有色锗、镓概念股全线涨停！云南锗业两连板！一文带你了解“高技术制造业的口粮”镓、锗的产业链与新机遇（附相关公司梳理）

根据公告显示，我国决定对镓、锗相关物项实施出口管制，并从今年8月1日起正式实施。据了解，镓相关物项包括金属镓（单质）、氧化镓、氮化镓、磷化镓、砷化镓等，而锗相关物项包括金属锗、磷锗锌、二氧化锗、四氯化锗等。公告要求，属于上述特性的物项，未经许可，不得出口。

镓

半导体材料是半导体产业链上游中的重要组成部分。半导体材料分为制造材料和封装材料，其中制造材料主要是制造硅晶圆半导体、砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）等化合物半导体的芯片过程中所需的各类材料，在集成电路、分立器件等半导体产品生产制造中起到关键性的作用。半导体制造材料包括硅材料和砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等化合物半导体材料。

硅衬底占据主要市场，三代半导体有望掀起底层材料端革命。硅（Si）是目前技术最成熟、使用范围最广、市场占比最大的衬底材料，近年来硅材料的潜力已经开发殆尽，在高压、高频、高温领域以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体衬底材料市场规模有望迎来快速发展。

半导体衬底材料发展至今经历了三个阶段：

1、第一阶段（代表材料：Si，Ge）：20 世纪 50 年代开始，以硅（Si）、锗（Ge）为代表的第一代半导体材料制成的二极管和晶体管取代了电子管，引发以集成电路为核心的微电子产业的迅速发展，主要应用于低压、低频、低功率的部分功率器件、集成电路中。硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料，90%以上的半导体产品是用硅基材料制作的。

2、第二阶段（代表材料：GaAs，InP）：20 世纪 90 年代开始，随着半导体产业的发展，硅材料的物理瓶颈日益突出，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、锑化铟（InSb）、部分三元化合物半导体等为代表的第二代化合物半导体材料崭露头角。砷化镓材料的电子迁移率约是硅的 6 倍，具有直接带隙，故其器件相对硅基器件具有高频、高速的光电性能，因此被广泛应用于光电子和微电子领域，是制作半导体发光二极管和通信器件的关键衬底材料。

3、第三阶段（代表材料：SiC、GaN）：近年来，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带（禁带宽度大于 2.2eV）第三代半导体材料逐渐兴起，其介电常数、导热率及最高工作温度等等关键参数方面具有显著优势，可以满足电力电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求，从而成为半导体材料领域最具前景的材料之一。目前，5G 通信、新能源汽车、光伏等领域头部企业逐步开始使用第三代半导体，待成本下降后，第三代半导体有望实现对硅基材料的全面替代。

就功率和频率两个维度而言，第一代半导体材料的代表硅，功率在 100Wz 左右，频率只有大约 3GHz；第二代的代表砷化镓，功率不足 100W，但频率却能达到 100GHz。因此前两代半导体材料更多是互为补充的关系。而第三代半导体的代表氮化镓和碳化硅，功率可以在 1000W 以上，频率也可以接近 100GHz，优势非常明显，因此未来有可能是取代前两代半导体材料的存在。

高频领域或将实现对硅基的全面替代：GaN-MOSFET 凭借其超高频率的特性在 5G 射频领域大有可为，当前主要为 5G 基站 PA 未来有望拓宽到终端设备射频（手机等），此外 GaNMOSFET 在 1000V 以下的中低压领域比如快充、电动汽车有较大的应用潜力。

GaN 主要用于光电子、射频电子及电子电力领域。

在光电子领域住用应用于激光显示、LED 照明等。

在射频电子领域主要应用于卫星通讯、移动终端、国防军工、无线通信基站等。

在电力电子领域中主要应用于电源转化系统、新能源汽车与数据中心、工业电机及智能电网等。

国内GaN功率半导体产业链已经实现全面布局

GaN 功率半导体全球布局方面，海外企业在技术及产能上均有较高的领先地位。海外龙头企业以 IDM 模式为主，主要包括德国英飞凌、美国 Qorvo 等。

目前，国内 GaN 产业链也在加速布局中，成长较为迅速，国内企业在衬底、外延、设计、制造等领域均已实现布局，其中包括

GaN 衬底制造商苏州纳维、东莞中镓。

外延制造商晶湛半导体、江苏能华。

设计企业安谱隆、海思半导体。

制造企业三安集成、海威华芯等。

此外，新进入厂商不只有传统功率半导体厂商，更多地是做射频器件出身或者有军工背景的企业进入GaN 领域，如主营军工电子的亚光科技，主营 TR 组件及射频模组的国博电子。

锗

锗三大应用领域发展趋势

【光纤通讯】

中国已经成为光纤生产和使用大国，光纤和光纤预制棒产量占据全球 50%以上，四氯化锗的用量也成为全球第一。

光纤级四氯化锗作为石英系光导纤维的掺杂剂，可以提高纤芯的折射指数，降低光损耗，进而提高光纤的传输距离，减少中继站，使长距离通讯成为可能。一般多模光纤消耗四氯化锗量为 10g／km，单模光纤消耗四氯化锗量为 2g／km。

【红外光学】

锗单晶是目前世界上使用最为普遍、应用范围最广的红外光学材料，其成品主要有红外锗镜头和锗窗口。

其中，红外锗镜头根据用途不同，其含有的锗镜片数量也各异。军用红外锗镜头对精度、工艺的要求较高，一般含有 6 至 10 多片锗镜片，而民用红外锗镜头的技术要求相对较低，一般含有 2 至 3 片锗镜片。锗窗口一般用于军事装备。

锗红外光学镜头近几年除了军工需求不断增长外，民用领域的需求增长加快。民用市场主要集中在车载红外、消防、建筑、电力、医疗检疫、森林防火等几个行业。

【半导体及太阳能】

单晶锗晶片是重要的半导体衬底材料。主要用于太阳能光伏电站（CPV）、空间太阳能电池板和超高亮度 LED 的衬底材料。

使用锗烷、硅锗合金电子用锗的趋势十分明朗，在成本和资源供给能力上，锗不具备和硅竞争的能力。因此，全球范围内使用量不会发生大的改变。

光伏锗用量渐有增长。太阳能用锗分为晶片类和锗烷类。锗烷类应用由于技术瓶颈已退出。晶片类有大部分作为砷化镓太阳能电池衬底提高转换效率，主要应用在空间太阳能。锗衬底砷化镓太阳能模组全球转换效率最高，可达 40%以上。

民用推广难度在于锗成本高以及大规模使用后砷的无害化处理，因此太阳能锗晶片增量主要在空间太阳能。砷化镓太阳能电池具有高效率、高电压、耐温性好等有点，在空间光伏领域锗晶片的不可替代性，决定了未来空间领域太阳能电池锗晶片的 100%渗透率。

其他潜在消费领域

华安证券《第三代半导体行业报告（一）：行业解析：千亿级黄金赛道，中国“芯”蓄势待发》

申港证券《有色金属：新基建提速5G商用，锗迎来风口》

来源：Datayes