光伏钨丝行业深度

碳钢丝遇细线化瓶颈，钨丝替代大势所趋钨丝对金刚线后端环节冲击较小，但前端母线冷拉工艺不适用钨丝降本路径明确、降本潜力较大010203经济性受降本速率、细线进展、硅料价格影响，基本满足大规模产业化基础04相关标的05第一部分/第一性原理：薄片化、细线化是长期趋势硅片切割工艺流程布线过程：由切片机自动排线系统将长度约80-200km、直径36um及以上的金刚线由放线辊放入切割区域，后均匀、精准排布于2根主辊，布置成超过3000根，间距低于235um的金刚线网并引出。切割过程：金刚线网的线速度在4秒内从静止状态加速至2400米/分钟，随后持续运行30秒后，在4秒内从2400米/分钟减速至0米/分钟；随后反向加速至2400米/分钟，持续运行30秒后，再减速至0米/分钟。图表：金刚线布线示意图资料来源：高测股份可转债报告，华创证券图表：硅片切割示意图资料来源：高测股份可转债报告，华创证券/第一性原理：薄片化、细线化是长期趋势薄片化、细线化是降本的长期趋势出片量=每公斤方棒的长度/槽距（硅片厚度+金刚线线径+砂径）。金刚线直径下降+硅片厚度下降

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每公斤方棒出片量将增加

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硅片成本下降毛利增加。随着工艺改进，出片率持续增加。2021年，P型182mm/210mm尺寸每公斤单晶方棒出片量分别约为53片和40片，均同比增加2片。图表：金刚线切割示意图图表：出片率趋势资料来源：美畅股份招股书，华创证券资料来源：CPIA，华创证券/第一性原理：薄片化、细线化是长期趋势薄片化、细线化是降本的长期趋势薄片化趋势：通过降低硅片厚度，降低单片硅片的硅料成本。细线化趋势：（1）线径越细，锯缝越小，切割时产生的锯缝硅料损失越少；（2）相同切割工艺下，金刚线越细，固结在钢线基体上的金刚石微粉颗粒越小，切割时对硅片的表面损伤越小，硅片表面质量越好。图表：薄片化趋势图表：细线化趋势资料来源：资料来源：美畅股份说明书，华创证券/回顾：金刚线切割替代砂浆切割顺应第一性原理金刚石线切割大幅降低单晶生产成本，助力单晶替代多晶20世纪80年代以前，高硬脆材料采用涂有金刚石微粉的内圆锯切割，切缝大、材料损耗多，且对切割尺寸有限制。20世纪90

年代中期，切缝窄、切割厚度均匀且翘曲度较低的线锯切割方式逐步发展，并在工业切割领域大规模推广应用，半导体行业也采用该种切割方式。2003年起，随着光伏产业开始爆发性增长阶段，游离磨料砂浆切割工艺开始导入光伏行业。2014年底，以隆基为代表的单晶企业开始大规模导入金刚石线切割工艺，并在3-4年内完成对游离磨料砂浆切割替代。图表：单晶渗透率趋势图表：金刚石线切割渗透率趋势证券 资料来源：资料来源：CPIA，华创证券/回顾：金刚线切割替代砂浆切割顺应第一性原理金刚石线切割大幅降低单晶生产成本，助力单晶替代多晶金刚石线切割损耗小、单位线耗小、生产效率高，可大幅提高单位硅料的出片率及硅片切割效率，顺应第一性原理。图表：砂浆切割与金刚线切割示意图说料明来书源，：华高创测证股券份游离磨料砂浆切割

金刚石线切割

说明金刚石颗粒磨损约为20μm相同线径下金刚石线切割相比砂浆切割硅料损耗更低，单位硅料的硅片产出增加20%左右，且砂浆切割最细线径约为80μm金刚线切片机线网速度约为1000-1500m/min金刚石线切割速度约为砂浆切割的2-3

