【华泰有色李斌团队】云南锗业首次覆盖深度报告：守稳锗，发力二代半导体材料

【核心观】

锗资源业务稳定，业绩弹性将来自半导体材料

公司红外级锗产品、光纤用四氯化锗和光伏锗单晶片等毛利率高的深加工产品18年营收和毛利合计占比超50%，已成主营。19年公司明确其砷化镓和磷化铟单晶片已可用于光芯片领域，该领域产品价格大幅高于LED领域产品。公司80万片的砷化镓产能若生产光芯片或者射频芯片生产用基材，业绩弹性大。我们认为公司已从资源型企业成长为锗部件和半导体材料企业，我们预计公司2019-21归母净利润有望达到-9.75、56.95、107.36百万元，EPS为-0.01、0.09、0.16元，首次覆盖给予“增持”评级。

锗价成本支撑强，未来预期平衡中小幅修复

目前国内褐煤和铅锌伴生产锗含税完全生产成本约7100-8300元/千克，具备价格支撑。截至19年，全球锗极限产能230-240吨大于18年锗132吨需求，但鉴于中资企业产量占比超70%且集中度高，多数锗企多依据成本和环保等要素主动调整产量，锗供需容易实现平衡。19-21年鉴于锗年需求增速约为4.6%，价格预期趋于小幅稳增，波动于8000-8500元／千克。

GaAs和InP等化合物半导体2020年市场规模预期440亿美元

砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表的III-V族化合物半导体材料，凭借独特的材料特性，在光通、无线微波射频等领域具有广泛的应用前景。根据中国产业息网数据，2020年化合物半导体的市场规模将达440亿美元，2016年至2020年复合年增率达12.9%，增速大幅超过整个半导体产业。

5G时代GaAs和InP基材逆势高增，国产化进程亟待解决

根据Yole数据，5G射频技术升级，GaAs需求从17年的100余万片增至23年约400万片，CAGR将达15%；InP CAGR将达14%。GaAs和InP衬底，凭借不可替代的物理性能优势，是光通用激光器、3D-Sensing用VCSEL、5G PA、LNA、RF Switch等半导体元器件核心基础材料。技术门槛高导致化合物半导体衬底市场被少数海外巨头垄断国。内少数企业已具备小批量生产能力，国产化进程亟待加速。

20年业绩有望显著改善，首次覆盖给予“增持”评级

我们预计公司20-21年公司业绩有望显著改善，预测19-20公司营收分别为447.85，625.99，839.67百万元；归母净利润分别为-9.75，56.95，107.36百万元，对应当前股价20-21年PE分别为95倍、50倍。估值方面，采用分部估值，我们认为公司红外、光纤和光伏锗部件在锗价相对稳定的情况下预期利润随产量提升而稳增；而公司未来主要业绩增长有望受益于GaAs和InP高端领域应用突破后的产能持续释放，20年合理市值预期59.7-63.1亿，对应目标价9.14-9.66元;首次覆盖给予“增持”评级。

风险提示：锗价下跌；5G等下游发展不及预期；GaAs二代半导体材料工程化进度不及预期等。

【报告正部分】

公司转型锗部件和半导体材料

【云南锗业(002428)、股吧】已经从锗资源企业转型锗部件和半导体材料企业。公司红外级锗产品、光纤用四氯化锗和光伏锗单晶片等毛利率高的深加工产品2018年营收和毛利合计占比超 50%，已成主营。2013年开始积极布局二代半导体材料GaAs和InP，2017年实现LED领域供货，2019年突破光芯片领域应用，该领域价格预期显著提升。

2019-21锗业务预期随锗价修复提升。目前国内褐煤和铅锌伴生产锗含税完全生产成本约7100-8300 元/千克，有效支撑锗价。截至2019年，全球锗极限产能 230-240 吨大于2018年锗132 吨需求，但鉴于中资企业产量占比超 70%且集中度高，多数锗企多依据成本和环保等要素主动调整产量，锗供需容易实现平衡。19-21 年鉴于锗年需求增速约为 4.6%，价格预期趋于小幅稳增波动于 8000-8500 元/千克。锗资源和相关部件业务我们预期跟随锗价修复稳步上升。

我们认为5G时代GaAs和InP景气确定。5G 时代 GaAs 和 InP 基材逆势高增，国产化进程亟待解决。GaAs 和 InP 等化合物半导体 2020 年市场规模预期 440 亿美元。根据Yole数据，GaAs需求从2017年的100余万片增至2023年约400万片，CAGR将达15%；InP CAGR将达14%。GaAs和InP衬底，凭借不可替代的物理性能优势，是光通用激光器、3D-Sensing用VCSEL、 5G PA、LNA、RF Switch等半导体元器件核心基础材料。技术门槛比较高，国内少数企业已具备小批量生产能力，国产化进程亟待加速。

