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【行业洞察】锗:制裁利器多点开花 军工红外与卫星通信金属

2024-07-12 09:30

事件:本周锗锭报价上涨10.5%,较6月初价格上涨27.9%。供应端受铅锌加工费低迷和冶炼厂减产影响,含锗原料持续紧张,价格高涨。锗生产企业执行长单,流通现货紧张,持货商持续推高报价。下游红外需求采购集中释放,锗酸铋、光伏锗衬底等消费持续向好,加大对锗的消耗,加速供需失衡。年内光伏、红外等需求预期持续向好,供给紧张短期难以缓和,锗价持续看涨。

1、前所未见大变局下,锗的战略性地位正在凸显。

1)锗金属材料性能优越,主要应用于红外、光纤、太阳能电池等领域。锗所具备的特殊光学性能,不能透过可见光和紫外线但能很好地透过红外辐射,被应用于红外光学领域和光纤系统。

2)锗良好的半导体特性及化工特性使其应用于太阳能电池和催化剂领域。据驰宏锌锗年报,2023年全球锗需求结构中,红外占比43%,光纤占比28%,太阳能电池占比19%,其他领域占比10%。

2、斯德哥尔摩国际和平研究所报告:2023年全球军费开支连续第九年增长,同比增长6.8%至2.4万亿美元,年增速创2009年以来新高,预计军用红外需求有望增长。

3、国内收储预期提升,锗战略性地位有望再显峥嵘。据亚洲金属网2023年锗行业年度报告,国家收储计划预计于2024年落地实施。

4.伴生特性限制供应大幅增长,供需改善带动库存去化,锗价逼近历史前高。

锗由于亲硫、亲石、亲铁等化学特性,很难独立成矿,一般呈分散状态分布于其他矿物中,为一种伴生金属资源,富锗矿主要富集于闪锌矿及褐煤矿中。今年4月全球锌矿产量累计同比-5%,锌矿生产扰动导致伴生产品锗产量受到影响。据亚洲金属网,5月国内锗产量15.5吨,同/环比+1.3%/+7%,累计同比-6%。

5.库存方面,据亚洲金属网,5月份国内冶炼厂商锗库存为2吨,同/环比-43%/-73%,连续4个月快速去库,且库存水平处于历史低位水平。 

6.去年8月以来出口结构发生重大变化,出口总量处于逐步恢复区间

从出口结构来看,出口管制前国内锗出口前三大地区为美国、德国、日本,目前出口至美国的量降为0,前三大出口地区转变为俄罗斯、德国、比利时。

从出口总量来看,2023年8月1日镓、锗相关物项实施出口管制后,国内锗在去年8、9月几乎无出口,之后伴随国内企业出口许可证的获得,国内锗出口量逐步复苏,目前月均出口水平达到去年月均水平的68%左右。

7.长期看,中美“星链计划”打开卫星光伏用锗蓝海,锗行业供需增速错配有望驱动锗价中枢提升。

美国方面,SpaceX星链计划最终发射4.2万颗近地轨道卫星,5月23日,SpaceX完成第167批星链发射,星链卫星总发射数量达6482颗。

中国方面,截至6月底,我国共提出“星网GW计划”、“上海G60星链”、“鸿鹄三号”卫星星座三个超万颗卫星巨型星座计划,分别规划发射卫星12992、12000+、10000颗。总体来看,需求侧,中美“星链计划”卫星总量是目前在轨卫星总数的10倍以上。

考虑到红外、收储预期和卫星光伏用锗需求逐步提升,伴生锗供应受制于未来锌产量小幅增长,2023-2030年全球锌产量CAGR约3%,目前国内锗库存处于低位,预计供需增速错配有望驱动锗价中枢抬升。

相关公司:驰宏锌锗云南锗业光智科技

一、锗产业链包括上游采矿冶炼,中游提纯与深加工以及下游终端应用。

锗的上游资源端主要包括褐煤锗矿、铅锌冶炼副产品、锗锭和锗单晶废料三种。其中褐煤锗矿是指含有较高锗含量的褐煤;铅锌冶炼副产品则是指在铅锌矿的冶炼过程中,锗以氯化物或氧化物的形式挥发进入烟尘或炉渣,再经过富集、浸出、煅烧等工艺可以得到锗精矿;而在锗锭及锗单晶废料中可以回收锗,得到较高纯度的四氯化锗,再经水解、还原等工艺,制备出高纯度的锗锭或锗单晶。锗的中游加工工艺复杂,经过提纯和深加工可以得到二氧化锗、高纯锗和锗单晶等产品。锗单晶是以区熔锗锭为原料,用直拉法或垂直梯度法等方法制备的锗单晶体,可进一步加工为红外级锗单晶与半导体器件用锗单晶。

