金刚石线行业面临的挑战

金刚石线行业面临的挑战金刚石线行业面临的挑战1、金刚石线行业竞争激烈随着金刚石线行业的不断成熟以及下游应用领域需求的不断扩张，行业内企业进行了大规模的产能扩张，行业竞争较为激烈，因此不具备产品性能优势的企业可能存在被淘汰的风险。2、金刚石线产品市场单价不断下降近年来，随着金刚石线产品实现和光伏产业链降本增效潮流的推动下，金刚石线的市场单价呈现不断下跌的趋势。对于产品竞争力弱，缺乏议价权的企业而言，一定程度上影响其盈利水平。全球金刚石线行业概况全球能源结构的转型持续推动光伏行业市场需求的增长，进而带动金刚线行业的发展。金刚线，按应用领域分，包括面向半导体行业、蓝宝石行业、磁性材料行业应用的金刚线，切割对象分别为半导体硅片、蓝宝石材料及磁性材料。目前业界存在两种不同类型的金刚线树脂金刚线和电镀金刚线。金刚线采用如电镀或树脂等特殊技术手段，将坚硬的金刚石均匀的固定在钢线上，利用镶嵌有金刚石的钢线和待切割材料之间的相互摩擦作用对硬脆材料进行切割。相对于传统砂浆切割，具有切割速度快、切片品质高、切割损耗小、切割液更环保等优点。我国金刚石线市场金刚石线是将金刚石微粉以一定的分布密度均匀地固结在高强度钢线基体上制成的，主要用于晶体硅、蓝宝石、精密陶瓷等硬脆材料的切割。其中，用于光伏晶硅切片的金刚石线用量最大、占金刚石线总需求量的比例超过90%。光伏产业链上游为硅料的采集及硅片的生产环节，其中硅片切割是硅片生产环节的主要工序，金刚石线可用于硅棒截断、硅锭开方、硅片切割，具有切割速度快、切片效率高、硅料损耗低、环保等优势，能够大幅降低线耗成本。2015年金刚石线锯实现国产化和规模化生产后，产品价格迅速降低，金刚石线凭借高效率、高出片率优势迅速取代游离磨料砂浆线，在光伏硅片切割领域快速渗透，金刚石线需求爆发式增长，拉动线锯用金刚石微粉需求大幅提升。受光伏531新政影响，2H18光伏装机量较预期大幅下降，叠加金刚石线市场竞争加剧，出现供过于求局面，金刚石线需求及价格大幅下降，线锯用微粉销售面临短期波动。光伏新增装机高景气度确定性高。在碳中和、碳达峰目标指引和国家政策扶持下，预计十四五期间，光伏行业发展呈现高景气态势，全球及我国新增光伏装机将有大幅增长。根据CPIA数据，预计2022-2025年，全球光伏年均新增装机将达到232-286GW，我国光伏年均新增装机将达到83-99GW，20-25年全球光伏新增装机容量CAGR为15．7%-20．5%。金刚石微粉作为光伏晶硅切片用金刚石线的主要原材料，市场需求有望持续旺盛。乐观假设下，预计2022-2025年光伏晶硅切割用金刚石线需求分别为1．44/1．89/2．34/2．61亿公里、CAGR达31%；2022-2025年线锯用金刚石由微粉需求量由8．64亿克拉增长至13．07亿克拉、金刚石单晶需求量由28．8亿至克拉增长至43．56亿克拉，21-25年年CAGR达达22%。根据中国磨料磨具工业年鉴，2020年我国工业金刚石单晶+微粉总产量145亿克拉，仅考虑新增光伏晶硅切割线距用金刚石微粉/金刚石单晶需求量，预计至2025年我国工业金刚石单晶+微粉总产量达201．6亿克拉，对应CAGR达6．82%。金刚石线行业发展历程和竞争格局从发展历程来看，金刚石线行业竞争格局经历了初期日本企业垄断全球市场再到国内厂商实现细线技术突破并逐步占据市场主导地位的过程。金刚石线产品最初诞生于日本，是由日本旭金刚石率先研发并实现突破和完成量产，继而在2007年6月推出了首款成熟的金刚石线产品。凭借着技术先发优势，日本企业在2014年以前几乎垄断了金刚石线的全球市场，代表性企业包括旭金刚石工业株式会社、中村超硬株式会社、爱德株式会社、联合材料株式会社等，其中以旭金刚石和中村超硬为主。