Der Economic Policy Brief des vfa

Patentanmeldungen weltweit: Chinas rasanter Aufstieg zum Hightech-Standort

Die globale Patentierungsaktivität steigt dabei seit Jahrzehnten. Wurden im Jahr 1980 noch etwa 635.000 Patente weltweit veröffentlicht, waren es im Jahr 2022 rund 3,4 Millionen. Hinter diesem Anstieg verbirgt sich vor allem China, aus dem im Jahr 1980 lediglich 44 internationale Patentanmeldungen kamen. Im Jahr 2022 waren es dagegen 1,65 Millionen – annähernd die Hälfte der angemeldeten Patente. Aus den 27 Ländern der Europäischen Union, den USA, Japan und Südkorea wurden 1,5 Millionen Patente veröffentlicht – das entspricht rund 44 Prozent aller Patente. Die Patentierungsaktivität ist gemessen an den Bevölkerungsanteilen global stark konzentriert: China eingeschlossen entfallen rund 93 Prozent der Patente auf Länder, die weniger als die Hälfte der Weltbevölkerung stellen.

Die absoluten Größen korrelieren dabei stark mit der Bevölkerung und der Wirtschaftsleistung. Je größer ein Land, desto häufiger werden internationale Patente angemeldet. Die Betrachtung pro Kopf – die Patentintensität – zeigt, wie stark die Länder auf Innovationsaktivitäten ausgerichtet sind. In dieser Betrachtung liegen die Länder Südkorea (4937 Patente – diese Zahl gibt, wie für die folgenden Länder, jeweils die Patente pro eine Million Einwohner:innen im Jahr 2022 an) und Japan (3130) mit erheblichem Abstand an der Spitze. Beide Länder zusammengenommen haben bereits in den 1980/90-er Jahren eine mehr als doppelt so hohe Innovationsintensität aufgewiesen wie die USA oder Europa.

Hinter diesen beiden Ländern liegen die USA, die ihre Patentierungsintensität seit Beginn der 1990er-Jahre knapp verdreifacht und zuletzt gut 1400 Patente je Einwohner:in angemeldet haben. Europas Entwicklung ist ebenfalls positiv. Die Zahl der Patente pro Kopf hat sich seit Mitte der 1990er-Jahre verdoppelt, auf nun 840 Patente. Der Zuwachs ist aber der geringste innerhalb der veglichenen Regionen.

Ein Muster ist dabei erwähnenswert: Während die Regionen Japan und Korea (minus vier Prozent), die USA (minus acht Prozent) und Europa (minus zehn Prozent) seit etwa fünf Jahren sinkende Patentintensitäten aufweisen, legt der Wert in China mit gut 35 Prozent plus weiterhin kräftig zu.

Europa ist dabei kein homogener Raum. Rein statistisch ist Luxemburg mit 3917 Patenten pro Kopf das innovationsintensivste Land. Dies liegt aber in erster Linie an der Ballung von Unternehmenszentralen und der daran gemessen geringen Einwohnerzahl. Abgesehen davon ist die Innovationskraft vor allem in den zentral- und nordeuropäischen Ländern besonders hoch. Schweden (2592) und Finnland (2151) weisen die höchsten Werte auf, dahinter folgen Dänemark (1967), Deutschland (1827), die Niederlande (1671) und Irland (1286).

Alle anderen Länder fallen mit unter 1000 Patenten je Einwohner:in deutlich hinter oben genannte Spitzenwerte zurück. Abgeschlagen sind die süd- und osteuropäischen Länder (mit teils weniger als 100 Patenten). Dieses Nord-Süd- sowie West-Ostgefälle bei den Patentierungen entspricht wiederum dem Einkommensgefälle in der Europäischen Union.(2)

