导语

随着5G通信的全面普及、新能源产业的蓬勃兴起以及国防信息化建设的持续深化，锗的“光电核心”战略价值被深度挖掘，成为支撑数字经济高质量发展与国家安全的关键材料。凭借红外透明性突出、半导体性能优异、低色散度与高红外折射率兼具的核心优势，锗及其化合物在光通信、红外探测、太阳能光伏、航空航天测控等高新技术领域占据不可替代的重要地位。当前，全球科技竞争日趋激烈，锗产业链从资源勘探、提纯加工到终端应用的全链条价值持续释放，既为信息时代筑牢技术根基，更为高端制造突破瓶颈、实现产业升级提供核心材料支撑。

【锗的基本概念与用途】

锗，化学符号为Ge，是化学元素周期表第4周期IVA族中呈明显类金属性质的稀有分散碳族元素，呈银灰色，质硬性脆，兼具金属与非金属特性，在地壳中含量仅约1.5μg/g，具有亲硫、亲铁、亲石和亲有机质等多重地球化学性质，通常以化合物形式分散赋存于闪锌矿、硫砷铜矿、煤矿等矿物中，其主要特性包括：

1.半导体特性突出：具有约0.66eV的禁带宽度和高电子迁移率，适合用于高速电子器件与应变工程材料；

2.红外透过性能卓越：在2–14μm波段具有极高透过率，是中红外光学的核心材料；

3.高折射率与低色散：适用于精密光学系统、热像仪、测绘设备等关键器件；

凭借这些特性，锗作为战略性稀有金属，在光电子、半导体、红外探测与航天能源等领域发挥着关键作用，应用贯穿国防军工与民用高新产业。在光通信领域，四氯化锗作为光纤预制棒的核心掺杂材料，可显著提高光纤纤心折射率、降低信号传输损耗，是5G基站、骨干网等高速通信网络的"传输命脉"；在红外光学领域，锗单晶因其优异的红外透过性，被用于制造导弹制导系统、红外热像仪、卫星遥感探测器等设备的透镜与窗口材料，成为国防安防与资源勘探的"视觉核心"；在新能源领域，锗作为砷化镓太阳能电池的衬底材料，能大幅提升光电转换效率，广泛应用于航空航天卫星与地面光伏电站；此外，二氧化锗是生产聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的高效催化剂，有机锗化合物还在生物医药、保健品等领域发挥重要作用，为多行业技术升级提供材料支撑。

锗矿石

【锗产业链】

锗的产业链可以分为四个阶段，分别为原材料与初级产业、提纯与深加工产业、元部件产业以及终端应用。

锗产业链

（图片来源：张苏江,张新智,邓文兵）

第一阶段：原材料与初级产业

原材料是指含锗煤矿、含锗锌铅等硫化矿矿渣和含锗废料等，通过精选方式加工可获得锗精矿石，主要制取方法有火法、湿法和联合流程，根据不同的原料选定，如：从煤中提锗采用火法富集；重有色金属冶炼过程中回收锗采用湿法处理富集；半导体器件生产中产出的含锗废料，经预处理后直接加入到金属锗制取过程中。其中火法富集流程短、无腐蚀，但回收率低；湿法处理回收率高、精矿品位亦高，但流程长，化工试剂耗量多。

第二阶段：提纯与深加工产业

提纯是指将锗精矿通过氯化蒸馏、复蒸、精蒸、水解、氢还原等方式提纯加工为高纯GeCl4、高纯GeO2、区熔锗等锗化合物，其中氯化蒸馏是使锗精矿与氯化剂反应生成粗GeCl4，通过沸点差异分离大部分杂质；复蒸+精蒸可逐级去除微量杂质，得到5N级以上高纯GeCl4；水解，即使高纯GeCl4与水反应，经过滤干获得高纯GeO2；氢还原是让高纯GeO2在高温下与氢气反应，制成5N级以上金属锗锭，可用于后续区熔提纯。

深加工中的高纯锗与锗单晶生产工艺为锗产业链的关键部分，其中锗单晶主要由高纯锗经VGF法或直拉法生产而成，VGF法是使用密封坩埚中利用温度梯度缓慢凝固，制备低缺陷、高光学均匀性的单晶，适配红外光学等高端场景；直拉法则是通过籽晶引导熔体提拉旋转生长，效率高、可制大直径单晶，适配光伏、通用半导体场景。