倍切割磨损 磨料颗粒磨损约为60μm切割速度 砂浆切片机线网速度约为580-900m/min辅料消耗 PEG悬浮液，较难处理水基切割液，较易处理 金刚石线切割工艺更为环保图表：游离磨料砂浆切割与金刚石线切割工艺对比/展望：碳钢丝遇细线化瓶颈，钨丝替代大势所趋碳钢丝体系下线径已快接近极限，细线化突破依赖于材料方面的创新破断力是指金刚线在拉伸过程中所能承受的最大拉力。破断力和线径、抗拉强度成正比，因此一般线径越细则破断力越低。随着线径越来越细，对碳钢丝的力学性能也相应提出了巨大挑战。目前金刚线锯基本采用92c或100c原料制造母线，高碳钢丝母线线径已快要接近极限，高测35μm产品破断力≥5.3N，线径进一步下降可能将难以支撑切割所需张力，细线化突破依赖于材料方面的创新。图表：碳钢丝金刚石线微观结构示意图图表：破断拉力计算公式资料来源：高测股份招股说明书，华创证券资料来源：GB8918-2006，华创证券/展望：碳钢丝遇细线化瓶颈，钨丝替代大势所趋钨丝兼具性能优势及配套优势，大概率为进一步的迭代方向钨丝具有更强的抗拉强度，具有更细的线径极限，且细线化综合性能更好。与同规格碳钢丝相比，钨丝破断拉力约1.2-1.3倍，高扭转值约10倍以上，杨氏模量约1.7倍，拉伸率约60％;合金钨丝微晶结构，晶粒尺寸约100nm，使其组织均匀，内部无夹杂颗粒，纯度高达99.95％，有利于超细钨丝拉拔;合金钨丝电阻率为5.4×10-6

Ω/cm，仅为碳钢的55.7％，可以承载高一倍的电流，镍镀层沉积更均匀致密；高耐腐蚀能力，有效避免生产过程酸的腐蚀导致母线的缺陷断丝。钨丝仍使用电镀的方法制成金刚石线，不需要重新开发新的设备和工艺，只需要调节电流密度和镀液浓度等工艺参数，与现行生产工艺和生产设备匹配性好。钨丝空间：3-4年完成替代，2025年市场空间85亿空间：3-4年完成替代，2025年市场空间85亿渗透率：参考金刚线切割替代砂浆切割进程，预计短期受供给制约，3-4年内有望完成100%替代。需求：预计2022年装机需求约250GW，按照单GW金刚线耗约44万公里、母线单耗1.1测算，预计对应钨丝需求1258万公里。预计2025年钨丝母线需求3.68亿公里，市场空间约85亿元。图表：钨丝需求及市场空间测算需求2022E2023E2024E2025E终端装机（GW）250350450550硅片需求（GW）325455585715钨丝渗透率8%25%50%80%单GW线耗（万公里）44485359钨丝金刚线需求（万公里）114455061557333499钨丝母线需求（万公里）125860561713036848YoY381%183%115%钨丝售价（元/公里）37.0030.0026.4023.23钨丝市场空间（亿元）4.6618.1745.2285.61/资料来源：CPIA，华创证券碳钢丝遇细线化瓶颈，钨丝替代大势所趋钨丝对金刚线后端环节冲击较小，但前端母线冷拉工艺不适用钨丝降本路径明确、降本潜力较大010203经济性受降本速率、细线进展、硅料价格影响，基本满足大规模产业化基础04相关标的05第二部分/钨丝对后端环节冲击较小，但前端母线冷拉工艺不适用钨丝生产流程及壁垒钨丝工艺流程：原料→还原→掺杂→还原→等静压→烧结→垂熔→旋锻→退火→粗拉拔→细拉拔→电解→钨丝等，总共包含30多道工序。生产难度体现在金属配方及拉拔工艺控制。金属元素及含量控制：钨丝为合金材料，一般掺杂Re、La等元素，配方不同钨丝性能表现不同。拉拔工艺控制：通过若干次粗拉拔以及若干次细拉拔控制母线的线径以及均匀性。图表：金刚线产业链招股书，聚成专利，华创证券/工序 说明母线预处理超声波除油、超声波热水洗、水洗、酸洗等，主要目的为清洁母线，从而确保电镀环境的纯净度，增强镀镍层与母线之间的结合力。母线预镀镍