公司锗业务稳健，半导体材料业务具备显著业绩弹性。我们假设2021年锗含税价恢复至8500元／千克，则届时公司锗资源业务净利润预期恢复至约0.14亿元，锗部件净利润增至约0.47亿元。我们假设2021年生产15万片（3-4英寸）光芯片和射频芯片GaAs衬底，单片价格约1750元，毛利率约33%；Led芯片衬底73万片（2英寸），单片价格55元，毛利率27.3%，GaAs业务对应净利润约为0.47亿元；则80万片满产情景下业绩弹性大。

估值方面，我们认为云南锗业2020年合理估值59.7-63.1亿，对应公司目标价9.14-9.66元。锗资源业务采用PB估值法，锗部件和砷化镓业务采纳PEG和可比公司PE估值法，具体估值参见后。

◇锗资源储量丰富，深加工业务逐渐增加

公司矿山截至2009年12月31日，已经探明的锗金属保有储量合计达689.55吨,相当于全国保有储量3,500吨的19.70%。后公司通过收购采矿权和股权的方式陆续整合多个含锗矿山，增加锗金属储量合计263.69吨（后增储至293.44吨）。2010年-2018年，公司矿山累计消耗锗资源约228.62吨（金属量）。

公司目前材料级主导产品为区熔锗锭、二氧化锗；深加工方面，光伏级锗产品主要为【太阳能(000591)、股吧】锗衬底片，红外锗系列产品主要为红外级锗单晶（光学元件）、锗镜片、镜头、红外热像仪，光纤级锗产品为光纤用四氯化锗；非锗半导体材料级产品主要为砷化镓单晶片（2017年新增产品，目前占比很小）。公司产品主要运用包括红外光学、太阳能电池、光纤通讯、发光二极管等领域。

2018年，公司实现营业收入较上年相比增加76.15万元，增长率0.16%，但其营收构成发生较大变化：材料系锗产品逐年减少，深加工业务占比逐渐增加。费用成本相对维持稳定。

1）贸易收入大幅下降，2018年贸易业务收入3,880.58万元,同比上年下降9,395.72万，下降70.77%；

2）深加工产品销售数量增加，增加营业收入合计4,776.70万元。主要是：红外锗单晶毛坯及镜片同比增长46.88%，红外锗镜头同比增长297.56%，光纤四氯化锗同比增长36.18%，太阳能锗单晶片同比增长66.74%，砷化镓单晶片同比增长57.63%等；

3）主要产品价格同比略有上升，由于价格上涨而增加营业收入合计4,689.79万元，主要是：二氧化锗同比增长15.40%，区熔锗同比增长24.57%，红外锗单晶毛坯及镜片同比增长 22.37%，光纤四氯化锗同比增长7.88%，砷化镓单晶片同比增长33.22%等。

◇产能充裕，产品价格跟随锗价波动

据18年年报，公司材料级产品区熔锗锭产能为：47.60吨/年，太阳能锗衬底片产能为30万片/年，光纤用四氯化锗产能为60吨/年，红外光学锗镜头产能为3.55万套/年，砷化镓单晶片产能为80万片/年（折合四寸）。

2018年公司及子公司共生产可供出售区熔锗锭16.41吨，生产二氧化锗7.54吨，红外级锗产品折合锗金属量6.99吨；生产太阳能电池用锗单晶片16.42万片（折合4寸计算），生产光纤四氯化锗26.80吨；生产砷化镓单晶片26.52万片（折合2寸计算）。

2019-21锗供需平衡

锗是一种化学元素， 化学符号Ge，其导电性优于一般非金属，劣于一般金属，物理学上称为“半导体”，对固体物理和固体电子学的发展有重要作用。锗有着良好的半导体性质，如电子迁移率、空穴迁移率等等。

锗金属为典型的稀有分散元素，本身具有亲石、亲硫、亲铁、亲有机的化学性质，很难独立成矿，一般以分散状态分布于其他元素组成的矿物中，成为多金属矿床的伴生组分。

◇储量与产量：分布集中产能充裕，全球产量以中国为主

据美国地质调局统计，2016全球已探明的锗保有储量约8600吨，分布较集中，主要分布在美国和中国，占比均超40%，其中美国为3870吨，中国为3500吨。中国的锗资源主要分布在云南和内蒙古，云南锗保有储量为1182吨，内蒙古锗保有储量为1600吨。虽然美国的锗储量全球第一，但由于主要以铅锌伴生矿为主，锗的产量受制于铅锌的产量，产量寥寥且无增长潜力。