Die großen Wirtschaftsräume setzen unterschiedliche Schwerpunkte in ihrer Innovationsaktivität. In der Betrachtung der Durchschnitte der Jahre 2018 bis 2022 zeigt sich ein deutlich sichtbares Muster: Europa hat – maßgeblich durch Deutschland beeinflusst – einen starken Schwerpunkt im Bereich Automotive und Transport. In Deutschland wird fast jedes zehnte Patent in diesem Bereich angemeldet. Europaweit ist es immerhin noch fast jedes zwölfte Patent. Zudem zählen die Innovationen im Maschinen- und Anlagenbereich – elektrische Maschinen, Sensorik und sonstige Maschinen – zu den zentralen Innovationfeldern. Zusammengenommen entfallen auf diese drei Technologiefelder knapp 17 Prozent der aus Europa angemeldeten Patente. Das drittwichtigste Technologiefeld ist die Medizintechnik.

Die USA hingegen setzen primär auf Computertechnologie (13 Prozent) und digitale Lösungen (acht Prozent). Medizintechnik, Pharmazeutika und Biotechnologie bilden den zweiten Schwerpunkt im Bereich der Lebenswissenschaften mit zusammengenommen 21 Prozent der Patente. China konkurriert mit der Computertechnologie (zwölf Prozent) und den digitalen Lösungen (fünf Prozent) in zentralen Innovationsfeldern mit den USA. Dies erklärt die zunehmend protektionistischen Tendenzen nicht nur im Handel, sondern auch im Wissensaustausch zwischen diesen beiden Wirtschaftsräumen. Daneben spielt auch die Sensorik und Maschinenbau eine wichtige Rolle im Innovationsgeschehen.(3)

Japan und Südkorea konzentrieren ihre Innovationsaktivitäten primär auf elektrische Maschinen (neun Prozent). In diese Rubrik fällt ein breites Spektrum elektronischer Anlagen, Funk- und Radiotechnik, aber auch die Energieerzeugung mit der Entwicklung im Bereich der Erneuerbaren Energien. Hinzu kommen audiovisuelle Technologien (vier Prozent) und Halbleiter (sechs Prozent). Aber auch in der Computertechnik (7 Prozent) und im Transportsektor (fünf Prozent) sind beide Länder spezialisiert.

Der Blick auf die Alleinstellungsmerkmale zeigt, dass Südkorea und Japan vor allem bei den Halbleitern ein Vorteil aufweisen. China ist bei Werkzeugen für Maschinen stark positioniert. Die USA konkurrieren im Bereich der Pharmazeutika und der Biotechnologie tendenziell mit deutlich kleineren Ländern mit ähnlicher Spezialisierung. Deutschland innoviert im internationalen Vergleich relativ ausgeprägt im Bereich der mechanischen Elemente – darunter fallen beispielsweise Ventile oder mechanische Messtechnik.

Neben den schon genannten Ländern strebt Indien größere Anteile in der innovativen und industriellen Wertschöpfung an.(4) Die Schwerpunkte des Landes liegen vor allem in der Chemie, Pharmazie und Computertechnologie. Allerdings spielt Indien hinsichtlich des Patengeschehens global nach wie vor eine untergeordnete Rolle.

Die Innovationsschwerpunkte einzelner Länder ändern sich im Zeitverlauf deutlich. Innovative Kerne verschwinden zugunsten anderer Technologien – allerdings nicht von einem Tag auf den anderen. Der Vergleich technologischer Schwerpunktverlagerungen zeigt: Der Aufstieg der USA bei Computer- und Digitaltechnologien hat in den 1990er-Jahren begonnen und nach der Jahrtausendwende erheblich an Fahrt gewonnen. Die deutlichsten Verluste im Innovationsgeschehen verzeichneten die Feinchemie und die Textilbranche.

Chinas Aufstieg im Bereich der Computertechnologie hat erst innerhalb der vergangenen fünf Jahre an Dynamik gewonnen. Ansonsten sind die Technologieanteile Chinas ohne ein deutliches Muster: Im insgesamt sehr starken Zuwachs der Innovationstätigkeit verschieben sich die Anteile der einzelnen Innovationsfelder immer wieder erheblich.