第三阶段：元部件产业

此阶段是锗产业链从基础材料向功能产品转化的核心环节，需结合下游场景需求，通过精密加工、复合改性等工艺，将高纯GeCl4、高纯GeO2、超高纯锗等核心原料，转化为具备特定性能的应用产品，涵盖锗衬底片、红外光学镜头、有机锗、PET催化剂、光纤预制棒等多元化品类，直接对接终端市场的差异化需求。

第四阶段：终端应用

这是锗产业链价值实现的最终环节，经过提纯、深加工及元部件制备的锗基产品，凭借优异的光电、半导体、催化等核心性能，深度融入新能源、国防安防、信息通信等多个战略领域，成为支撑高端制造与技术创新的关键材料。在新能源领域，锗衬底片可作为砷化镓（GaAs/Ge）太阳能电池的核心衬底，能大幅提升光电转换效率，既适配地面大型光伏电站，为清洁能源发电提供高效支撑，也广泛应用于航空航天卫星、深空探测器等航天器的能源系统，在极端环境下保障稳定供电。在国防与安防领域，红外光学镜头是红外成像仪、导弹制导系统、夜视仪、卫星遥感探测器的核心部件，依托锗单晶优异的红外透过性，可实现夜间探测、远距离目标锁定、资源勘探等功能，为国防安全、边境防控、森林防火、刑事侦察等场景提供技术保障。在信息通信领域：光纤预制棒经拉丝制成的掺锗光纤，能降低信号传输损耗、扩大通信距离，是5G基站、骨干通信网、数据中心、光纤到户等数字基础设施的核心材料，支撑高速率、低延迟的信息传输，助力数字经济发展。在化工领域，PET催化剂在聚酯纤维、PET塑料（矿泉水瓶、食品包装等）的生产中发挥关键作用，可加速聚合反应、提升产品品质与生产效率，广泛应用于纺织、包装、汽车内饰等下游产业，推动化工行业高效绿色生产。

【全球锗矿资源分布】

据中商产业研究院《2023 年中国锗产业链上中下游市场分析》统计，世界锗资源较为匮乏，目前全球已探明锗资源保有储量约为8600t（含工业储量约为4400t），若以现阶段的速度开发利用，43年后世界锗资源存量即会耗尽。据美国地质调查局（USGS）数据，全球锗主要分布于欧洲、亚洲与北美洲，具有集中性与分带性特点。按锗储量排名依次为美国3870t、中国3526t、俄罗斯860t，分别占比45%、41%与10%，其余已知储量零星分散于德国、比利时与加拿大等国家。伴随锗应用领域的不断拓展，世界锗资源产量显著提高。据美国地质调查局（USGS）数据，2004—2021年全球锗产量由87t波动上升至140t，涨幅为60.92%。2004—2007年，世界锗产量为87～99t；2008年锗产量大幅增长至139.6t，增幅达40.16%；受全球金融危机影响，2008—2011年，世界锗产量大幅锐减并迅速回落至118t；随着全球经济复苏回暖，2012—2017年世界锗年产量达125t以上；受生产国环保政策、资源保护措施和世界整体行业市场环境等诸多因素影响，全球锗产量由2018年120t逐渐回暖至2021年的140t。自2008年开始，世界锗生产主要集中于美中俄三国（三国产量之和约占全球总产量的3/4左右）；其中，中国作为全球锗最大生产国，其锗年产量为75～120t，约占世界总产量的62.5%～72.73%，14年间贡献了全球68.53%的锗，加拿大与其他国家共占世界总产量的26.48%，年产量维持在37t左右。

目前，中国已发现数十个锗矿床或富锗矿床，分布在云南、内蒙古、广东等14个省和自治区内。其中，产自煤层中的锗是中国最主要的锗资源类型，仅在云南临沧地区，煤层中锗的储量已达2076.7t。随着找矿工作的进一步开展，该类型锗矿的资源量还有望继续增加，如内蒙古胜利煤田经两轮勘探后，预计可提交锗资源量达1919t，伊敏煤田的工作程度较低，但根据预估，其潜在资源可能超过4000t。产自碳酸盐岩容矿型铅锌矿中的锗是中国另一种主要的锗资源类型，该类型锗矿的数量较多，规模较大的包括会泽铅锌矿床和凡口铅锌矿床等。其中，会泽铅锌矿床和彝良毛坪铅锌矿床共备案锗资源储量达334.11t，凡口铅锌矿床的锗资源量约为400t。除此之外，近期一些富锗的斑岩型、矽卡岩型矿床也陆续被发现，如城门山铜多金属矿床、油麻坡钨钼矿床等，其中，油麻坡钨钼矿床提交的锗资源储量达319t。