根据安泰科和USGS数据，全球锗合计产能预期峰值210-230吨；中国锗供给产能天花板约为170-180吨，海外锗供给产能天花板约为40-50吨。锗的供给主要来自于三方面，褐煤、铅锌伴生和回收。其中鉴于从光纤和光伏中回收的锗废料，多被有矿产的云锗、【驰宏锌锗(600497)、股吧】等企业收购用于生产锗产品，在统计产量环节中形成重复计算，因此金属锗产能和产量以褐煤和锌伴生资源企业统计为主。

国内锗供给集中度高，云南锗业、驰宏锌锗和四环锌锗产能占比约65%。海外产能预期40-50吨，主要聚焦于俄罗斯产能预期10吨，2018年产量约为6吨；美国2018年产量约4.5吨；优美科等其它国家产量约为30吨。

褐煤：国内主要企业包括云南锗业、通力锗业和蒙东锗业等。合计金属锗产能约73吨。

铅锌伴生：国内主要企业包括驰宏锌锗、四环锌锗、南锗和【中金岭南(000060)、股吧】。合计金属锗产能约100吨。

综合回收：国内主要企业包括湖南恒荣和湖北联合稀贵等，产能预期超过20吨。

根据 USGS统计数据，2018 年全球锗产量约为120 吨，其中 75 吨产自中国，占比达 63%。而根据中国权威机构安泰科统计，2018年全球锗产量约为135吨，其中约95吨产自中国，海外美国、俄罗斯和比利时优美科及其他国家产量合计约为40吨。鉴于安泰科对中国锗企业产量定期统计我们认为更为可，而海外统计数据USGS可度更高，两相结合，我们认为2018年全球锗产量预期约为135-140吨。

◇2019-21主要应用领域光纤、红外光学和光伏半导体需求预期稳增

2019-21年锗光纤应用增速预期降至4-5%

锗金属的应用主要集中在光纤、红外光学、光伏（太空光伏）和半导体、催化剂。除此之外，在冶金、医药保健以及化妆品行业，锗金属也得到了一定程度的应用。

根据安泰科统计，2016-2018全球锗需求分别为115吨、124吨和132吨。增长主要来自于光纤、红外光学、光伏和半导体领域的增长，与息通讯技术的快速增长相契合。根据安泰科和USGS数据，2018年全球锗的下游需求分布分别为光纤系统占35％、红外光学占34％、PET催化剂占5％、电子器件和太阳能电池占16％、其他（荧光粉、冶金和医疗）占10％。

根据安泰科统计，2016-2018中国锗需求分别为46吨、60吨和75吨。需求增长最快的是光纤和红外光学领域应用，光纤主要受益于2017-18年宽带加速和未来5G商用的基础设施建设升级；红外光学领域则主要受益于民品诸如红外摄像头等领域的快速发展。

美国锗需求约50％用于红外光学，30％用于光纤，15％用于太阳能应用。中国锗需求约45%用于红外光学，33%用于光纤，20%用于太阳能。

2019-21年锗光纤应用增速预期降至4-5%

2017年前全球光缆安装增长迅速，但2018年后预期增速趋缓，根据CRU预测2019-21年全球的增速预期4-5%，我们预期该领域锗需求增速同步。1997年到2017年，全球光缆年安装总量以14%的年均复合增长率连续增长了20年。其中，1997年安装总量为3700万芯公里，2017年安装总量达到4.92亿芯公里。2018年安装总量高达5.1亿芯公里，但全球增速放缓至4%，为2003年以来的最低水平。中国光缆需求影响全球总需求。近年来，中国对光缆的年需求量占全球需求总量的一半以上。CRU预测在2019-23年期间，全球光缆需求总量增长约50%仍将来自中国，中国将成为推动中期需求增长的关键因素。因此，全球光纤需求增速放缓主因归结于2018年底中国国内需求出现的显著回落。CRU估算中国去年需求量缩减了1%，而相比之下中国以外的所有市场的光缆安装总量在2017年至2018年间却增加了10%。

2019-21年红外电子领域锗年需求增速预期5-6%

锗作为红外光学材料，具有红外折射率高，红外透过波段范围宽，吸收系数小、色散率低、易加工、闪光及腐蚀等优，是一种不可替代的优良红外光学材料。特别适用于军工及重大民用中的热成像仪与红外雷达及其他红外光学装置的窗口、透镜、棱镜与滤光片的材料。锗玻璃刚好在中远红外具有很好的透光性，普通的光学玻璃在这些波段透过率极低，所以很难实现。

