶过程需要综合进行自主创新与开放式创新,加速技术创新和积累,通过产品平台等方式实现内外部创新资源集成,完成技术到产品的转换,以产品形式进入市场并继续进行创新。然而,复杂核心技术远没有那么顺利,由于长期高强度的研发投入[1]以及较高的市场转换成本[19],先发企业牢牢锁定了市场优势,只有少数企业能够成功实现后发追赶[2,12]。对于企业复杂核心技术的后发追赶,现有研究主要从高强度技术研发的市场动力展开。如郭年顺和李君然[18]通过对华为海思半导体的赶超研究,发现华为通过长期高强度的资本投入和技术研发,以内部手机市场作为手机芯片的应用市场;Li et al.[6]通过对中国手机产业后发追赶的研究,提出企业通过边缘市场和技术窗口实现后发追赶。虽然内部市场和边缘市场为复杂核心技术构造了产业链环境与市场空间,但对市场与技术创新之间的作用机制缺乏有效解释,同时,将技术视作“黑箱”处理,无法解释复杂核心技术高市场转换成本的原因。
本文采取扎根理论对华为纵向案例进行结构化分析,这是因为复杂核心技术的后发追赶属于探索性问题,纵向案例研究适合深入分析研究对象,透过复杂现象发现本质,得到更加全面的启发性观点并构建理论[20]。同时,研究对象时间跨度大,纵向案例可以完整呈现研究对象的动态演化过程,并结合丰富的材料和数据[21],对形成的关键构念进行结构化分析,进一步提高质性研究的严谨性(毛基业,2020)。
基于理论抽样原则,选择华为无线通信技术的后发追赶(1994-2020年)案例作为研究对象,具体原因为:第一,具有典型性。1994年,华为公司进入无线通信领域,研发团队只有十几人,后发追赶机会渺茫,然而经过华为的持续努力,成功实现了后发追赶[22];同时,该案例对于研究问题具有极强说服力[23],也对其它复杂核心技术的后发追赶具有重要的启发意义。第二,数据获取性。案例企业数据易于获取,作者长期在案例企业从事产品研发工作,有机会访谈相关研发和管理人员,并能够从内部视角对研究对象作深入观察和分析。第三,与研究问题的匹配性。无线网络技术是通信技术中最复杂的核心技术[6],通过华为后发追赶过程的研究,可以分析技术复杂性和核心性,建立复杂核心技术创新的多阶段模型,从而分析不同阶段面临的困境及动力机制。
主要数据来自对华为研发管理人员的访谈、集体研讨、现场观察、企业CEO及无线产品负责人的访谈及讲话纪要、企业研发工作民族志、企业公开数据及相关学术文献等二手资料,建立案例企业的全面数据库,并对各种资料进行“三角验证”,以提高研究信度和效度[20]。同时,在资料分析过程中,不断补充访谈内容和资料收集,直至理论饱和。2018-2022年,通过对7名无线网络产品的资深研发和管理人员的多轮访谈,并组织5场专题研讨会,对华为无线网络产品研发和技术追赶过程进行情境恢复;拥有华为无线核心网的研发经历使作者能够对案例企业进行深入观察,并提高访谈及二手资料的有效性;研发管理人员的实名访谈、内部谈话及视频纪要,进一步补充了案例企业无线产品研发和市场演化过程;研发工作民族志包括各产品线员工关于华为研发的专著;其它二手数据包括企业公开材料以及相关学术研究文献。
表1 主要数据来源说明及编码
Table 1 Description and coding of main data sources
资料类型访谈对象内容篇数/字数(万)编码匿名访谈7名华为无线产品的资深研发管理人员无线产品的技术创新及后发追赶6.1S1实名访谈吕克、张顺茂、陈珠芳、江西生等高级研发管理人员华为产品研发及市场开拓(《华为访谈录》)4S2研讨会华为研发管理人员无线产品的技术创新及后发追赶3.9S3现场观察作者华为无线核心网的研发经历(2004-2007年)7.3S4企业领导访谈及内部讲话纪要任正非(华为CEO)华为研发及创新过程62M1余承东(研发管理人员)华为无线产品研发过程2M2研发民族志张丽华、刘平、李仪、汤圣平、吴建国、张贯京、毛忠宇、姚娜、夏忠毅等研发管理人员华为产品研发及市场开拓管理9M3二手数据华为官网、企业年报、华为人报、华为故事、产品手册等271M4知网和WOS上检索核心期刊关于华为研发的研究文献117M5