中国锗矿产地分布图

（图片来源：刘建楠,丁建华,陈炳翰,等）

【锗资源产业发展战略】

锗作为兼具优异光电性能、半导体特性与催化活性的战略性稀有金属，已在光纤通信、红外光学、太阳能电池等新兴产业形成规模化应用，成为支撑数字经济、新能源转型与国防安全的核心材料。

战略信息产业作为数字经济的核心载体，其对高性能材料的需求将持续驱动锗产业升级，可聚焦芯片、太阳能电池、滤光器与传感器等场景，突破晶体缺陷控制技术，满足半导体微型化、高集成度要求，优化锗衬底片薄化与大尺寸工艺，提升光电转换效率和抗辐射性，适配卫星能源系统与地面高效光伏电站；开发定制化锗基滤光片、传感器芯片，契合消费电子、智能驾驶的精准探测需求。伴随地缘政治博弈加剧与国防信息化建设的持续推进，使军用红外、核探测等领域对锗材料的需求进入高速增长期，成为锗产业的战略增长极。在红外装备领域，夜视仪、探测仪、红外热像仪、雷达等装备是现代国防的“千里眼”，其性能直接取决于锗红外光学镜头的质量，优化数控磨削、精磨抛光与增透镀膜工艺，提升镜头的红外透过率、环境稳定性与抗冲击性能，满足海陆空天等多兵种装备的轻量化、高精度探测需求。ICT（信息与通信技术）产业已成为全球经济增长的核心引擎，通信网络的全球铺设、无人驾驶的规模化应用、5G通讯技术的深度普及，将催生新一轮“基础设施建设”热潮，为光纤用锗带来海量需求。在5G承载网建设中，掺锗光纤凭借低传输损耗、高带宽的优势，是实现高速率、低延迟通信的核心保障，需扩大高纯GeCl4的产能与纯度等级，优化光纤预制棒的掺杂工艺，降低光纤生产成本，支撑宏基站、小基站的大规模部署，以及骨干网、数据中心的升级扩容。为高效承接终端需求增长，可建立“终端企业-元部件厂商-材料供应商”协同创新机制。终端企业应提前释放需求预期，与材料厂商联合开展定制化研发；元部件厂商需强化精密加工技术升级，提升产品适配性；材料供应商则应聚焦核心原料提纯与性能优化，形成全产业链协同响应能力。同时，加强产学研合作，针对终端应用中的关键材料瓶颈开展联合攻关，加速技术成果转化，确保锗产业始终紧跟终端需求升级步伐，充分释放战略价值。

【总结】

锗作为光通信与红外技术的战略性功能材料，在数字经济、智能制造、航空航天与高端装备不断发展的时代，锗正成为国家战略产业底座的重要构成。面对资源稀缺、技术壁垒与供应链风险，我国必须从资源保障、技术攻关、产业协同与战略储备等方面系统布局，加强产业链安全与科技自主可控能力建设。面对新兴产业与国防需求增长，未来需聚焦核心领域技术突破，扩大高端材料产能，构建全产业链协同机制，通过产学研联合攻关，推动锗产业高质量发展，充分释放其战略价值，为高端制造与科技创新提供坚实支撑，锗产业链将迎来更加广阔的发展空间。

参考文献

1.张苏江,张新智,邓文兵.全球锗资源分布供需与产业链发展现状思考[J].矿产综合利用,2024,45(04):11-20.

2.刘建楠,丁建华,陈炳翰,等.中国锗矿成矿规律概要[J].矿床地质,2023,42(02):267-286.DOI:10.16111/j.0258-7106.2023.02.003.

3.任辉,林中湘,白维灿,等.我国锗矿资源供应现状及可持续发展对策建议[J].中国煤炭地质,2023,35(05):1-5.

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