2018年国内锗在红外光学领域的应用出现了30%的增长，主要是民品红外产品在安防等领域快速发展所致，2018年全球锗在该领域需求增速约为5%；鉴于目前民品与军品应用市场空间约为1:2，2019-21年全球锗在红外领域的应用增速维持在5-6%左右。根据华泰军工《【高德红外(002414)、股吧】深度报告－掌握红外核心技术，打造军民融合典范》，全球民用红外热像仪的销售金额2017~2025年复合年增长率为11.00%；军品需求我们预计将略高于全球的军费支出增速，维持在3%左右的增长。根据斯德哥尔摩国际和平研究所2019年4月29日发布的最新报告，2018年全世界军费支出高达1.8万亿美元，同比增长2.6%。受军用、民用市场带动，红外光学市场增长的趋势不断加强。目前全球军用红外热像仪市场需求总量可达80亿美元，民用红外热像仪的市场需求达到近40亿美元，未来红外市场存在千亿元市场空间。

2019-21年光伏和半导体锗年需求增速预期5-10%

根据安泰科统计，锗在光伏和半导体两个领域合并统计需求，2017和2018年国内该领域需求增速约为31.0％和7.4%，而全球的增速均约为10%；结合主要下游应用景气度和历史数据，我们预期2019-21全球该领域锗用量增速约为5-10%。目前锗在光伏领域的应用主要聚焦于空间光伏方面，由于光伏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。地面光伏近年也保持了较快的增长，据索比光伏网讯，2019年6月知名企业贺利氏光伏预期2019-21年全球光伏产业同比增速分别达到约14.8%、9.7%和2.9%。锗作为一代半导体材料仍然有较为广泛的应用，WSTS 2019年6月预测2019年全球半导体销售受全球贸易摩擦和下游萎缩影响，预期同比减少12.1%；2020年受益数据中心用设备投资预期恢复、5G导入带动服务扩大，以及车辆持续电子化，因此2020年全球半导体销售额有望重回增长，预期年增5.4%。

2019-21全球锗需求增长预期

光纤、红外电子和光伏与半导体领域2018年锗需求合计占比超过80%，分别为35%、34%和16%。基于前述预测，2019-21年期间，光纤领域锗需求年增速4-5%（中值4.5%），红外电子领域锗需求年增速5-6%（中值5.5%），光伏和半导体领域锗需求年增速5-10%（中值7.5%），假设PET催化剂、荧光粉、冶金和医疗等行业景气度维持相对稳定；我们预期2019-21年全球锗需求增速中枢约为4.6%，增速区间约为3.9-5.4%。

◇锗价成本支撑强，供需易平衡价格趋稳

锗未来供需易平衡价格，预期稳为主

回顾历史，锗价的涨跌与供需格局的变化休戚相关。2005年至2006年上半年，锗锭价格基本稳定在5000-6000元/千克左右。2006年-2008年，高科技发展、网络普及和军用需求增加，对应有限的产量，使得锗锭价格迅速上涨。2006年7月26日，锗锭价格陡升至7900元/千克，随后开始波动攀升。2008年，金融危机爆发，而此时国内锗产量因受之前价格上涨刺激，增至100吨，供大于求的现象重新压低锗价。2011-2012年，大量产能关闭，而太阳能光伏电池快增，使得价格发生急涨，随后欧债危机致使锗价再次下跌。2012-2013年，汉能重大合同、国储和商储导致市场供小于求，价格重新上涨。2014年8月，锗价出现2005至今的历史最高价格12100元/千克。2015-17年，因产能过剩、需求乏力，锗价再次下跌。2018-19H1年，供需双弱形成平衡，在成本支撑下，价格趋稳。

根据2019年安泰科统计和USGS 2018年产量数据，全球锗的极限产能230-240吨显著大于2018年锗的132吨需求，但鉴于全球锗市场集中度高，中资企业产量占比超70%，以驰宏锌锗和云锗为代表的企业往往依据成本和环保等要素主动控制产量，锗供需容易实现平衡。2019-21鉴于锗年需求增速约4.6%，价格预期趋于小幅稳增，波动于8000-8500元／千克。