母线表面增加一层金属镀层，主要目的是提升微粉颗粒与母线之间的固结强度，从而提升电镀金刚石线成品的整体品质上砂电镀金刚石线生产流程的核心，主要目的是实现金刚石微粉在母线表面的紧固、均匀附着，以保证成品在实际应用中的高效切割能力，并保持生产过程的高效、连续、稳定。加厚镀镍再镀覆一层金属镍包覆在金刚石微粉颗粒和母线之间，以使得金刚石微粉颗粒在母线基体表面固结得更牢固。钨丝对后端环节冲击较小，但前端母线冷拉工艺不适用钨丝替代对金刚线后端工艺环节影响较小金刚线通过金属电镀方法将金刚石磨料固结在钢丝基体（母线）上，主要工艺为母线预处理、母线预镀镍、上砂、加厚镀镍等。钨丝主要是替代目前母线材料高碳钢丝，与现行生产设备和生产工艺匹配度很高，对金刚线行业的冲击较小。图表：金刚线生产环节说明图表：钨丝金刚石线微观结构示意图资料来源：美畅招股说明书，华创证券资料来源：聚成专利，华创证券/钨丝对后端环节冲击较小，但前端母线冷拉工艺不适用金刚线前端碳钢丝母线环节的冷拉工艺不适用无论钨丝还是碳钢丝母线，均有拉拔工序。（1）碳钢丝母线：原料钢丝经拉丝机在常温下多次拉伸至目标线径，属于冷拉工艺。（2）钨丝母线：原料钨棒经拉丝机在高温下多次拉伸至目标线径，属于热拉工艺。当前高碳钢丝母线设备及产能不适用钨丝生产。图表：钨丝拉拔工艺粗拉拔拉拔 次数 说明第一次 将直径拉拔至第一次粗拉拔前直径的1/3-1/2，拉拔温度为700℃，拉拔道次为8-12次。第二次 将直径拉拔至第二次粗拉拔前直径的1/3-1/2，拉拔温度为650℃，拉拔道次为8-12次。第三次将直径拉拔至第三次粗拉拔前直径的1/2-2/3，拉拔温度为600℃，拉拔道次为8-12次；第三次粗拉拔后，芯线直径小于0.6mm。细拉拔第一次 由0.55mm拉至0.12mm，共30道次，道次变形量为10％，温度为400℃。第二次 由0.12mm拉至低于0.05mm，共15～30道次，道次变形量为10％，温度为300℃。资料来源：原轼专利，华创证券/钨丝对于竞争格局的影响由于下游硅片厂绑定的关系，有利于美畅、原轼等厂商在钨丝渗透初期导入和验证，以及后续推广应用，二三线厂商弯道超车难度较大，预计对行业格局影响有限。短期看，钨丝渗透初期有较高溢价，有望增厚行业利润。中长期看，美畅、原轼、恒星等布局上游母线等产能的公司竞争力会有一定受损。图表：2021年金刚线市场格局资料来源：公司公告，华创证券图表：2021年原轼客户结构图表：2021年美畅客户结构碳钢丝遇细线化瓶颈，钨丝替代大势所趋钨丝对金刚线后端环节冲击较小，但前端母线冷拉工艺不适用钨丝降本路径明确、降本潜力较大010203经济性受降本速率、细线进展、硅料价格影响，基本满足大规模产业化基础04相关标的05第三部分/钨丝降本路径明确，降本潜力较大钨丝成本结构以原材料为主，渗透初期盈利能力较好成本结构：当前情况下，原材料占比约66%、人工占比约6%、电力占比约7%、天然气占比约3%、折旧占比约12%。盈利情况：在55%成材率下，预计38um钨丝成本约18.7元/公里，毛利率水平约为50%，净利率水平约为30%。图表：钨丝成本结构图表：钨丝盈利情况资料来源：资料来源：华创证券/钨丝对后端环节冲击较小，但前端母线冷拉工艺不适用降本路径与空间分析成材率提升（内部因素）：当前工艺仍有较大提升空间，行业平均成材率约50%-60%，随着成材率提升成本下降先快后慢，成材率每提升5%，成本平均下降1.3元/公里。规模效应（内部因素）：当前仍处于少量供货状态，随着钨丝渗透率提升以及钨丝产能扩张，规模效应摊薄生产成本。图表：钨丝不同成材率对应的成本（元/km）/钨丝降本路径明确，降本潜力较大降本路径与空间分析废料回收（内部因素）：钨是一种稀有金属，同时废钨的含钨量高且回收简易，因此具有较高的二次资源回收利用价值，一般回收价格较APT略高一些，假设回收价格含税18-19万元/吨，在成材率55%的情况下，废料回收价值约10万元/吨，对应38um钨丝实际成本可下降约2.2元/公里。图表：钨丝废料回收价值（万元/吨）图表：钨丝废料回收价值（元/km）资料来源：华创证券资料来源：华创证券/钨丝对后端环节冲击较小，但前端母线冷拉工艺不适用降本路径与空间分析上游价格变动（外部因素）：2020年受钨行业供给过剩等因素影响，钨价总体呈弱势运行，APT均价12.86万元/吨，同比下降6.35%。2021年钨行业需求持续增加，钨价总体呈稳步上涨趋势，APT均价15.44