In Europa haben in den vergangenen Jahrzehnten die Medizintechnik, der Transportsektor und die elektrischen Maschinen an Bedeutung in der Innovationsaktivität gewonnen. Verloren hat der Kontinent in den Feldern der Chemie, Telekommunikation und audiovisuellen Innovationen. Nach der Jahrtausendwende sank auch die Spezialisierung im Bereich pharmazeutischer Innovationen: Dies liegt unter anderem am Aufstieg Chinas und Indiens in diesem Bereich, aber auch an der wachsenden Bedeutung der Biotechnologie, die sich sehr dynamisch in den Vereinigten Staaten entwickelt hat.(5)

In Japan und Südkorea haben sich die Innovationsschwerpunkte ebenfalls zugunsten elektrischer Maschinen, digitaler Technologien und der Medizintechnik verschoben. Verloren haben die Bereiche Textilien und Papier, Telekommunikation, audiovisuelle Technologien und Optik.

Insgesamt zeigt sich in fast allen Ländern ein Trend hin zu digitalen Technologien und der Computertechnik. Elektrische Maschinen, worunter auch Anlagen zur Energieerzeugung fallen, sind ebenfalls Gegenstand intensiverer Erneuerung. Damit zeigt sich auch in den Patenten die wachsende Bedeutung der Digitalisierung und unter anderem der steigende Bedarf auch an erneuerbarer Energieerzeugung.

Der Blick auf die Patentierungsaktivitäten in der Pharmazie und der Biotechnologie zeigt, dass vor allem die USA und China in diesen Technologiefeldern Ambitionen hegen. Auch hier zeigt sich ein rasanter Aufstieg Chinas seit der Jahrtausendwende. Die Patentanmeldungen im Pharmabereich aus China haben sich seither fast verdreißigfacht, im Bereich Biotechnologie gar mehr als verhundertfacht. Absolut gesehen zieht China gleich mit den Vereinigten Staaten und übertrifft sie im Bereich Biotech sogar. Auch Japan und Südkorea weisen hier einen kontinuierlichen Aufwärtstrend auf, wenngleich auf deutlich niedrigerem Niveau. Europa hingegen lag zwar anfangs mit den USA gleichauf, fällt aber seit Mitte der 2000e-Jahre sichtbar zurück.

Aus europäischer Sicht stellt sich das Bild etwas positiver in der pro Kopf Betrachtung dar. Zumindest ist Europa in der Innovationsintensität China noch überlegen, wobei Deutschland bei den Pharmapatenten den Anschluss an die USA zunehmend verliert. Ein Umsteuern ist offensichtlich notwendig, möchte man die bisher starke Position nicht einbüßen. Dies zeigt sich auch in der Spezialisierung: Während die Bedeutung von Pharmazeutika in den USA, Korea und Japan steigt, sinkt sie in der Europäischen Union, maßgeblich auch durch die Entwicklung Deutschlands getrieben. Bereits seit geraumer Zeit wird Deutschland eine Translationslücke attestiert. Diese beschreibt den Befund, dass die akademische Pharmaforschung zwar rege ist, diese aber nicht in dem aus anderen Ländern bekannten Muster höherer Patentierung mündet. Die Ursachen hierfür sind vielfältig. Grundsätzlich werden eine zu schwache Verbindung zwischen öffentlich finanzierter Forschung und der kommerziellen Forschung in Unternehmen sowie fehlende Anreize zur Unternehmensgründung benannt.(6)

Innovationen entstehen nicht zufällig, sondern sind Ergebnis von Investitionen in Forschung und Entwicklung. Je mehr ein Land hierfür aufwendet, desto höher sollte das Innovationsergebnis ausfallen. Die Relation aus Patenten und gesamtwirtschaftlichen F&E-Ausgaben bieten Informationen über das Innovationssystem eines Landes.