锗主流成本预期约为7000-8000元／千克

根据云南锗业、驰宏锌锗和四环锌锗三家主要褐煤和铅锌伴生产锗企业2016-18年毛利率变化趋势，我们预期主流公司的锗含税完全生产成本位于7000-7500元／千克。其中，云南锗业生产成本相对较低。2016、2017年受锗锭价格大幅下跌影响，三家公司均接近亏损或已经亏损。其中，在2016年年均锗锭价格为7057.41元/千克时，云南锗业和驰宏锌锗的毛利率分别为-1.26%和3.74%；在2017年年均锗锭价格为7471.93元/千克时，驰宏锌锗和四环锌锗的毛利率分别为-0.05%和3.44%。

此外，根据安泰科和产业流程成本分拆测算，褐煤产锗含税完全生产成本约7100-8000元／千克，铅锌伴生产锗含税完全生产成本约5000-8300元／千克。云南锗业的褐煤生产成本低于内蒙的褐煤生产成本，云锗预期完全生产成本约7100-7200元／千克，内蒙地区褐煤产锗完全生产成本预期超8000元／千克。而铅锌伴生产锗成本跨度区间较大，产业预期约为5000-8300元／千克。

化合物半导体：超越摩尔极限的新动能

有别于传统的硅（Si）、锗（Ge）等半导体材料，以碳化硅（SiC）、砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、磷化铟（InP）为代表的II-VI族、III-V族化合物半导体材料，凭借独特的材料特性，在光电子、光通、无线微波射频、电力电子等领域具有广泛的应用前景。

根据中国产业息网数据，2020年化合物半导体的市场规模将达440亿美元，2016年至2020年复合增长率达12.9%，增速大幅超过整个半导体产业。除LED应用外，5G通讯、汽车电子、AR/VR等应用需求是推动化合物半导体成长的主要动力。

III-V族化合物半导体与传统硅材料相比具有以下优：1、禁带宽度可以调制，根据需求制作不同的异质结，实现不同的性能要求；2、异质结载流子迁移速度快，有利于制作高频微波通讯器件；3、辐射复合效率高，能够制作不同的光电子器件。因此，目前化合物半导体材料已经成为现代无线通、光纤通、照明、显示等应用的首选技术。

◇化合物半导体衬底主要应用于三大领域

光通激光器

以往GaAs及InP激光器主要面向光通讯市场，集中应用在数据中心、光纤通、子钟、游戏手势识别等方面。随着3D-Sensing的爆发，VCSEL激光器从光通领域进入消费电子领域。VCSEL进入苹果产业链，是以VCSEL技术为代表的半导体激光技术在消费领域的重大突破，光器件也从工业领域走向消费领域。

VCSEL，垂直共振腔表面放射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)，基本结构是由上下两个DBR（Distributed Bragg Reflector）反射镜和有源区这三部分组成。上下两个DBR反射镜与有源区构成谐振腔。有源区由几个量子阱组成，作为VCSEL的核心部分，决定着器件的阈值增益、激射波长等重要参数。VCSEL常用的材料有砷化镓、磷化铟或氮化镓等发光化合物半导体，具有体积小、圆形输出光斑、单纵模输出、阈值电流小、价格低廉、易集成为大面积阵列等优。

基于GaAs的VCSEL技术，使3D Sensing技术和人脸识别成为了现实，尤其是在苹果公司的iPhone X引入并强调这些功能之后，GaAs VCSEL引起了极大的关注。3D-Sensing在消费电子领域的拓展使其行业增长迅速。iPhone X采用3D-Sensing加入消费性电子产品的应用，为VCSEL带来新的营运成长动能，也让VCSEL产业供需结构翻转，未来也将吸引其他品牌厂商的智能手机搭载，加速VCSEL产业蓬勃发展。

受苹果发布的iPhone X引领了3D-Sensing人脸识别的热潮影响，2018年中国高端安卓手机也纷纷引入了这一功能。我们预计，苹果手机前置3D-Sensing渗透率有望在2020年达到100%，安卓手机2018年开始在旗舰机搭载3D-Sensing摄像头。2018年华为Mate20 Pro搭载了前置的结构光3D-Sensing，2019年华为P30 Pro搭载了后置的TOF 3D-Sensing。苹果和华为在移动手机上对3D-Sensing的使用，将对其他手机厂商产生很强的示范效应。结构光和TOF技术在消费电子领域的应用，将会促进VCSEL销量的提升。根据YOLE预测，2017-2023年全球VCSEL产值复合增长率为48%。预计，2023年，全球VCSEL激光器的市场将达到35亿美元。