锗供给:资源较为匮乏,供给相对刚性。全球锗矿资源较为稀缺,中国为主要供给国。锗多伴生成矿,资源集中分布中美两国锗为稀散资源,多伴生成矿。锗作为一种稀散元素,在地壳含量仅约为0.0007%。

全球锗资源储量匮乏,集中分布于美国、中国与俄罗斯。据USGS,受限于极低的元素丰度,全球已探明锗资源储量仅为8600金属吨,集中分布于美国、中国与俄罗斯。其中美国、中国和俄罗斯锗资源保有储量为3870吨、3526吨和860吨,分别占全球总量的45%、41%和10%。

中国已探明储量稳中有增,以伴生锗矿床为主,主要分布于内蒙古。截至2022年,中国已探明锗矿储量为2333.47吨,同比增长7.89%。需与产业链发展现状思考》,在全国35处已探明锗资源储量的矿床中,以煤伴生的锗矿和以铅锌、铝等有色金属伴生的锗矿资源储量分别占全国总储量的42%和55.4%。而《2022年全国矿产资源储量统计表》数据显示,全国锗矿资源广泛分布于内蒙古、云南、江西、广西、甘肃、陕西、四川等12个省份,其中内蒙古2022年已探明锗矿储量为1524.63吨,约占全国65.34%,为主要锗矿产资源地区。

目前全球含锗矿床包括独立锗矿床与伴生锗矿床两大类:其中独立锗矿床规模较大,锗含量较高≥20%,矿床中有独立锗矿物、富含锗的吸附体或类质同象矿物等载体矿物,主要包含铜铅锌锗矿床、砷铜锗矿床、锗煤矿3个亚类;伴生锗矿床中锗元素主要依附于其它元素矿,主要包含含锗的铜铅锌锡银硫化物矿床、含锗的铝土矿或沉积型铁矿床、含锗的页岩、油页岩、石油、煤等有机岩矿床3个亚类。

全球锗矿产量稳定,中国为主要供给国。据USGS,全球锗矿产量自2008年以来基本保持稳定,在2014年达到165吨的峰值后,全球锗矿产量迅速收缩,后小幅增长,2020至2021年全球锗矿产量稳定在140吨。中国是全球锗矿最大供给国,中国锗矿产量自2014年达到120吨后,因受环保政策和资源保护措施的影响,锗矿产量连年下滑。2018年在下游需求拉动下,锗矿年产量小幅回升,近几年中国锗矿产量稳定在95吨,约占全球锗矿供给量的70%。

中国主导全球锗冶炼,供给维持相对刚性。全球金属锗产量稳中有增,中国为最大金属锗供给国。2016-2021年全球金属锗产量平稳增长,2021年全球金属锗的产量为178吨,2022年产量达到182吨,同比增长2%。据智研咨询,2022年中国锗金属产量达到151吨,约占全球金属锗总产量的83%。

多国对锗资源保护,回收锗需求增加。由于锗的稀缺性与战略性,多个国家和地区已采取相应的措施,对锗资源进行保护。英国于2015年将锗列入风险矿产清单,欧盟于2017年将锗列入61种关键原材料目录,成为战略性矿产资源,美国于2018年将锗列为关键矿产目录。在锗资源保护趋势愈加强烈的背景下,未来回收锗的地位有望提升,据中商产业研究院,2022年中国金属锗产量约151吨,其中原生锗产量为130吨,回收锗产量21吨,回收锗产量占比已从2021年的10.67%增加到2022年的13.91%,未来有望进一步扩大。

锗资源有限且各国对锗进行战略保护,下游需求增量可观,地缘摩擦频发下军工锗需求旺盛。2025年全球金属锗供应缺口或进一步扩大,锗价将上涨。当下全球宏观经济运行趋势、现货交易情况以及各个国家与地区的锗供给政策对锗价有所刺激,但拉长周期来看,核心变动基调依旧为预期供需平衡错配的影响。近年来,全球主要供应国家开始重视锗的战略资源意义,逐渐对其进行资源保护和控制,锗供给相对刚性,需求拉动下,锗价中枢已有所提升。目前全球地缘政治局势动荡,军用红外锗需求或快速提升,此外卫星应用的光伏锗,以及通信领域的光纤锗需求旺盛,或加大锗的供应缺口。作为每轮周期价格涨幅较大的品种,锗金属当前具备较高上行空间,板块迎来布局时机。

