一、金剛線行業(yè)市場概況

　　金剛線是近年投產(chǎn)的新型切割工具， 它是由金剛石顆粒以一定的分布密度均勻地固著在高強度鋼線基體上而形成。以生產(chǎn)工藝劃分，金剛線可以分為電鍍金剛線和樹脂金剛線。

　　金剛線主要用于光伏硅材料、藍寶石等硬脆材料切割，而該等材料的主要傳統(tǒng)切割方式為砂漿切割。因此，金剛線行業(yè)的市場空間主要取決于兩個因素：一是金剛線對傳統(tǒng)砂漿切割的替代程度，二是光伏行業(yè)、藍寶石行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。

　　（1）金剛線切割對砂漿切割的替代情況

　　硅的莫氏硬度為 6.5，藍寶石莫氏硬度為 9，因此，對硅、藍寶石等材料的物理加工工具的硬度有較高要求。硅材料、藍寶石的傳統(tǒng)切割工藝主要為砂漿切割，該工藝是以鋼線為基體，莫氏硬度為 9.5 的碳化硅（SiC）作為切割刃料，鋼線在高速運動過程中帶動切割液和碳化硅混合的砂漿進行摩擦， 利用碳化硅的研磨作用達到切割效果。金剛線切割技術(shù)是將莫氏硬度為 10 的金剛石顆粒以電鍍金屬沉積或者樹脂結(jié)合的方法固著于鋼線基體上， 鋼線的高速運動帶動金剛石以同樣的速度運動，直接產(chǎn)生切割能力。

　　砂漿切割是游離磨料切割，其磨料（切割液和碳化硅混合形成的砂漿）隨著高速運動的切割線而“滾動-嵌入”切割線和硅材料之間達到切割效果。金剛線切割是固定磨料切割，是將磨料（金剛石顆粒）直接固著于切割線，并隨著高速運動的切割線直接劃過硅材料以達到切割效果。兩種切割技術(shù)對比如下圖所示：

　　相較于傳統(tǒng)切割工藝，金剛線切割技術(shù)具有以下方面的優(yōu)勢：

　　①切割效率高。切割效率高主要來源于其技術(shù)特點：第一，金剛線采用固定方式結(jié)合金剛石，相比砂漿線處于游離狀態(tài)的磨料，不僅參與磨削切割的金剛石更多（漏損少），而且減少了磨料之間的相互磨損。第二，金剛石硬度高，耐磨損能力強，從而切削和使用壽命更長。第三，金剛線固著的金剛石的運行速度與切割線一致，而游離狀態(tài)的砂漿運行速度低于切割線。

　　②材料損耗少、出片率高。切割線線徑越大造成切割時刀縫越大從而導(dǎo)致材料損耗越多，而切割線的線徑是裸線徑與磨料/刃料直徑之和。金剛線因切割能力強，其鍍層比切割液與碳化硅混合形成的砂漿要小薄，從而造成的刀縫損耗較小。另外，金剛線切割造成的損傷層小于砂漿線切割，有利于切割更薄的硅片。更細的線徑、更薄的切片有利于降低材料損耗，提高硅片的出片率。2015年的硅片厚度多為 180μm，砂漿切割的刀縫損耗大約為 150μm，金剛線切割的刀縫損耗約為 125μm，因此，金剛線切割能較大幅度提高出片率。

　　③環(huán)境污染較小。砂漿切割會產(chǎn)生大量晶硅切割廢砂漿，廢砂漿含碳化硅、聚乙二醇、硅粉和金屬粉末成分，環(huán)境威脅較大，其中部分粒徑小于 0.15μm的硅粉與水或潮濕空氣接觸時會快速反應(yīng)并釋放出易燃氣體H2（氫氣）和熱量，如不進行妥善利用、處置會造成嚴重污染。金剛線使用水基磨削液（主要是水），有利于改善作業(yè)環(huán)境，同時簡化洗凈等后道加工程序。