射频PA

在微波射频方面，化合物半导体最主要的应用场景是射频功率放大器（PA），PA在移动通、导航设备、雷达电子对抗以及空间通等系统中是最为核心的组成部分，其性能直接决定了手机等无线终端的通讯质量。在全球5G通发展迅速的背景下，移动通讯功率放大器的需求量将呈现爆发式增长，其中，终端侧功率放大器将延续GaAs工艺，而在基站侧，传统的Si基LDMOS工艺将被有着更高承载功率、效率更具优势的GaN工艺所取代，以满足基站小型化的需求。根据Yole数据，2023年全球PA的市场规模将达到70亿美元，2017年至2023年复合增长率为7%。

预计在未来较长的期间内，GaAs微波射频器件将在通讯市场占据重要地位。在高频领域，传统硅制程由于存在高频损耗、讯号隔离度不佳等物理性特征，使其在功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）以及射频开关（RF Switch）等领域的应用始终无法与GaAs的HBT、HEMT等器件匹敌。GaAs PA、LNA、RF Switch在高频、高速领域展现的优异的、不可替代的物理性能优势，使得GaAs微波射频器件越来越广泛应用于移动手机、无线局域网络、光纤通讯、卫星通讯、卫星定位、GPS汽车导航等领域。

5G射频前端芯片对化合物半导体的最大需求来自于PA、LNA的应用。射频前端模块（RFFEM：Radio Frequency Front End Module）是手机通系统的核心组件，RFFEM的性能直接决定了移动终端可以支持的通模式，以及接收号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标，直接影响终端用户体验。

从3G时代起由于穿电压、输出功率等优势，GaAs材料代替CMOS材料成为PA市场主流材料。5G时代，预计GaAs依然是手机PA的主流方案。全球GaAs市场被Skyworks、Qorvo和Avago等垄断，三家合计份额接近90%。其中Qorvo覆盖的产品链最全。目前GaAs射频已经形成了完整的产业链。GaAs衬底，住友电工、弗莱贝格化合物材料、晶体技术三家公司占据约95％市场份额。IQE占据了外延片50%以上的市场份额。晶圆代工方面，稳懋为全球龙头，占据了70%以上的市场份额，另有宏捷科、GCS提供代工服务。

根据YOLE数据，2017年全球GaAs PA和LNA市场规模为52.46亿美元，其中Skyworks和Qorvo市占率最高，两者总计占据了55%以上的市场规模。预计到2023年，全球GaAs PA和LNA市场规模为76.02亿美元。此外，若以砷化镓晶圆代工巿场而言，2017年代工市场规模为7.3亿美元，其中稳懋半导体2017年市占率为72.7%，为全球第一大砷化镓晶圆代工半导体厂商。

LED

半导体材料的应用与材料类别以及材料质量都有直接的关系。其中发光二极管（LED）是应用历史最长、最基础的应用。LED产业会使用多种半导体材料，同时对材料质量的要求不高。由于我国自主生产的化合物半导体材料在质量上与欧美发达水平尚有一定距离，LED自然而然地成为了现阶段我国化合物半导体材料最主要的应用领域。

LED是一种双引线半导体光源。当引脚接入合适的电路后，电流会流经LED芯片上的PN结，N极的自由电子将与P极的空穴重新结合，能量将以光子的形式被释放。这个现象在物理上被称为电致发光（Electroluminescence，简称EL）。需要注意传统白炽灯的发光是使灯丝通电加热至白炽状态后利用热辐射发光，其主要理为电流的热效应和白炽（Incandescence），与EL有本质上的区别。

LED发光的颜色取决于释放出的光波的频率，该频率与芯片使用的半导体材料的带隙直接相关，不同的半导体材料制造的光源颜色不同。

◇化合物半导体衬底市场空间及竞争格局

根据Yole预测，2020年化合物半导体的市场规模将达440亿美元，2016年至2020年复合年增率达12.9%，增速大幅超过整个半导体产业。除LED领域外，化合物半导体市场的成长主要归功于数据通讯流量增长，与5G关联的移动互联、无线基站、数据中心需求是主要力量。

技术门槛高导致化合物半导体衬底市场被少数海外巨头垄断，日本、美国、德国厂商主导。其中，GaAs衬底市场目前被日本住友电工、德国Freiberg、美国AXT、日本住友化学四家占据。

GaAs抛光片市场，日本住友电工、德国弗莱贝格化合物材料、AXT三家公司占据约95％市场份额。GaAs外延片市场则经历了多次整合，产生了英国IQE、台湾全新光电（VPEC）、日本住友化学、美国英特磊四大领导厂商。

根据Yole的预测，2017-2023年GaAs衬底市场规模复合增速将达15%，将从160余万片需求增至约400万片，其中光子应用复合增速将达37%，系未来GaAs市场规模扩容的主要引领者。