中国锗产品大量出口,但整体呈现收紧趋势。中国锗产品出口量远大于进口量。据海关总署,2023年中国出口锻轧的锗及其制品41.2吨,较2022年的42.7吨下降3.5%,而2023年中国进口锻轧的锗及其制品仅为1.1吨,锗产品出口量远大于进口量。从出口结构上来看,中国锗相关产品主要出口到日本、法国、德国等国家。

出口管制政策颁布后,中国锗产品出口量明显下滑。

由于锗优异的半导体特性和高红外折射率、色散率低等光学性质,可以应用于红外成像仪、太阳能电池、光纤通讯材料等领域。

锗需求:红外制导、卫星电池等场景打开需求空间。需求稳定增长,核心下游为红外与光纤领域。锗下游主要面向红外、光纤与太阳能电池领域。锗作为战略性稀有金属,具有良好的光学性质和力学性质,并拥有半导体特性。锗最初主要应用在二极管、晶体管、PET催化剂等工业领域,后伴随下游军工、通信技术的发展,锗的应用逐渐扩展到光纤电缆、红外成像等领域。目前全球锗下游需求以红外、光纤和光伏太阳能为主,其中红外光学需求占比达到36%、光纤需求占比为34%、太阳能电池需求占比为17%。

军民市场共同拉动,红外光学需求旺盛。锗主要应用于红外成像部件的镜头部分。晶体锗具有良好透光性、稳定性,折射率大于4,镀膜后的锗玻璃可以达95%以上透过率,在红外激光器、热成像仪、红外测温仪、夜间监视器和热探测器等的红外成像部件中有重要作用。在红外光学领域中,锗通常被制成红外光学镜头来采集热红外波段的光,探测物体发出的热辐射,并通过信号处理器器将结构转化为灰度值,并利用各物体的灰度值差异来进行红外成像。

镜片广泛用于国防军工、工业生产,日常生活中的红外成像。

全球地缘冲突频发有望提升军工锗需求弹性。目前军用红外产品在美国、法国等发达军事国家的军队中普及率较高,2014年全球军用红外热像仪系统的北美销售占比达到50%,而西方发达国家对于红外成像采取严格的技术封锁及产品禁运政策,也制约了全球军用红外市场规模的大幅增长。但近年来,全球地缘政治局势紧张,俄乌冲突、巴以冲突等军事摩擦频发,预计军工锗的需求有望增加。预测2023年全球军用红外市场规模将达到107.95亿美元。

锗用于生产光纤预制棒,掺锗光纤性能更加优异。锗元素主要以四氯化锗的形式存在于光纤纤芯中,是生产光纤预制棒的重要原材料之一,光纤预制棒通过拉伸和涂层即成为光纤。

5G频段更高需要更多的基站,并对基站间连接用光缆提出更高要求。

全球5G基站建设步入高速增长阶段,中国基站规模领先全球。

锗衬底性能优异,卫星发展将拉动需求高增。砷化镓锗衬底电池转换效率高,主要用于空间供电多结锗衬底砷化镓太阳能电池性能优异,转换效率高达40%。

多结锗衬底砷化镓太阳能电池用于空间供电的优势有两点:

一方面,砷化镓物理性质优越,和硅材料进行对比可以发现,砷化镓的禁带宽度、饱和速率、击穿电压和电子迁移速率均优于硅,从而具有高转换效率和优异的耐高压性、抗高温性。在太阳能电池中,砷化镓电池为直接禁带材料,5~10μm的厚度就可以吸收高达95%的太阳光,因而能够制成超薄的太阳能电池;同时,其抗高能粒子辐射能力也高于间接材料硅,更适合运用在航空航天领域。

另一方面,由于锗机械强度更高、与砷化镓晶格常数和热膨胀系数相近的等特点,使用锗作为衬底,可以进一步提高砷化镓太阳能电池的转化效率、更耐辐照和高电压,机械性能提升,使得多结锗衬底砷化镓太阳能电池在航空航天领域应用更具优势。

目前砷化镓锗衬底电池主要应用于航天供电领域。

卫星互联快速发展,光伏锗应用空间广阔。全球卫星互联网密集催化,近地轨道通信卫星战略布局。全球卫星发射量增长为锗衬底太阳能电池创造了广阔的需求空间。据CNKI《锗在太阳能电池中的应用》,大型卫星则需要使用数万砷化镓太阳能电池,卫星需求增长可以有效拉动锗衬底太阳能电池需求上升。仅考虑美国“Starlink星链”与中国“GW星链”、“G60星链”计划,谨慎假设单个卫星锗片数为1000片,单个锗片含锗质量为9g,三者卫星发射数量均以年50%的增速增长,预计2024-2026年三者合计对光伏锗需求增量为29/44/66吨。