此外，早期的金刚石线主要应用于玻璃、陶瓷、蓝宝石等硬脆材料的切割加工中。直到2010年，金刚石线在单晶硅切割领域开始应用，规模逐渐增大，但由于金刚石线技术被日本企业垄断，产品售价高昂且产能有限，未能在光伏行业得到全面推广及应用。需求的不断增长以及光伏产业链向国内的迁移，以东尼电子、岱勒新材、三超新材和美畅股份为代表的国内金刚石线生产企业在2014年前后相继突破细线技术，产品线径降至80μm及以下，打破了日本企业多年来的技术垄断。同时，由于国内金刚石线企业成本控制优势显著，产品实现国产化后，电镀金刚石线价格持续降低，日本高成本产能开始逐步退出中国市场。金刚线是金刚石切割线的简称，有人称钻石切割线或者钻石线。工业上许多东西是用切割线来切割的，比如光伏领域的多晶硅切片。切割线的材料是很重要的。目前主流的用于光伏领域的硅片切割线是超精细切割钢丝，直径大约是100微米。金刚石切割线顾名思义，跟金刚石有关。大体上是把金刚石的微小颗粒镶嵌在线上，做成的金刚石切割线。金刚石是超硬的，用途很广的切割材料。金刚线具有了金刚石微型的锯齿，增加了钢线的切割能力，可以大大加快切割速度。金钢线对于太阳能硅材料切割行业而言，是革命性的进步。因而人们普遍预计它将来的应用将非常广泛。金刚线具有诸多优点:1．可实现高速切割，切割速度可以提高到原来的2倍，耗时自然减少。单位时间能够完成更多的工作量，这是它最大的优势。2．环保生产，金钢线的工艺只需要水或是水基冷却清洁液就可以，真正实现了环保生产和制造。但是目前的金刚线技术也还很多的不足，主要是:1．成本高，这还是一个相对较新的技术，还没有普及，主要的金刚线依赖进口，我国本土的公司金刚线的供给还比较少，所以价格比较高。2．线太粗从而导致硅片损失大。硅片的损失与切割线的粗细有直接联系，越粗自然损失越多。目前主流的切割线是超精细切割钢丝，直径大约是100微米。而在实际应用中的金刚线直径大约是250微米，是超精细切割钢丝的两倍多。3．会有切痕从而导致晶硅电池片转换效率低下。因此目前金刚石线主要用于硅片的粗加工领域，比如已经在硅锭开方中获得应用。在更精细的切片领域还是用的是超精细切割钢丝。目前金刚线的制备技术还不是很普及，西方和日本的技术相对较发达一些，中国也有不少公司正在努力。目前已有不少公司声称已经能够生产出直径略高于100微米的金刚石切割线（日本已有直径为80微米的金刚石切割线出售）。预计在更细的金刚线能够研制出来并广泛应用以及解决切痕问题之前，金刚线还不能在精细切割领域（也是硅片加工的主要领域）代替现有的是超精细切割钢丝。不过这方面技术进步是相当快的，也许不久的将来金刚线就是主流。金刚石线切割机经过其金刚石线与物件间实行高速磨削运动，从而到达切割目的，所以被使用于晶体硅、蓝宝石、精细陶瓷等硬脆材料的切割，首要使用于光伏行业上游范畴，可用于硅棒截断、硅锭开方、硅片切割，其切割功能直接感染硅片的质量及光伏组件的光电转换功能。近年来，随着我国金刚线行业扩产及技改，盈利空间仍然存在，所以现有的厂商均大幅积极实行产能扩张，如美畅股份产能从2021年底的7000万公里进步到2022年7月的10800万公里，同时估计将在2022年下半年进一步扩产，高测股份于2021年启动一机十二线技改活动，年产能到达2000至2500万公里等。随着国际硅料价钱继续走高，硅片厂商为节省硅料而采用更细线径的金刚线实行切割，可以在同等长度硅棒下采用金刚线能切出更多硅片，截止2022年6月，行业主流线径曾经在36μm-38μm之间，因而行业细线化发展迅速。不过，随着金刚线直径逐步细化，其切割才能越来越小，切割进程中断线风险也更高，为降低断线率，切片进程中普通会降低切割速度，进而使得切片线耗提升。