如图1所示,1994年华为从模拟制式无线设备开始起步;1996年华为开始研制GSM设备;1997年华为成功研发GSM设备,却无法进入中国GSM设备的核心市场,被迫进入中国农村和海外市场;2001年华为成功研发WCDMA通信设备,仍然无法进入中国核心市场;2004年华为补齐无线技术体系;2008年华为实现分布式基站等系列核心技术创新,开始大规模进入发达国家市场;2015年华为实现无线网络设备的市场赶超。华为自1994年开始无线技术研发,长期采取高强度研发投入,研发费用始终占销售额的10%以上,至2008年历时14年时间实现技术追赶,至2015年共历时21年才实现全面赶超,并在5G等前沿技术持续领先。
图1 华为无线技术研发的关键事件
Fig.1 Key events of Huawei wireless technology R&D
基于技术组合创新理论视角,通过对华为无线网络追赶过程中关键事件的梳理,分析复杂核心技术的创新过程。如图2所示,通过三阶编码形成原型创新阶段的重点技术突破、市场进入与边缘市场创新、规模市场与技术领先、高强度与大规模研发投入、整体优势及核心创新等聚合概念;通过案例发现给出一阶概念的原始证据,并梳理技术复杂性与核心性来源、相互影响及演化机制,进一步根据技术创新范围、规模及动力构建复杂核心技术创新阶段,分析不同阶段的创新困境及动力机制,归纳不同研究假设并形成复杂核心技术的后发追赶理论。
图2 华为无线通信后发追赶编码的数据结构
Fig.2 Catch-up coding data structure of Huawei's wireless communication technology
1994年,华为进入无线通信领域时缺少无线技术积累,虽然已经进入2G时代,华为仍然只能从1G模拟技术起步,并快速切换到2G研发。华为在资源有限的情况下,在不同无线技术标准体系中沿ETS(1G)-GSM(2G)-WCDMA(3G)关键技术路径重点投入,同时在技术标准的关键路径上也采取“蛙跳式”策略,暂时放弃中间的GPRS和EDGE等技术,集中资源密集投入最新主流技术的研发,攻克相关专用芯片等核心技术,实现以主流技术的重点突破带动整体技术体系全面进步。由此,本文提出如下研究命题:
H1a:华为研发投入包括对新技术的重点突破以及其它网络技术的大规模创新;
H1b:华为通过对主流无线技术标准的重点突破掌握最新关键技术并带动整体技术全面进步。
表2 原型创新重点技术突破证据
Table 2 Evidence of key technological breakthroughs in prototype innovation
主题典型证据关键词集中资源重点突破技术核心性1a重点投入最新主流技术1996年开始GSM研发,研发人员最多达到1 000人左右,累计投入资金16亿元(M2,M3)在众多3G标准中,华为重点研发WCDMA技术,1998年开始研发WCDMA,投入研发人员最多达4 000多名,累计投入资金超过40亿元(M2,M3)重点研发集中资源主流技术突破关键核心技术华为成功开发WCDMA成套设备及专用芯片,2002年实现与爱立信等无线巨头达成WCDMA专利的交叉许可,实现WCDMA技术与领先企业的技术同步(S1,M2,M4)突破核心技术技术主动权少量投入非关键技术1996年,投入5人与北京大学合作研究窄带CDMA,最多不过几十人 (S1,M3)减少非重点技术投入核心技术突破带动整体技术提高1b重点突破带动整体技术全面提升2004年,利用WCDMA的技术积累和优势,逐步补齐GSM、CD-MA、TD-SCDMA及WiMAX等标准的技术短板,快速提高整个无线体系的技术水平(S1,M3,M4)带动整体技术进步