目前国内的GaAs衬底产品以LED用低阻GaAs抛光片为主，射频用半绝缘衬底，由于研究基础较薄弱还未形成产业规模，高质量4-6英寸半绝缘体GaAs基本依赖进口。我国从事GaAs单晶研发与小规模生产的公司主要有：大庆佳昌、中科晶电、云南鑫耀、廊坊国瑞、天津晶明、新乡神州、扬州中显、中科嫁英、海威华芯、有研新材等公司，其中中科晶电和天津晶明具备4英寸GaAs衬底的生产能力，正在研发6英寸半绝缘抛光片；新乡神舟已经开始进行VGF法生长半绝缘GaAs单晶工艺研究，目前市场定位尚不明确，主要以承担军工科研任务为主。

总体来，我国GaAs材料产业发展迅速，但由于加工经验和设备的限制，生产的产品性能指标与国外领先水平还有一定的差距，突出表现在：单晶位错密度高，电阻率均一性差，批次间重复性低等方面。

伴随5G的逐步落地，射频PA也将为GaAs催生新的需求。功率放大器（PA）是将号进行放大的器件，直接决定了手机无线通的距离、号质量，甚至待机时间，是组成射频器件的重要部分。手机里面PA的数量将随着5G带来频段的增加而增加。Strategy Analytics预测称5G时代手机内的PA或多达16颗之多，是4G手机的数倍。

InP方面，根据Yole预测，5G技术的深入发展将带动InP抛光片和外延片市场，2018年到2024年复合年增长率预期达14%。目前InP衬底的主流尺寸是2-6英寸，且市场集中度较高，超过80%的衬底市场份额由日本住友电工和美国AXT两家公司占有。

由于InP晶体生长设备和技术门槛极高，国内只有少数厂家和科研单位可以制造InP单晶生长设备和生长InP衬底。中国电科13所最早设计了国产InP高压单晶炉并制备了我国第一根InP单晶，其余的生产企业还包括鼎泰芯源、北京世纪金光、云南锗业、广东天鼎思科新材料、广东先导半导体材料、深圳泛美、南京金美镓业等。其中珠海鼎泰芯源通过与中科院半导体所的团队进行联合攻关，已掌握了2-6英寸衬底生产技术，产能为10万片/年（折合2英寸）。我国InP材料行业虽然在材料合成、晶体生长、材料热处理和材料特性等方面取得进步，也掌握了2-6英寸衬底片的技术，但国内企业产能规模仍然较小，大尺寸InP生产能力不足，市场主要掌握在外资企业中。

◇海外主要化合物半导体衬底公司介绍

AXT

美国AXT，1986年12月成立于加州，于1998年在特拉华州重组。公司开创了垂直梯度冷冻（VGF）技术的商业化，用于制造化合物半导体基板。公司主要从事包括砷化镓、磷化铟等在内的Ⅲ-Ⅴ族化合物及单晶锗半导体衬底材料的制造，位居行业三甲。公司主要产品包括1-6英寸GaAs、2-4英寸InP和2英寸及4英寸锗（Ge）基板。

住友化学

住友化学株式会社成立于1925年，与三井住友银行和住友金属工业并为住友集团的核心企业。2011年收购日立电缆（日立金属）的化合物半导体业务，并于2016年划至子公司Sciocs。GaN自支撑衬底由日本住友电工、三菱化学、住友化学垄断，占比合计超85%。

盈利预测与估值

◇2020-21锗业务预期业绩修复，业绩弹性取决于GaAs

公司红外级锗产品、光纤用四氯化锗和光伏锗单晶片深加工产品2018年营收合计占比超50%，2019年毛利占比预期超70%，已成为公司主营。

2019-21年我们判断锗需求CAGR约4.6%，锗价在成本支撑下预期小幅上涨修复至含税价格8500元／千克，公司锗资源和部件业务单价预期同步上升。公司未来锗业务的利润弹性主要取决于锗价的涨跌。我们依据2016-18公司财务数据、年均锗价和未来产业预期，对2019-21相关业务产量、单价和毛利率进行了如下预测：

1)公司锗料2019-21产量预期CAGR约为3%，公司重发展深加工业务，略低于全球锗需求CAGR 4.6%。期间根据锗锭和二氧化锗比价关系，根据上述锗价涨至8500元／千克假设，测算公司锗材料税前价格假设约672万／吨、690万／吨和733万／吨。2019年成本我们根据2016-18年均值测算约为550万／吨，2020-21假设成本根据锗金属价格同比变化。