二、锗价复盘:预期供需错配定基调,板块具备高价格弹性。

预期供需错配决定锗价走势,需求拉动下锗价中枢提升。锗价受到锗主要产地供应量变化以及下游红外、光纤、太阳能电池等需求影响。此外,全球宏观经济运行趋势、现货交易情况以及各个国家与地区对锗的供给政策也对锗价有所刺激,但核心变动基调拉长周期来看依旧为对预期供需平衡错配的影响。近年来,伴随下游需求的持续增长,全球主要供应国家纷纷开始重视锗金属的战略资源意义,逐渐对其进行资源保护和自主控制,锗供给侧维持相对刚性;而2023年7月中国海关总署和商务部宣布将对金属镓和锗进行出口管制,进一步引发市场对于全球锗供应短缺的担忧。需求侧伴随全球红外探测市场稳定增长、5G通信建设提速以及太阳能光伏产业发展,锗金属在下游需求拉动下,价格中枢已有所提升。

供给受限下,锗具备高价格弹性。由于全球锗供给较为集中且各国对锗资源开采维持严格控制,全球锗产量相对刚性,因而在短期需求拉动或地缘政治政策刺激影响下,锗的历史价格波动较大。随后伴随全球主要锗产地产能的逐渐提升,锗产量缓慢释放,结合下游市场需求情况,逐渐演变出锗产能出清到过剩的周期变动,而在每轮周期内锗板块上行区间中,锗金属展现了较高的价格弹性。

全球锗资源较为匮乏,供给相对刚性。锗本为稀散资源,多伴生成矿,全球锗资源集中于中美,资源丰度严重不足,且由于锗的稀缺性,各国纷纷对锗资源进行战略保护。中国主导全球金属锗冶炼,锗产量稳中有增,2022年中国金属锗产量约占全球总产量的83%,为最大供给国。然而伴随中国对镓、锗相关物项实施出口管制,出口侧整体呈现收紧态势。预计由于产能限制和各国对锗资源的战略保护,全球锗金属供给增幅有限。

需求增量可观,军工锗有望打开持续错配周期。锗下游主要面向红外、光纤与太阳能电池领域,伴随全球红外探测市场稳定增长、5G通信建设提速以及锗衬底太阳能电池空间供电领域的发展,对锗的需求量有望进一步抬升。红外锗起先用于军用领域,近年来,全球地缘政治局势紧张,俄乌冲突、巴以冲突等军事摩擦频发,军工锗需求弹性提升;相比4G网络,全球5G建设需要更多的基站,并对基站间连接用光缆提出更高要求,为锗光纤需求带来增量;锗衬底太阳能电池更适宜用作空间供电,全球卫星发射量增长为其创造了广阔的需求空间。我们预计2025年全球金属锗供应缺口将进一步扩大,供应偏紧下,锗价有望打开上涨周期。

拥有自给锗资源及高端锗产品深加工能力的龙头标的。未来锗资源预期供应持续偏紧,产业链利润分配偏向于资源端,拥有上游稀缺锗资源的厂商定价能力强,可以依靠自给资源进行战略储备,并在产业链一体化建设中优化成本控制、提高垂直整合能力。与此同时,拥有高端锗产品深加工能力的公司,将受益于需求拉升,持续获得营收增量。

相关公司:驰宏锌锗云南锗业光智科技

驰宏锌锗:公司作为铅锌锗行业龙头,未来随着资源端的建设、优质矿山注入,冶炼环节持续降本增效,以及锗精深加工的产能释放,成长可期。

云南锗业:公司为集锗矿开采到深加工一体的锗业龙头,积极推动现有产能爬升的同时,开发高附加值的锗系列高端产品,同时加大化合物半导体材料产业的布局力度。

光智科技:公司主要从事红外光学及激光器件、高性能铝合金材料研发、生产和销售。随着公司深加工产品放量,业绩有望持续增厚。预计2024-2026年EPS分别为0.48/1.45/2.06元。考虑公司在高纯锗领域的技术领先地位与红外系统、高端铝合金产品的持续拓展,参考对应红外系统行业可比公司高德红外航天智装、光电器件行业公司三安光电的估值。

参考资料:

20240426-国泰君安-制裁利器多点开花,需求周期拉开序幕

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