由于先发企业的价格竞争和技术成熟度不够,华为即使成功研发出2G和3G产品,仍然无法进入中国核心市场,加之2003年以前无线产品销售额增长较慢,整体处于严重亏损状态,长期的高额研发费用给企业造成巨大压力。华为首先从先发企业供给不足的农村市场取得突破,为产品技术积累提供基本的市场空间,并以低于竞争对手30%的价格以及网络建设周期短等优势逐步进入海外边缘市场。边缘市场不仅为华为提供投资回报,更重要的是为GSM产品提供技术积累和改进机会。经过边缘市场的技术积累,华为主要无线产品的技术积累逐步成熟,并凭借价格和服务优势快速扩大市场规模。由此,本文提出以下研究命题:
H2a:技术复杂性和核心性决定了复杂核心技术的产品市场具有较高转换成本,复杂产品进入边缘市场需要满足技术的复杂性要求,进入核心市场需要同时满足技术的复杂性和核心性要求;
H2b:核心市场的高转换成本与先发者的技术积累相互锁定,增加后发者市场进入难度,从而持续扩大先发者优势;后发者开始只能先进入转化成本较低的边缘市场,在边缘市场实现技术积累,完成核心性突破后才能够进入核心市场,大部分后发者甚至无法进入边缘市场;
H2c:复杂产品进入边缘市场后研发规模大幅提高,但市场收入远低于研发投入,需要额外的资本投入;同时,由于复杂市场的不确定性导致企业技术创新风险增加,形成企业财务危机并向内部传递。
表3 市场进入与边缘市场创新证据
Table 3 Evidence of market entry and marginal market innovation
主题典型证据关键词核心市场进入条件及后发企业困境2a产品无法进入核心市场1998年,华为在内蒙古等地开通GSM试验局,仍然无法进入当地GSM市场(M3,M4)实验网复杂技术市场的不确定性2001年,重点研发的GSM和WCDMA并没有获得预期的市场收益,GSM产品一直无法进入国内市场,中国的3G市场也迟迟没有开启 (S1,M2,M3)2002年,华为首次销售额下降(M4)经常半夜噩梦惊醒,担心个人决策失误导致公司垮掉(M1)新技术并未取得收益收入下滑向内部传递边缘市场进入条件与技术创新2b农村市场取得突破1998年,无线通信网络没有覆盖广大乡镇和农村地区,华为及时推出适合农村市场的边际网小基站(S1,M3,M5)1999年,华为边际网小基站相继进入湖南、四川、福建、辽宁、贵州等地,产品质量快速提高(S3,M3)填补市场的空白进入海外边缘市场1998-2000年,华为GSM产品先后进入亚非拉等地区(M3,M4)2001-2003年,华为无线产品大规模进入亚非拉等地区(S1,M3,M4)海外市场市场规模扩大
华为通过在边缘市场扩大无线通信产品生产规模并实现盈利后,2004年开始大幅增加研发投入,加快提高产品技术水平,进一步推动产品市场增长:WCDMA和CDMA等3G产品开始进入发达国家市场,GSM产品大规模进入新兴市场。发达国家市场对技术的先进性和性能要求较高,华为产品以高性价比和灵活的服务赢得发达国家或地区的中小运营商支持,实现分布式基站、多载波、SingleRAN等核心技术创新,不断衍生新技术和新产品,依靠大量核心技术确立在无线领域的领先地位,大规模进入核心市场并最终成为市场领导者。由此可见,复杂技术需要在市场环境中不断改进,市场的复杂性和多样性为技术创新提供应用场景与需求支撑,同时,大规模应用也提升了技术性能与可靠性,但功能性创新往往影响技术性能与可靠性。后发企业在大量的边缘市场中获得较多创新机会,使得技术性能和可靠性进一步得到完善;核心市场对技术的先进性、可靠性和性能要求较高,虽然有助于提高技术核心性,但核心市场的需求场景较稳定,技术创新的功能性需求较少。由此,本文提出研究命题:
H3a:市场份额持续扩大并实现盈利成为企业增加研发投入的主要动力,研发规模扩大加快企业技术积累,进一步推动产品市场扩大,形成市场规模、研发规模与技术进步之间的增强回路;
H3b:转换成本在后发者进入市场之前形成对先发者的保护,导致先发者缺乏创新动力,后发者进入市场后转换成本消失,由于其产品和服务价值超越先发者,后发者快速扩大市场份额;同时,核心市场的高回报容易形成先发者对核心市场的路径依赖,忽视边缘市场的创新需求和场景,进而造成先发者创新不足。
表4 由规模市场到技术领先的证据
Table 4 Evidence from scale market to technology leadership
主题典型证据关键词市场规模到研发规模的增强回路3a市场扩大并实现盈利,加大研发投入2003年,华为无线产品销售额为7.3亿美元,其中海外占比为61.9%,基本实现盈利(S1,M3,M4)2004年,华为大幅增加GSM的研发投入,快速研发双密度基站、多模基站控制器以及与IP核心网,产品技术指标与先发企业基本相当(S1,M3,M4)2004年,华为WCDMA和CDMA2000产品进入欧美中小运营商(M4)市场盈利加大研发规模开始进入发达国家市场研发投入增大推动形成产品市场规模2000-2005年,无线产品销售额增长29.7倍,平均年增长98%(M4)2005-2006年,华为获得菲律宾等国运营商7亿美元的GSM合同(M4)市场指数增长市场规模扩大核心市场的技术创新动力3b进入发达国家市场过程中不断进行核心技术创新2004年,荷兰Telfort需要小体积的WCDMA基站,诺基亚等巨头均不予支持,而华为主动提出分布式基站方案并研制成功(S1,M3,M4)2006年,华为WCDMA产品进入沃达丰等欧洲领先运营商市场,WCD-MA及HSPA基站占全球市场的44%,移动软交换居业界第一(M4)2007年,沃达丰提出GSM向WCDMA的平滑升级需求,华为为此研发SingleRAN基站(M2,M4)华为无线市场开始高速增长,2015年左右超过爱立信成为全球第一(S1,S3,M4)先发企业不支持的新需求顶级运营商核心技术创新市场领先
华为长期采取大规模高强度的研发投入,加快缩小与领先企业的技术差距。虽然华为早期的研发费用占销售额的比例以及总量低于先发企业,但研发人员比例高于先发企业,研发人员规模在追赶过程中逐步超过先发企业;同时,由于华为采取饱和激励和研发管理措施(张毅等,2020),其研发人员的创新效率与先发企业相当[22],人均研发投入工作量接近先发企业的2倍。可见,华为通过提高研发强度扩大研发规模,加快技术进步和追赶,即使在全球经济下行时期仍然持续加大研发投入,充分利用经济下行时期技术和人才的低成本优势,通过扩大研发规模、优化管理、购买外部技术,进一步加速缩小与先发企业的差距。由此,本文提出研究命题:
H4a:技术进步与研发规模正相关,研发规模扩大是技术追赶的必要条件;
H4b:企业通过提高研发强度实现研发规模扩大,通过饱和激励提高个体技术创新投入及效率,通过管理优化提高技术创新规模与效率,并为研发规模扩张提供组织保障。