万元/吨，同比上涨

21.06%。进入2022年以来，APT价格持续上涨至4月中旬的18.3万高点后有所回调，7月初价格反弹后仍维持高位。图表：国产APT价格趋势（万元/吨）华创证券碳钢丝遇细线化瓶颈，钨丝替代大势所趋钨丝对金刚线后端环节冲击较小，但前端母线冷拉工艺不适用钨丝降本路径明确、降本潜力较大010203经济性受降本速率、细线进展、硅料价格影响，基本满足大规模产业化基础04相关标的05第四部分/钨丝下游验证数据较好，产业化应用持续推进下游验证数据表明钨丝具有明显性能优势，产业化应用持续推进从专利披露数据来看，在硅片切割应用端，相比同规格碳钢丝，钨丝断线率下降，A品率提升，TTV不良更低，切割线耗下降，具有明显性能优势。从产业应用来看，美畅、原轼、聚成、高测、恒星、岱勒等几乎所有主流金刚线厂商均在钨丝金刚线产品有所布局，并送往下游隆基、中环等硅片厂商测试验证，终端反馈良好。图表：钨丝金刚线切割测试验证效果（5N张力）产品类别硅片线径断线率加切率

线耗(米/片) TTVA品率备注钨丝实施例1M10352.58%0.00%1.60.16%98.6%热等静压压力2000kg·N/μm2，热处理参数1850℃/4h，其余参数略钨丝实施例2M10351.88%0.00%1.30.17%98.8%热等静压压力调整为2200kg·N/μm2，其余参数与实施例1相同钨丝实施例3M10351.12%0.00%0.80.16%98.8%热等静压压力调整为2500kg·N/μm2，其余参数与实施例1相同钨丝实施例4M10351.28%0.00%0.90.16%98.6%热处理参数调整为1500℃/4h，其余参数与实施例3相同钨丝实施例5M10351.25%0.00%0.90.17%98.8%热处理参数调整为1850℃/2h，其余参数与实施例3相同钨丝实施例6M10351.18%0.00%0.80.18%98.7%热处理参数调整为2000℃/6h，其余参数与实施例3相同碳钢丝实施例7 M10356.75%0.28%3.20.62%95.1%资料来源：原轼专利，华创证券图表：钨丝金刚线切割测试验证效果产品类别硅片线径破断力（N）扭转值（R）A品率断线率TTV线耗（米/片）钨丝例1G12408.5-8.8≥48095.30%1.20%8~102.2钨丝例2G12387.5-8.2≥45094.12%1.38%8~102.5钨丝例3G12356.7-7.6≥45093.78%2.10%8~102.4碳钢丝例4G12407.4-7.750~10093.45%4.23%11~133.8资料来源：聚成专利，华创证券/钨丝经济性影响因素——受降本速率、细线进展、硅料价格降本速率（内部因素）：降本路径明确（成材率提升+规模效应+废料回收+上游降价），降本空间较大。细线进展（内部因素）：细线化进展较快，去年底以40-38um为主，今年上半年切到38-36um，目前最细32um，年底或明年初有望突破30um。硅料价格（外部因素）：硅料价格处于高位，随着产能释放，年底价格或将进入下降通道，减弱钨丝经济性。图表：硅料价格变动趋势nk，华创证券/经济性测算：当前36um钨丝经济性尚不明显核心假设A品率：对于碳钢丝，假设稳定线径下A品率不变；相比同规格碳钢丝金刚线，钨丝金刚线A品率提升1%