　　④產(chǎn)品質(zhì)量提升。金剛線切割減少了加工損傷層（deteriorated layer），而且精度保持穩(wěn)定，產(chǎn)生 TTV小（總厚度變化,硅片表面特定測量點的最大值和最小值之差）。

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　　⑤運營成本下降。金剛線切割的設(shè)備占用資本、空間占用、人力和電力占用均有下降，整個生產(chǎn)流程更加簡化，從而降低運營成本。

　　正是因為有上述優(yōu)勢，而且銷售價格最近幾年持續(xù)下降，金剛線切割對傳統(tǒng)砂漿切割的替代正在快速推進，尤其是單晶硅新增產(chǎn)能，基本是使用金剛線切割工藝。金剛線主要用于藍寶石開方和切片，硅芯切割，硅錠（含多晶硅錠、單晶硅錠）開方和截斷、硅切片等領(lǐng)域，各細分領(lǐng)域的替代程度存在一定差異。

　　①藍寶石開方、切片市場，金剛線切割已基本替代傳統(tǒng)切割技術(shù)。金剛線較早應(yīng)用于藍寶石加工，主要原因是藍寶石的硬度僅次于金剛石，對切割加工工具的硬度要求極高。金剛線以硬度最高的金剛石作為切割磨料，因此在藍寶石切割市場有不可替代的高效、經(jīng)濟優(yōu)勢。下圖為金剛線用于藍寶石切片：

　　②硅的開方和截斷市場，金剛線已成為主流切割工藝。硅的開方、截斷是指將成型多晶或單晶硅材料用物理方式切割形成長方體硅錠的過程。其中，單晶硅截斷、開方示意圖如下所示：

　　硅的開方和截斷對加工精細程度要求較低，線痕等問題影響較小，因此金剛線切割技術(shù)相對于砂漿切割技術(shù)有較大競爭優(yōu)勢。 金剛線切割技術(shù)與砂漿切割技術(shù)進行硅的開方、截斷的成本對比圖如下：

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　　③單晶硅切片市場，金剛線正在快速替代傳統(tǒng)切割工藝。金剛線用于切割單晶硅有提高切割效率、降低材料損耗、增加出片率、減少污染等優(yōu)點，因此正快速替代傳統(tǒng)切割工藝。據(jù) ITRPV預(yù)測，2018年之后，在單晶硅切片市場，金剛線切割工藝的市場滲透率（當(dāng)前市場需求/潛在市場需求）將超過 70%。單晶硅龍頭企業(yè)隆基股份已經(jīng)在全廠范圍內(nèi)應(yīng)用金剛線切片技術(shù)。 下圖為金剛線用于單晶硅切片。

　　④多晶硅切片市場，金剛線切割技術(shù)目前只有小規(guī)模使用。多晶硅切割使用金剛線主要有兩個技術(shù)問題，一是鑄錠晶體的異質(zhì)節(jié)點會導(dǎo)致斷線的問題，二是金剛線切割的損傷層比較淺， 使得傳統(tǒng)的HF/HNO3制絨技術(shù)不能產(chǎn)生良好的光學(xué)性能。目前，保利協(xié)鑫等多晶行業(yè)龍頭企業(yè)已通過黑硅等技術(shù)手段較大程度上的克服了上述問題，并推出了相關(guān)金剛線切割的多晶硅片產(chǎn)品。根據(jù)國際光伏技術(shù)路線圖（ITRPV）2016年報告，2015年金剛線切割工藝已在多晶硅切片市場得到小規(guī)模應(yīng)用，并預(yù)測未來十年應(yīng)用規(guī)模將逐步增長。

　　綜上所述，金剛線因其切割效率、材料損耗、環(huán)境保護、產(chǎn)品質(zhì)量、運營成本等方面的優(yōu)勢，已在藍寶石開方和切片，方硅芯切割等領(lǐng)域基本替代傳統(tǒng)切割技術(shù)；在硅開方和截斷市場已發(fā)展成為主流工藝；在單晶硅切片等市場正在快速替代傳統(tǒng)切割技術(shù)；在多晶硅切片領(lǐng)域當(dāng)前已有一定技術(shù)突破，隨著技術(shù)進步，切割方面已有少量應(yīng)用。