全体来看，在高碳钢丝线径逐步趋于极限的趋向下，34μm与35μm的线断线率希望提升，细线化速度在一定水平上与之前相比会有所减缓，但仍然会为行业奉献增量。此外，我国硅片厚度逐步从180μm的主流硅片向165μm以下厚度减薄，对硅片切割时的品控要求也进一步提高，这意味着需求用更多金刚线线耗来保证切割效率和品控。依据数据显示，2022年，我国P型单晶硅片厚度达160μm，边长为166/182/210。由此可见，随着硅片厚度不时变薄，金刚线的线耗也继续提升。金刚石线的需求展望金刚石线在光伏产业链中的盈利能力居于前列，2021年利润率水平仅次于硅料，平均毛利率达到35%左右，向上延展到母线或者更上游的企业能达到50%以上。细线化薄片化与大尺寸有望带动切片环节线耗提升。下游需求方面，平价上网与碳中和时代背景下，光伏需求增加，叠加硅片扩产加速，使得金刚石线需求有望超越行业增长。国内金刚石线的发展历程金刚石线超过90%以上系使用于光伏行业的晶硅片切割，国内光伏行业晶硅切片使用的金刚石线主要经历了以下发展阶段：日本厂商占据先发优势，产品处于垄断地位：金刚石线的制造和应用起源于日本，在2014年之前，全球范围内具有国际竞争优势的金刚石线供应商主要集中于日本，曾有超过10家以上的日本企业先后涉足电镀金刚石线行业，如日本旭金刚石工业株式会社（以下简称旭金刚石）、日本中村超硬株式会社（以下简称中村超硬）、日本爱德株式会社、日本联合材料株式会社等，其中以旭金刚石和中村超硬为主，上述日本企业占据了金刚石线市场的大部分市场份额。由于日本企业的生产技术领先，且产能较为集中，因而日本在金刚石线行业长期处于垄断地位，中国光伏企业的金刚石线采购需求也主要由日本企业满足。国内厂商赶超，逐渐抢占日本厂商市场份额，完成进口替代：金刚石线虽然较砂浆游离磨料切割方式具有巨大优势，但由于日本厂商的金刚石线产品价格较高，且产能相对有限，金刚石线在国内光伏行业仍未取得大规模应用，在此背景下，以岱勒新材、东尼电子、三超新材和美畅新材为代表的国内金刚石线企业或技术团队自2010年前后开始，陆续投入钻研相关技术。经过持续的人员与资金的研发投入，国内厂商在2014-2015年相继实现80μm以下用于精密切割的电镀金刚石线领域的技术突破，打破了日本厂商的技术垄断。2015年，金刚石线实现国产化并规模生产后，产品价格迅速降低，由2012年约1元/米的单价下降至约0．2元/米，经过近几年来的持续工艺优化和规模扩张，金刚石线价格仍在继续下降，截至2019年12月，金刚石线价格进一步下降至约0．06元/米，国内厂商凭借价格优势迅速抢占日本厂商的市场份额，其中以美畅新材为代表的国产厂商在技术上已完全可以满足客户的生产需求，随着国内厂商的产能逐步扩大，国内厂商在技术及产能上基本完成了金刚石线的进口替代。金刚石线切割工艺大幅提高单位硅料的出片率及硅片切割效率，有效降低了硅片制作过程中的非硅成本。金刚石线国产化后，由于其价格优势，以隆基股份为代表的单晶企业2015年开始大规模使用金刚石线工艺，由于金刚石线切割工艺能够大幅降低硅片制作过程中的非硅成本，因而在单晶切割领域快速渗透，使得金刚石线市场需求在2016-2017年快速增长。金刚石线市场竞争加剧，金刚石线价格快速下降，市场产能逐步淘汰：2018年5月，国家发改委、财政部、国家能源局当天联合发布了《关于2018年光伏发电有关事项的通知》（简称光伏531新政），对光伏补贴规模进行了调整，导致光伏装机量较预期大幅下降；于此同时，金刚石线行业经历了前期的高景气度发展，各厂商纷纷扩张的产能也在2018年逐步投产，使得金刚石线市场出现供过于求的竞争局面，金刚石线价格快速下降。