华为的整体优势主要包括技术优势、资源优势和市场优势3个方面:一是整体技术优势。通过不同无线技术标准的支持,获取不同市场进入,并通过技术标准之间的比较和借鉴,进而创造出更加通用的技术和产品;通过整体产品网络的协同创新弥补无线接入产品的技术不足;通过各产品的技术平台以及技术模块复用和重组,促进技术在不同产品之间的扩散和共享,提高产品研发效率。二是整体资源优势。华为无线产品线从1994年开始组建到2004年才实现真正盈利,即使技术创新成功仍然面临较高市场风险,在无线产品盈利之前研发资金主要来自其它产品的销售利润以及出售业务部门所获收入两部分,2001-2006年华为3次出售业务部门共获收入132.6亿元,占研发费用总额的62.8%。三是整体市场优势。各种不同业务和产品进入通信网络市场,可以快速准确地捕捉市场需求,也为新产品进入市场提供了产品网络生态,并降低新产品的市场转换成本。可见,华为通过技术标准、产品网络、技术模块及技术平台实现复杂技术和产品在不同层次的结构化、整体化,进而在技术创新、市场资源、市场生态等方面形成整体优势。由此,本文提出研究命题:
H5a:华为复杂的技术和产品体系为无线核心技术创新提供技术、资源和市场三方面的整体优势;
H5b:华为存量产品的市场利润和业务部门出售支撑了无线技术长期大规模的研发投入,同时,降低市场不确定性和风险的破坏及冲击。
表5 长期大规模高强度的研发投入证据
Table 5 Evidence of long-term large-scale and high-intensity R&D investment
主题典型证据关键词大规模和高强度的研发投入4a研发人员大规模高强度的投入1995年,华为研发人员700人,占总员工的40%,爱立信研发人员约为16 000人,占总员工的18%(M3,M4)1996年,GSM的产品原型开发才20多人,1998年GSM研发人员达到600多人;2003年,WCDMA研发人员3 500多人;2011年,无线研发人员高达12 000人(S1,M4)2001年,华为研发人员数达到爱立信的50%,但华为员工每年工作2 750个小时,是爱立信研发人员的2倍左右2006年,华为研发员工数量达到爱立信的2倍左右(S1,M3,M4)研发人员比例高、数量快速增长研发时间、人员总量赶超研发费用大规模高强度的投入1999-2009年,华为研发费用由8.2亿元增长到133.4亿元,增长15.3倍 (M4)2001年,华为的研发经费仅相当于爱立信的1/19,2006年,华为研发费用达到爱立信的1/4左右(M3,M4)研发费用高速增长逆周期研发投入4b研发规模逆势扩大2001年,互联网泡沫破裂后,全球通信市场大幅萎缩,爱立信裁员5.5万人 (M3)2001年,华为招收近万人高校毕业生,大规模增加对WCDMA和移动软交换等技术的研发投资(M3)逆势扩大研发规模大规模研发管理1998-2003年,华为连续投资20多亿元引入IPD、ISC等研发和供应链管理流程,提高产品研发效率(M3)以前管理上千人研发人员就很困难,现在是上万人团队也很轻松(S1, S2,M3)研发管理优化规模管理瓶颈引进先进技术2001年,华为低价购买一批CDMA和光传输等通信技术(M3,M4)低价、先进
表6 整体优势与核心创新的证据
Table 6 Evidence of overall advantages and core innovation
主题典型证据关键词通过产品和技术结构化实现整体技术优势5a网络产品整体协同优势华为同时研发无线接入网、核心网、承载网、光传输等整套产品,产品之间的协同效率较高,有效弥补无线接入设备的不足(S1,S3,M3)协调高效、整体技术优势网络产品平台的技术复用无线网络设备通过复用交换技术、IP协议栈、光接口等软硬件平台和技术模块快速拥有新技术能力(S3,M3,M4)支持2G向3G的平滑过渡,有效保护了运营商的网络投资,推动华为无线设备大规模进入核心市场(S4,M4)技术平台、技术模块复用多标准兼容不同无线技术体系的比较和借鉴华为WCDMA软交换核心网技术同时作为2G核心网使用(S4,M4)多种技术标准的积累和借鉴,也为研发兼容各种标准的多载波和SingleRAN技术奠定了基础(M4)复用