　　（2）金剛線下游市場概況

　　金剛線目前主要應(yīng)用于光伏硅材料、藍寶石材料切割領(lǐng)域，另外在磁性材料切割方面已有少量應(yīng)用。

　　①光伏行業(yè)切割用金剛線市場概況

　　A、光伏行業(yè)發(fā)展概況

　　作為新興產(chǎn)業(yè)，光伏行業(yè)近年來發(fā)展迅猛。全球光伏累計裝機容量由 2000年的 1,288MW增至 2015年的 229.3GW，年復(fù)合增長率達 41.26%； 全球光伏年新增裝機容量也保持較快增長趨勢， 由2000年的293MW增至2015年的50.6GW， 年復(fù)合增長率達40.98%。 下圖為2000-2015年全球新增裝機容量（單位：MW，即 106W，10-3GW）。

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　　但是，太陽能光伏發(fā)電裝機容量占發(fā)電總裝機容量的比重仍然較低，未來發(fā)展?jié)摿θ暂^大。在一般情形（medium scenario）下，2016-2020年全球新增光伏裝機容量（單位：MW）仍保持較快增長（見下圖）。

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　　我國的光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，尤其是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中下游環(huán)節(jié)擁有較大生產(chǎn)能力。根據(jù)CPIA（中國光伏行業(yè)協(xié)會）統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2015年我國大陸硅片、電池片和組件產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的78.05%、68.33%和76.92%。據(jù)國家能源局數(shù)據(jù)，我國2015年新增裝機容量15.13GW，約占全球新增裝機量的29.90%。我國已發(fā)展成為全球第一大光伏產(chǎn)品生產(chǎn)國及第一大光伏市場。

　　B、光伏行業(yè)用金剛線市場概況

　　第一，光伏行業(yè)的增長狀況直接影響金剛線的市場規(guī)模。據(jù)行業(yè)經(jīng)驗估計，每片硅片（約4W）需耗用電鍍金剛線約 1.5米。

　　第二，技術(shù)發(fā)展影響光伏硅材料用金剛線市場規(guī)模，主要體現(xiàn)在兩個方面： 一是金剛線對砂漿線的替代率提升。目前，方硅芯切割、硅材料的開方、截斷已基本實現(xiàn)技術(shù)替代，單晶硅切片正在逐步替代。多晶硅切片的替代進程已有較好的技術(shù)基礎(chǔ)，市場規(guī)模最大的單晶硅切片、多晶硅切片市場，金剛線的滲透率持續(xù)提升，從而使得金剛線的市場需求增速將快于硅切片市場本身的擴張。

金剛線切割工藝在單晶硅切片市場滲透率

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金剛線切割工藝在多晶硅切片市場滲透率

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　　二是單晶技術(shù)路線份額將逐漸提升。目前，多晶電池產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)換效率達到18.3%， 已接近19%的理論值， 而目前主流 P型單晶電池轉(zhuǎn)換效率為 19%-19.5%，距離 22%的理論轉(zhuǎn)換效率還有較大提升空間，主流 N型單晶電池的低成本產(chǎn)業(yè)化空間潛力更大。此外，2015 年以來，單晶硅片價格下降迅速，與多晶硅片價差逐漸縮小，增強了單晶技術(shù)路線的競爭力。從2013年發(fā)展至今，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化的高效單晶電池產(chǎn)品出貨量也明顯增多。根據(jù)國際光伏技術(shù)路線圖，未來全球單晶市場份額如下圖所示將逐步提升。

