在全球经济存量竞争加剧和中国经济进入新发展阶段的双重背景下，提高全要素生产率对中国制造业高质量发展意义重大。本文将三要素双层嵌套型不变弹性生产函数和技术变化方向特征同时纳入新古典增长模型，核算均衡路径中的全要素生产率，重点研究以信息技术资本为中心的技术变化方向异性结构，及其对全要素生产率的影响机制，并采用2000～2016年中国制造业数据进行效果估计和交叉稳健性检验。结果表明：(1)技术变化方向异性和全要素生产率正相关，而中国制造业技术变化方向异性负向扩大，阻碍了全要素生产率增长；(2)技术变化方向异性负向扩大与要素增进型技术进步阶梯结构密切相关，信息技术资本的相对增进型技术进步处于不利于全要素生产率的陷阱区域；(3)制造业信息化中存在对劳动增进型技术进步的“倒逼”机制，诱导技术变化方向异性进一步负向扩大并阻碍全要素生产率增长；(4)技术变化方向异性和资本结构匹配性上升，促进制造业全要素生产率增长，但信息技术资本不合理深化减弱了该效应。本文研究结果为制造业信息化深入发展和竞争力提升提供了理论支撑与政策建议。