2)红外级锗产品2018年同比产量增约17%，2019-21增幅预期加速，假设CAGR 22%。鉴于2018年价格1530万／吨同比2017年同比出现60.5%增长，我们假设2019-21年单价略有提高至1600万元／吨、1700万元／吨和1800万元／吨，成本根据价格同比变化。

3)2018国内光纤产量下降约1％，未来预期稳定，公司四氯化锗产量预期同步稳定。根据2017-18年均值，假设2019年四氯化锗售价270万／吨，2020-21年随5G可能拉动新一轮光纤建设，价格假设恢复至2017年水平280万／吨。成本根据价格同比变化。

4)公司光伏锗产品主要用于太空光伏，2018卫星发射负增长，2019预期产量负增长约-9%，2020-21恢复2018年产量16-17吨。2019-21太阳能电池用锗单晶片价格假设与2018年相当，稳定于365元／片，成本亦维持稳定。

我们认为未来最大利润增长来自二代半导体基材，砷化镓产能于17年投产；19年公司在投资者问答中明确其控股子公司云南鑫耀半导体材料有限公司生产的砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）单晶片已可运用于光芯片领域。我们假设：

1)根据AXT海外企业相关数据，我们假设2019-21年公司光芯片和射频GaAs 衬底（3英寸或4英寸）价格从1575元／片（约$225）涨至1750元／片（约$250），产量分别0、7.5万片和15万片，毛利率从23%提至33%。

2)LED领域砷化镓衬底业务我们假设2019年形成盈亏平衡，价格涨至50元／片（略低于行业正常价格）；2020-21价格涨至55元／片（行业正常价格）逐步形成30%左右的产业普遍毛利率水平。假设2019-21年产量CAGR约40％，单片成本随产量增加从2018年每片65元逐步降至2019-21年50元、43元和40元。

80万片（折合4英寸）砷化镓产能若满产光芯片或射频芯片生产用衬底，LED领域不再生产，将形成很大业绩弹性。满产情景下，假设同比2021年“销售费用和管理费用同比增加3%和5%，财务费用和税金及附加同比于营收变化，锗业务维持稳定不变”，则根据单片价格和毛利率变化，可能形成的公司业绩弹性测算结果如下：

针对主要费用，我们假设人工工资同步CPI略增，运费同步产量增加略增，财务费用同步短期借款增加略增；其他费用参考历史变化略有调整。具体假设数值参考下表。

◇估值模型

针对估值，我们建议采取分部估值方式，2020-21年分部业绩预测详见下，预计20年处于业务转型的关键拐。我们认为公司2019锗业务中锗料处于景气底部（锗价成本支撑强），2018-19盈亏平衡附近震荡，未来锗价有望缓慢上升，料业务趋于微利；红外、光纤和光伏锗部件在锗价相对稳定的情况下预期利润随产量提升而稳增；而公司未来主要业绩增长有望受益于GaAs和InP高端领域应用突破后的产能持续释放。

锗料业务：PB估值法

我们认为料锗业务趋于稳定，未来微利成为常态，采用PB更为合适。鉴于未来经济形势不确定性大，我们保守采纳2008.Q3-2009H1金融危机期间稀有金属板块PB处于低位区间时的中值，该期间剔除负值后的PB均值约为2.3；而云锗自上市以来锗价处于低值时的月均最低PB（LF）约为2.2（2018年12月PB月均值）；鉴于未来全球经济弱势预期和锗价低位小幅修复预期，我们采用合理中枢PB 2.2-2.3，根据2020年预测PB，测算未来锗资源业务合理市值约为33-34亿。

锗部件产品：可比公司PE估值法

可比公司选高德红外、睿创微纳和生益科技，2020年Wind一致预期平均PE约56X。根据2020毛利占比测算该项业务对应净利预期约0.3亿，结合PEG和可比估值我们认为2020合理估值中枢PE 50-55X，对应合理市值约为15-16.5亿。

二代半导体材料：可比公司PE估值法

可比公司选择江丰电子、有研新材、阿石创、国瓷材料和上海新阳；2020年Wind一致预期平均PE约75X。根据2020毛利占比测算该项业务对应净利润预期约0.18亿，结合PEG和可比估值我们认为2020合理估值中枢PE 65-70X，对应合理市值约11.7-12.6亿。

◇风险提示

锗价格下跌。行业下游不及预期，供给释放超预期。5G等下游发展不及预期。5G换机潮不及预期，其余5G设备发展不及预期。GaAs二代半导体材料工程化进度不及预期等。红外激光器和高亮度的红光二极管等方面发展不及预期。

◇盈利预测

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