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　　單晶硅金剛線切片技術(shù)已經(jīng)成熟，如隆基股份對中村超硬（nakamura）2016財務(wù)年度（2015年 4月 1日至 2016年 3月 31日，下同）的電鍍金剛線采購額約合人民幣 2.68 億元。因此，單晶硅市場份額的提升有利于拉動金剛線的市場需求。

　　②藍寶石切割用金剛線市場概況

　　藍寶石產(chǎn)業(yè)鏈包括上游的長晶設(shè)備制造商、原材料及耗材提供商、藍寶石晶體生產(chǎn)企業(yè)，中游的藍寶石襯底生產(chǎn)企業(yè)、藍寶石窗口片（消費電子行業(yè)用于光學(xué)材料）生產(chǎn)企業(yè)，以及下游針對不同的應(yīng)用行業(yè)進行深加工的制造企業(yè)。 在藍寶石切割領(lǐng)域，因藍寶石材料的硬度較大，傳統(tǒng)砂漿線及金剛石結(jié)合力較弱的樹脂金剛線都難以有效完成藍寶石的切割， 電鍍金剛線基本已完全替代傳統(tǒng)砂漿線。電鍍金剛線主要用于藍寶石襯底、窗口片的開方和切片等。根據(jù)經(jīng)驗值，電鍍金剛線市場與下游藍寶石片耗用量直接相關(guān)，切割一片2英寸的藍寶石片需要耗用電鍍金剛線 2米。因此，藍寶石切割用電鍍金剛線市場的需求主要取決于藍寶石材料的市場需求。

　　藍寶石的市場需求狀況主要取決于 LED 行業(yè)的藍寶石襯底材料需求和消費電子行業(yè)用光學(xué)藍寶石材料需求。YOLE 的數(shù)據(jù)顯示，2016 年約有 80%的藍寶石用于 LED襯底材料，其余 20%的藍寶石用于非襯底材料。

　　因藍寶石行業(yè)近些年產(chǎn)能擴張較快，導(dǎo)致藍寶石價格近期出現(xiàn)較大幅度下降。目前，藍寶石襯底市場穩(wěn)定增長，非藍寶石襯底市場處于探索發(fā)展階段，已有一定應(yīng)用，但手機屏幕等用量大的市場尚未取得實質(zhì)性突破。考慮到藍寶石具有硬度高、透紅外光等方面的優(yōu)勢，其在消費電子產(chǎn)品上的應(yīng)用仍有較大潛力。

　　A、藍寶石襯底市場穩(wěn)步增長

　　藍寶石襯底的應(yīng)用領(lǐng)域是 LED照明行業(yè)， 高亮度藍白光 LED襯底約 90%系由藍寶石材料制成，因此，藍寶石襯底市場的發(fā)展與 LED 照明行業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)。

　　近幾年，隨著 LED產(chǎn)品價格下跌以及政策扶持，LED照明市場的滲透率持續(xù)提升，2015年 LED照明產(chǎn)品國內(nèi)市場份額達到 32%，比 2014年上升約 15個百分點。2015年LED用藍寶石量上升了 16%， 2015-2020年間，LED用藍寶石晶片的增長率可達到約28%。將不同直徑的藍寶石襯底片統(tǒng)一折算為 2英寸晶片，2008年-2020年每月需求量情況如下圖所示：

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　　B、非藍寶石襯底市場存在發(fā)展空間

　　藍寶石材料當(dāng)前主要用于 LED 行業(yè)，但其可廣泛用于消費電子產(chǎn)品、軍工產(chǎn)品、醫(yī)療植入品等，其中消費電子行業(yè)對藍寶石的需求潛力較大。當(dāng)前消費電子產(chǎn)品對藍寶石需求主要有以下幾個主要方面： 一是部分手機產(chǎn)品的攝像頭鏡頭保護蓋與 Home鍵；二是部分智能可穿戴設(shè)備的窗口片（屏幕），如蘋果公司的AppleWatch 屏幕、Wellograph 公司推出的 Sapphire 健康手表屏幕等一些國際主流品牌的可穿戴電子設(shè)備采用藍寶石屏幕；三是部分高端手機的屏幕，目前已有部分應(yīng)用， 如蘭博基尼Spyder手機、 LG與范思哲合作的 LGVersace Unique手機、華為 P7典藏版手機、樂視的樂 Max（藍寶石版）等。藍寶石具有硬度高、透紅外光等方面的優(yōu)勢，在消費電子產(chǎn)品上的應(yīng)用具有市場空間。