、借鉴统一标准通过存量产品支撑大规模创新投入,实现整体资源优势5b已有业务部门收入2002年,华为交换机、接入网、宽带接入以及传输网的国内市场份额分别为44%、70%、42%及39%(M4,M5)较高市场份额出售业务部门收入2001年,华为以60亿元出售网络电源部门;2003年,华为差点以75亿美元整体卖给摩托罗拉(M1,M3,M4)2005-2006年,华为以9.1亿美元出售H3C公司的股份(M4)出售业务部门通过复杂产品生态实现整体市场优势5c其它业务的市场1999年,华为智能网进入中国移动,为后续无线产品进入提供市场基础(M4,M5)捕捉市场需求市场与技术生态整网搬迁和替换手机可以通过设备市场一起销售(M4,M5)不断产生GSM-R、手机、IP基站等新产品和技术(M4,M5)很多运营商选择华为设备以替代原有网络整体(S1,M4)新技术与业务的生态环境整体成本优势
根据复杂核心技术的创新范围、创新规模以及复杂性和核心性演化,其创新过程可以分为产品原型、市场准入、边缘市场、核心技术和核心市场5个阶段。如图3,产品原型阶段主要在实验室中实现技术的理论模型构建及基本功能试验,产品性能和可靠性仍然存在不足,无法直接进入市场;市场准入阶段通过组建实验网等方式,与先发产品和技术进行兼容测试,初步形成技术复杂性和市场进入条件,使后发者能够嵌入现有市场产品网络,后发者的创新规模开始呈现指数级增长;边缘市场阶段,由于先发企业的价格竞争和市场的高转换成本,后发者无法进入核心市场,只能进入边缘市场实现技术积累和改进,并完成大规模技术创新的盈利平衡;核心技术阶段,由于市场规模和利润扩大,企业大幅提高研发规模和强度,技术追赶提速并与先发者接近,不断实现核心技术突破;核心市场阶段,后发企业依靠系列核心技术进入核心市场,并最终实现市场赶超。华为完成理论模型及设备原型开发后,通过建立大量实验网进一步提升性能和可靠性,从边缘市场起步,经过持续创新和改良后进入发达国家市场,实现分布式基站和SingleRAN等核心技术创新突破后进入核心市场。
图3 复杂核心技术的五阶段创新模型
Fig.3 Five-stage innovation model of complex core technology
后发者在原型阶段可以参考先发者的理论实现和技术路线,甚至可以吸收先发者的技术和人才溢出,然而在市场准入阶段需要对先发者进行兼容,面临复杂的准入测试,完成产品原型和技术复杂性后能否进入市场是后发者面临的第一大挑战。此外,后发者进入边缘市场后快速改进产品功能、性能和可靠性,研发规模通常需要高出产品原型阶段的10～100倍,但边缘市场很难提供足够的利润支持产品的大规模研发投入,导致后发追赶的盈利周期较长,华为无线产品业务从1994年成立到2003年经历10年才实现盈利,长期高强度的研发投入和较低的市场收入给企业造成巨大压力。同时,无线通信市场的技术演化在短期内仍然存在大量不确定性,导致复杂核心技术创新面临巨大的市场陷阱。华为突破WCDMA等领先技术后并没有迎来3G市场,相反出现技术落后的CDMA和小灵通市场的繁荣,进一步加重企业后发追赶难度。因此,复杂核心技术的后发追赶面临高市场转换成本、大规模投入、超长盈利周期以及市场不确定性等问题,后发劣势主要集中在市场准入和边缘市场两个阶段,需要有充足的资本积累和业务收入支撑企业进行长期大规模的创新。