2019年，金刚石线市场价格较光伏531新政出台前下降幅度超过60%，这也使得行业内的多家厂商出现亏损情形，市场竞争加剧导致的金刚石线价格大幅下降，预计也将会使得市场落后产能逐步被淘汰。金刚线在切割多晶硅片时，由于硅片表面损伤层减少，不利于使用传统腐蚀方案对硅片进行绒面制备，进而影响多晶硅片的转化率；2017年，黑硅及添加剂等新技术的出现解决了金刚石线切割多晶硅片反射率过高的问题，使得硅片光吸收能力提升。由于单晶硅片率先完成了金刚石线切割工艺转换，硅片成本大幅降低，单晶硅片的市场份额迅速提高，在此背景下，金刚石线在多晶切割领域的渗透速度大幅加快，截至2017年，以保利协鑫、晶科能源等为代表的多晶龙头企业均开始大规模使用金刚石线切割工艺。因此，金刚石线市场需求在2017-2018年期间连续大幅增长。全球单晶新增装机量在2015年至2018年期间逐年大幅增长，于此同时，电镀金刚石线在单晶硅片切割领域的渗透率快速提升，以上两个因素使得金刚石线市场需求在上述期间爆发式增长。在多晶领域，全球多晶新增装机量仍占据主导地位，自2016年开始，金刚石线切割工艺在多晶硅片渗透率开始有所提高。根据中金企信统计数据:金刚石线切割技术2018年在单晶硅片领域的渗透率为100%，在多晶硅片领域的渗透率接近90%；根据中国光伏行业协会2019年1月发布的《中国光伏产业发展路线图》（2018年版），单晶硅领域金刚石线切割技术2017年已全面取代砂浆切片技术，2018年多晶硅切片基本从砂浆切片向金刚线转换，占比约为95%，金刚石线在多晶硅片领域渗透率的快速提高使得金刚石线市场需求在2018年继续大幅增长。金刚石线发展趋势和挑战金刚石线是将金刚石微粉颗粒以一定的分布密度均匀地固结在母线（一般为高碳钢丝）上制成的，通过金刚石线与被切割物体间进行高速磨削运动，从而实现切割目的。金刚石线一般有两种制造方式，即用电镀和树脂的方式把金刚石颗粒固定在丝线上所形成的切割线，严格来说叫金刚石切割线，简称金刚石线。金刚石线具有了金刚石微型的锯齿，增加了钢线的切割能力，可以大大加快切割速度及切割能力。目前主流的工艺是电镀金刚石线，是在金属线上镀上一层金刚石微粉，用来切割光伏晶硅、水晶、磁性材料、蓝宝石等硬脆材料近年来，金刚石线切割技术在切割行业中起重要作用，其应用范围也是极其广泛，主要应用于当下炙手可热的光伏领域，比如用于硅片制造环节，用于硅棒截断、硅片切方、切片。硅片切割金刚石线需求量占总需求的比例超过90%。金刚线竞争格局及技术路线单耗提升叠加下游需求增长，晶硅切割用金刚线需求快速提升。由于硅料价格持续超预期，硅片企业加速推进金刚线细线化，金刚线耗量明显提升。金刚线线径越细切割损耗越小、硅片出片率越高，但线径下降会降低金刚线的拉伸强度，使得金刚线在切割过程中更容易被拉断，硅片企业为避免断线需增加金刚线更换频率，带来金刚线耗量提升。金刚石线行业基本情况金刚石线是通过一定的方法，将金刚石微粉颗粒以一定的分布密度均匀地固结在高强度钢线基体上制成的。通过金刚石线切割机，金刚石线与物件间进行高速磨削运动，从而实现切割的目的。金刚石线最开始应用于蓝宝石切割，规模应用于蓝宝石切割始于2007年，应用于光伏晶体硅片的切割始于2010年。金刚石线在晶体硅切割中应用的环节包括切方、截断和切片，其中在切方和截断环节，为保证切割速度和切割效率，使用的金刚石线线径较粗，一般达到250-350μm；在切片环节，由于厂家对原材料利用率、单位切割成本的要求更高，一般采用50-70μm的金刚石线。金刚石线用于蓝宝石切割的线径规格与硅切方、硅截断工序类似，一般为180-250μm。金刚石线主要用于晶体硅、蓝宝石、精密陶瓷等硬脆材料的切割。在晶体硅切割领域，全球2019年金刚石线需求量约为4，835．51万公里；在蓝宝石切割领域，根据中金企信统