　　（3）電鍍金剛線行業(yè)利潤水平變動趨勢及其原因

　　最近年來，電鍍金剛線行業(yè)利潤水平變動趨勢是，行業(yè)利潤規(guī)模穩(wěn)定增長，但利潤率（毛利率）有所下降。行業(yè)利潤規(guī)模增長主要是電鍍金剛線銷量快速增長所致。銷量的快速增長，一方面是光伏等下游行業(yè)發(fā)展較快、電鍍金剛線在單晶硅切割方面快速傳統(tǒng)工藝等因素導(dǎo)致需求快速增長， 另一方面是國內(nèi)廠商的競爭力增強，逐步替代日本廠商。行業(yè)利潤率有所下降主要是國內(nèi)金剛線市場競爭加劇等因素所致。其中，生產(chǎn)成本受生產(chǎn)工藝的進步、生產(chǎn)規(guī)模的擴大等因素影響，亦有所下降，從而一定程度上減輕了價格下降對行業(yè)利潤水平的不利影響，導(dǎo)致毛利率下降的幅度低于價格。

　　當(dāng)前，電鍍金剛線需求仍保持較快增長，毛利率雖然預(yù)計仍呈下降趨勢但一段時間內(nèi)仍保持為較高水平， 因此， 電鍍金剛線行業(yè)的利潤規(guī)模仍將呈上升趨勢。

　　二、包括金剛石砂輪在內(nèi)的其他金剛石工具行業(yè)市場概況

　　金剛石工具是指用結(jié)合劑把金剛石固結(jié)成一定形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸，并用于加工的工具產(chǎn)品。1955 年人造金剛石的首次合成成功為金剛石工具的制造及推廣奠定了基礎(chǔ)。金剛石磨料所具有的硬度高、抗壓強度高、耐磨性好等特性使得其成為加工硬脆非金屬材料及硬質(zhì)合金的理想工具，廣泛用于玻璃、陶瓷、磁性材料、集成電路、寶石、石材、墻地磚、混凝土、耐火材料等加工。 我國金剛石工具制造行業(yè)起始于二十世紀七十年代。 隨著上游人造金剛石生產(chǎn)技術(shù)的日益成熟以及下游應(yīng)用市場規(guī)模的擴大， 各地金剛石工具制造企業(yè)大量出現(xiàn)，其中不乏一些具有國際競爭實力的優(yōu)勢企業(yè)。目前，我國企業(yè)已成為世界上重要的金剛石工具生產(chǎn)國、使用國和出口國之一，年產(chǎn)值超過百億元。但總體來說，我國金剛石工具制造市場競爭格局極為分散，技術(shù)門檻較低的產(chǎn)品市場競爭尤為激烈。

　　金剛石砂輪是中央有通孔的圓形固結(jié)金剛石工具， 是一大類特定形狀的金剛石工具。其使用用途與金剛石工具類似，主要用于玻璃、陶瓷、鐵氧體、半導(dǎo)體材料等硬脆性材料和硬質(zhì)合金材料的加工。 隨著非金屬硬脆材料應(yīng)用的拓展及人造金剛石品級的提升，金剛石砂輪使用范圍有望進一步拓展。