。线耗：对于碳钢丝金刚线，线径每下降2um，线耗提升10%；相比同规格碳钢丝金刚线，当前钨丝金刚线线耗下降10%，未来工艺稳定后下降20%。结论：在硅料含税300元/kg的价格下，相比目前主流38um碳钢丝金刚线，36um钨丝金刚线切割成本增加0.4分/W，尚不具备经济性；相比同规格36um碳钢丝金刚线，

36um钨丝金刚线可节省成本0.6分/W。图表：2022年中钨丝经济性测算基准碳钢丝-38情形1碳钢丝-36情形2钨丝-36硅片厚度（μm）165165165金刚线直径（μm）383636硅片硅耗量（g/w）2.612.582.55切片A品率96.096.097.0含税硅料价格（元/kg）300300300硅料节省（分/W）0.61.4金刚线单耗（米/W）0.500.550.50碳钢丝金刚线含税价格（元/公里）4045钨丝金刚线含税价格（元/公里）80金刚线多支出（分/W）-0.4-1.7/W）0.2-0.4华创证券/经济性测算：降本+利润让渡是提升经济性最有效方式钨丝上下游具有较大的利润让渡空间假设保持钨丝毛利率40%不变，金刚线毛利率保持30%不变，考虑成材率由50%提升至75%，钨丝金刚线合理售价可由71元/公里下降至54元/公里。图表：钨丝金刚线价格假设（元/km）成材率50%55%60%65%70%75%钨丝成本20.4118.6617.1915.9614.8914.05钨丝毛利率40%40%40%40%40%40%钨丝价格34.0231.1028.6626.6024.8223.42其他成本10.0010.0010.0010.0010.0010.00金刚线成本44.0241.1038.6636.6034.8233.42金刚线毛利率30%30%30%30%30%30%金刚线费用及其他7.007.007.007.007.007.00金刚线净利11.8710.619.578.687.927.32金刚线不含税售价62.8958.7255.2252.2849.7547.74金刚线含税售价71.0766.3562.4059.0856.2153.95资料来源：华创证券/经济性测算：降本+利润让渡是提升经济性最有效方式核心假设A品率及线耗假设与前文相同。按照前文测算的成材率与对应钨丝成本，以及利润让渡后的合理售价测算。结论1：不考虑废料回收，成材率达到60%以上基本就可实现经济性临界点下降至100元/kg以下。结论2：目前碳钢丝金刚线也有较高的利润空间，如果考虑碳钢丝金刚线“价格内卷”，假设传统金刚线让渡利润至成本线，则钨丝不具备经济性。但这种可能性较低，因为对于金刚线厂商而言，没有价格内卷的动力和诉求。图表：36钨丝金刚线不同价格下经济性临界点（不考虑价格内卷）图表：36钨丝金刚线不同价格下经济性临界点（考虑价格内卷）资料来源：华创证券资料来源：华创证券硅料价格（元/kg）硅片收益（分/W）硅料价格（元/kg）硅片收益（分/W）/经济性测算：细线化持续带动经济性临界点下移核心假设A品率：假设线型成熟稳定后，钨丝线径每下降2um，切片A品率下降0.1%；假设36线钨丝金刚线切片A品率为97%。线耗：线径每下降2um，线耗提升8%。假设工艺稳定后同规格钨丝线耗下降20%，即36um钨丝金刚线耗为0.44米/W。结论：当线径下降至30um时，假设钨丝金刚线保持80元/km不降价，对应经济性临界点约为215元/kg。钨丝金刚线每降价5元/km，对应经济性临界点下降30元/kg

。图表：不同规格钨丝金刚线相比36碳钢丝金刚线经济性临界点图表：30um钨丝金刚线对在不同价格下的济性临界点资料来源：华创证券资料来源：华创证券硅料价格（元/kg）硅片收益（分/W）经济性临界点硅料价格（元/kg）硅片收益（分/W）经济性临界点碳钢丝遇细线化瓶颈，钨丝替代大势所趋钨丝对金刚线后端环节冲击较小，但前端母线冷拉工艺不适用钨丝降本路径明确、降本潜力较大010203经济性受降本速率、细线进展、硅料价格影响，基本满足大规模产业化基础04相关标的05第五部分/相关标的建议关注直接受益钨丝替代趋势的上游供应商厦门钨业、中钨高新、翔鹭钨业。建议关注短期有望受益钨丝替代趋势增厚利润的金刚线供应商美畅股份、恒星科技、岱勒新材。图表