Insgesamt betrachtet wenden die USA die größten Summen pro Patent auf. Rund 1,7 Millionen Euro werden hier je Patent eingesetzt. Europa liegt mit 1,2 Millionen Euro weit darunter, aber noch vor Deutschland mit knapp einer Million Euro pro Patent. Japan und Korea weisen seit jeher die geringsten Aufwendungen je Patent auf.

Seit mehr als zehn Jahren kam es, mit Ausnahme Chinas, in der Breite zu deutlichen Anstiegen in dieser Größe – allen voran in den USA und in Europa. Dies dürfte einerseits an der zunehmenden Spezialisierung in den Bereichen hochwertiger und teurer Innovationen liegen, die in der oben diskutierten Verlagerung der Patentierungsaktivitäten zum Ausdruck kommt – beispielsweise der steigenden Bedeutung von Patenten der Pharmazie in den USA oder dem steigenden Anteil im Bereich der Medizintechnik. Andererseits kommt hinzu, dass beispielsweise der Dienstleistungssektor oder die Softwareentwicklung an Bedeutung gewinnen, die ebenfalls erheblich in F&E investieren, allerdings einen geringeren Bedarf beim Schutz geistigen Eigentums mit Patenten aufweisen.

China hingegen hat Ende der 1990er-Jahre mit über zwei Millionen Euro die mit Abstand höchsten Mittel je internationalem Patent aufgewendet. Seitdem sind diese Patentkosten aber rasant gesunken, zuletzt bis auf das Niveau Japans und Südkoreas. Dies ist auch auf den Aufbau des Wissenschafts- und Innovationssystems um die Jahrtausendwende herum zurückzuführen, das bis dahin keine festen Strukturen aufwies. Messbar ist der Aufbau der akademischen Strukturen in der Zahl der Student:innen: Im Jahr 2000 waren in China etwa sieben Millionen Menschen an Hochschulen eingeschrieben. Dieser Wert stieg schnell auf jetzt deutlich mehr als 35 Millionen Studierende.

Für geraume Zeit dürfte die chinesische Regierung den Aufbau akademischer Strukturen und Forschungsvorhaben finanziert haben, auch wenn sich diese zunächst gar nicht in marktfähige, patentierte Produkte ummünzen ließen. Mit Funktionieren dieser Strukturen und zunehmender Weltmarktorientierung gelang es China zunehmend, auch ausländische Unternehmen als Partner für die Translation der Ideen in Innovationen zu gewinnen. Dies dürfte die Patentierungsaktivität mit angeschoben haben.(7) Auch strategische Überlegungen können eine Rolle spielen – etwa, wenn mehr patentiert wird, als es für eine unmittelbare Vermarktung eigentlich nötig wäre, dafür jedoch Technologieräume vor dem Zugriff anderer abgeschirmt werden.(8) Die Kostendegression je Patent war in der Folge enorm.

Der Aufstieg Chinas als Wirtschafts- und Innovationsstandort ist rasant. Die wissenschaftliche Entwicklung und die resultierende Patentierungsaktivität sind beispiellos in der jüngeren Wirtschaftsgeschichte. Die Konkurrenz zwischen den großen Wirtschaftsräumen dürfte in den kommenden Jahren weiter zunehmen.

Dies liegt auch daran, dass viele Länder erhebliche Mittel für die Unterstützung von Hightech-Innovationen und -Industrien aufwenden. Die jüngste veröffentlichte Studie9 zum internationalen Vergleich der Industriepolitiken im Hightech-Sektor hat dies deutlich herausgearbeitet: Allein 1,6 Billionen Euro hat China innerhalb der Jahre 2018 bis 2020 in sein großes industriepolitisches Programm „Made in China 2025“ gepumpt. Die USA haben 2022 rund eine Billion Euro im Rahmen des „Inflation Reduction Act“ ins Schaufenster gestellt. Auch Länder wie Südkorea lassen sich ihre Hightech-Förderung in den kommenden Jahren rund 700 Milliarden Euro kosten. Dies wird den Wirtschafts- und Innovationsstandort Europa unter Druck setzen.