　　金剛石砂輪的用途廣泛，不同廠商的產(chǎn)品可能定位為某些特定行業(yè)使用。（1）磁性材料用金剛石砂輪 磁性材料是工業(yè)與信息化發(fā)展的基礎(chǔ)性材料， 主要包括永磁材料和軟磁材料等。磁性材料的硬度高、性脆、忌溫度驟變，機械加工存在一定難度。隨著磁性材料應(yīng)用的發(fā)展，其加工精度、加工技術(shù)的要求也越來越高。因此，使用金剛石砂輪磨削磁性材料已被眾多廠商所接受。目前，全球已在稀土永磁材料、永磁鐵氧體、非晶軟磁材料、軟磁鐵氧體生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)等領(lǐng)域形成龐大的產(chǎn)業(yè)群，其中僅永磁材料的年度市場銷售額就已經(jīng)超過100億美元。中國是磁性材料生產(chǎn)大國， 產(chǎn)量居世界第一。 目前我國磁性材料用金剛石砂輪市場基本由國內(nèi)企業(yè)占據(jù)，但是一些高端產(chǎn)品還是依賴進口， 因此未來磁性材料用金剛石砂輪的發(fā)展空間將主要集中于高性能產(chǎn)品。

　　（2）集成電路用金剛石砂輪

　　集成電路（IC）是現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的核心，是支撐經(jīng)濟社會發(fā)展和保障國家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。根據(jù) 2014年 6月國務(wù)院印發(fā)的《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》，到 2015年，集成電路產(chǎn)業(yè)銷售收入超過3500億元；到 2020年，全行業(yè)銷售收入年均增速超過 20%，企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力大幅增強；到 2030 年，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié)達到國際先進水平，一批企業(yè)進入國際第一梯隊，實現(xiàn)跨越發(fā)展。因此，我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大。

　　硅是集成電路（IC）行業(yè)的基礎(chǔ)材料，目前90%的集成電路器件都是以硅為基本原材料制造。因此，隨著我國集成電路行業(yè)的高速增長，集成電路用硅材料加工市場空間大。

　　集成電路硅材料加工過程中的多個環(huán)節(jié)、多個工序需要使用金剛石砂輪，如晶錠截切整圓、硅片切割、CMP拋光墊的修整、硅片倒角、背面減薄等，因而集成電路用金剛石砂輪的市場空間相當(dāng)大。 但目前我國集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中所使用金剛石砂輪大多由日本、美國、臺灣企業(yè)生產(chǎn)，國內(nèi)相關(guān)金剛石砂輪無論是工藝技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量都與先進地區(qū)產(chǎn)品有較大差距。

　　（3）金剛石砂輪行業(yè)利潤水平的變動趨勢及其原因

　　國內(nèi)金剛石砂輪行業(yè)利潤水平分化較為明顯，主要有兩方面的原因，一是金剛石砂輪行業(yè)總體集中度較低， 競爭較充分， 另一方面是部分下游行業(yè)發(fā)展趨緩。大量服務(wù)于傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的金剛石砂輪生產(chǎn)企業(yè)缺乏自主研發(fā)能力， 主要定位低端市場，依靠壓低產(chǎn)品價格以獲取市場空間和利潤，其利潤水平相對較低。少數(shù)具有自主研發(fā)能力和品牌優(yōu)勢的金剛石砂輪生產(chǎn)企業(yè)，依靠技術(shù)、品牌等優(yōu)勢，通過研發(fā)中高端產(chǎn)品實現(xiàn)進口替代，從而獲取較高的利潤水平。

　　目前傳統(tǒng)石材、墻地磚、耐火材料等傳統(tǒng)領(lǐng)域使用國產(chǎn)金剛石砂輪已有較長時間，利潤率較低，而集成電路硅材料、光伏硅材料、汽車制造等新興精密加工應(yīng)用領(lǐng)域使用的金剛石砂輪主要依靠進口， 產(chǎn)品價格一直居高不下， 利潤空間大。隨著國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)能力及生產(chǎn)工藝技術(shù)水平的不斷提高， 新興應(yīng)用領(lǐng)域金剛石砂輪制品的國產(chǎn)化程度逐步提高， 專業(yè)服務(wù)于該等領(lǐng)域的廠商的利潤將保持較高水平。