复杂核心技术具有技术模块、技术平台、产品网络和标准体系等多层次网络结构,需要采取整体性和系统化的创新策略,如图4,通过大规模研发和高强度研发投入,同时对新技术实施重点突破以及存量技术改进,提高技术追赶速度;通过新技术与存量技术的组合创新解决技术复杂性,以整体技术优势弥补新技术和产品的复杂性与核心性不足;通过优惠的价格和服务补偿市场转换成本,进入边缘市场;通过边缘市场应用实现技术创新以及性能和可靠性提高,随着市场规模扩大,进一步扩大研发规模并突破技术核心性,边缘市场规模扩大成为复杂核心技术后发追赶的关键;通过拥有大量核心技术进入核心市场,持续扩大市场利润和研发规模,实现大规模研发、技术创新、市场规模与利润的增强回路。复杂核心技术后发追赶的盈利周期较长,在核心技术阶段之前基本处于亏损状态,需要通过存量技术与产品的市场利润和业务出售支撑新技术在市场准入以及边缘市场阶段的大规模研发投入。复杂核心技术的整体优势为新技术的大规模研发和快速进步提供动力,实现新技术的复杂性与核心性,并通过技术模块、技术平台、产品网络、技术标准融入复杂核心技术体系,带动企业技术整体提升,进而获得更多的技术和市场优势,形成复杂核心技术的持续增长动力。华为在进入无线通信领域之前,分别在核心网、数据通信、传输网等复杂网络技术方面建立核心竞争力,其产品的市场利润以及业务部门出售为无线通信研发提供可持续资本来源,推动企业连续30多年的指数级增长。
图4 复杂核心技术演化动力机制
Fig.4 Dynamic mechanism of complex core technology evolution
华为无线技术是由技术模块、技术平台、产品网络、技术标准构成多层级结构化的复杂技术网络和整体优势:技术模块和技术平台加速核心技术创新与扩散,无线IP核心网、光传输接口等核心技术通过复用其它产品的技术模块和技术平台,快速形成领先的技术优势。同时,技术模块和技术平台降低了产品技术复杂性,通过技术模块和技术平台的组合与替换,形成新技术和新产品的指数级增长,进一步增加技术复杂性。由于技术组合创新由企业研发投入以及市场利润驱动,而外部市场的增长远低于技术增长速度,因此外部市场同时也是研发规模及技术增长的约束条件。边缘市场倾向于被动接受复杂核心技术,复杂核心技术通过新技术模块和整体结构创新不断满足市场的功能性需求,新技术模块和整体结构的可靠性及性能随着市场数量、规模扩大而快速提高;核心市场对复杂核心技术的可靠性、性能等要求较高,引导后发企业不断扩大技术创新规模,实现分布式基站、多载波、SingleRAN等大量核心技术的突破,提高技术的功能、性能及可靠性,也导致技术创新的成本较高。可见,产品网络与技术标准的复杂性造成较高的市场进入和转换成本,形成技术与市场的相互锁定。同时,高创新成本也会造成技术创新减少,边缘市场有利于实现技术复杂性创新,但边缘市场的利润不足,无法支撑大规模技术创新投入。因此,技术组合创新塑造了技术模块、技术平台、产品网络层面的复杂性,而市场的多样性进一步塑造产品网络以及技术标准的复杂性,并形成复杂核心技术在边缘市场与核心市场的两种演化路径。
华为无线技术的多层次网络化结构推动技术复杂性与核心性转化:大规模技术积累及整体复杂结构初步形成华为无线技术的核心性,技术规模通过多层次结构化提高技术核心性,技术模块与技术平台等技术内部结构的复杂性提高了模仿成本,产品网络与技术标准体系等技术外部结构的复杂性形成市场转化成本;技术的结构化和大量组合大幅提高产品的技术密集度与内在复杂度,提高技术核心性与市场价值,基于多种无线技术体系的技术积累,华为多载波、SingleRAN等技术高度集成化,实现多种技术标准的简化和融合,降低无线网络的外在技术复杂度及市场转换成本;大规模市场进一步推动技术复杂性向核心性转化,技术模块和技术平台经过不同产品及市场的长期演化,可靠性和稳定性等核心性持续提高。同时,技术核心性通过结构化快速转化为整体核心性以及复杂性:核心技术获得突破后通过技术模块和技术平台带动整个产品网络技术水平快速提升,WCDMA技术重点突破带动整个无线技术的全面提升;新核心技术进一步增加技术复杂度,围绕关键核心技术快速组成复杂产品网络,通过技术复杂性和整体性进入下游市场,从而形成技术核心性与复杂性的螺旋式上升。华为无线技术平台的核心技术又不断衍生天线、手机、微波等新核心技术与产品。总之,通过大规模技术创新实现技术模块和技术平台的组合,进而形成技术复杂性,并由技术多层次结构化和大规模市场推动技术核心性不断提高以及复杂性与核心性的耦合,加快复杂核心技术的迭代与演化。
(1)复杂核心技术的技术创新与后发追赶可以分为产品原型、市场准入、边缘市场、核心技术和核心市场5个阶段,产品原型阶段主要实现复杂核心技术的理论模型及基本功能,技术的复杂性和核心性分别在市场准入与核心技术阶段实现,后发企业通过进入边缘市场实现技术的持续创新,并在边缘市场的不断扩大中实现盈利,创新规模随创新阶段指数增长。
(2)由于复杂核心技术的市场转换成本较高,市场进入和边缘市场阶段的长期大规模研发投入成为企业面临的最大困难。后发追赶中采用整体创新策略,通过大规模研发投入同时解决技术复杂性和核心性;通过整体优势和补偿市场转换成本快速进入边缘市场;通过高于先发者的研发规模和市场规模提高创新速度并实现技术积累,从而获得技术核心性突破;通过存量产品与业务的市场利润和出售收入支撑边缘市场阶段的大规模研发投入。
(3)由技术模块、技术平台、产品网络、技术标准的多层次网络结构形成无线通信技术的结构复杂性与整体优势,技术模块和技术平台的扩散及复用提高了技术创新效率和核心性,技术标准和产品网络构成下游市场的高转换成本与先发者竞争优势;复杂核心技术的整体优势与大规模创新增强了技术核心性以及市场竞争力。同时,技术的核心性通过技术平台及模块快速提高整体技术水平。
(1)基于技术组合创新理论[11],通过技术演化过程分析,提出复杂核心技术的五阶段创新模型,解释了复杂核心技术创新及后发追赶场景下大规模投入、高市场转换成本以及超长盈利周期等现象的成因及动力机制。
(2)分析复杂核心技术不同阶段市场对技术复杂性和核心性的影响机制,后发企业追赶的主要困境以及规模创新的技术与市场动力,完善了复杂核心技术后发追赶的动力机制。
(3)分析技术组合创新[11]规模指数增长与复杂核心技术多层次网络结构的内在机制,并从复杂核心技术创新的5个阶段分析技术复杂性[3-4]、核心性[5,12]与市场转换成本[19]间的相互关系及演化,深化和拓展在复杂核心技术情境下的技术组合创新理论。研究结论对于我国实现高水平技术创新以及经济全面升级转型具有显著的实践意义。
基于本文研究结论,提出以下政策建议及管理启示:第一,从复杂核心技术的创新过程看,后发企业突破产品原型后需要扩大研发规模,快速进入边缘市场进行技术积累,避免长期被锁定在市场准入和边缘市场阶段。第二,从复杂核心技术的动力机制看,后发企业需要持续提高研发强度,扩大研发规模,提高技术积累速度,同时,以市场需求导向进行技术突破,逐步扩大市场份额,为技术演进提供充足动力;通过整体技术优势弥补复杂核心技术的不足,并为复杂核心技术提供持续的研发资本。另外,为复杂核心技术领域的后发企业提供长期资本支持和税收减免政策,促进产业链主导企业进行规模和范围扩张,提高复杂核心技术创新的协同效率和整体优势。第三,从技术的复杂性和核心性看,提高复杂核心技术的标准化治理水平,实现技术复杂性分解,降低后发企业的市场转换成本。后发企业需要根据产业链上下游构造产品和技术的多层次结构与整体优势,为长期高强度研发投入积累资本,同时,采取重点投入逐步提高技术核心性。
本研究主要基于无线通信领域的案例分析,研究结论的适用性还需要通过其它领域案例进一步验证。同时,需要对复杂核心技术后发追赶的主要命题及动力模型进行定量检验和仿真分析,并根据实证检验及仿真分析结果进一步完善复杂核心技术后发追赶理论。
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