连城数控专题报告晶硅设备纵横连城

连城数控专题报告-晶硅设备纵横连城1

概况：单晶炉及硅片切割设备专家，产业延展力强连城数控于

2007

年成立，为一家领先的光伏行业设备制造商，当前主要提供

硅片环节所需的单晶炉及切割加工主设备，具备整套产线交付能力，为隆基股

份的核心供应商和长期战略合作伙伴。公司是光伏领域最早从事专业切割设备研发制造的国内公司，曾成功打破国外

垄断，后又率先在业内推广金刚线切片技术和设备。另一方面，公司

2013

年

通过海外收购获取了先进的硅晶体生长和单晶炉技术，通过自主研发创新，在

光伏领域进行重点发展，取得极大成效。目前，公司正着力发挥技术能力和产业资源优势，对光伏下游环节、半导体和

其他晶体材料领域全面布局，逐步向设备及辅材解决方案综合提供商发展。股权结构及管理层情况公司实际控制人为李春安和钟宝申，二人为一致行动人，分别持有公司

13.12%

和

10.12%的股份，并分别持有公司控股股东沈阳汇智

27.64%和

33.10%的股

份，沈阳汇智则持有公司

30.58%的股份。同时，钟宝申为公司主要客户隆基

股份董事长，并持有其

1.66%股份，李春安则持有隆基股份

2.11%股份。第二大股东如东睿达股权投资基金持股

10.53%，其余股东持股均不超过

5%。公司现核心管理层在所处领域内均具有较强专业背景和丰富的管理经验，并在

光伏行业从事多年。其中，李春安为公司董事长，本在隆基股份发展初期就成为其核心成员，任职

历程超

20

年，此前长期担任隆基股份董事。总经理黎志欣拥有全球顶级学府

专业背景，为北京市和辽宁省重点专家，进入公司前曾在京运通担任总裁兼首

席运营官数年。此外，公司今年

8

月新聘任高树良为董事兼副总经历，为光伏

领域国务院特殊津贴专家，此前曾长期担任中环股份高管及核心技术人员。在去年底，公司还对

180

余名核心人员进行了期权激励，目前已授出股票期权

占公司总股本的

1.31%，实现了核心员工利益的良好绑定。业务布局：光伏产业链持续延伸，半导体及蓝宝石领域加强拓展光伏硅片环节的主设备为公司当前核心主业，包括三类产品：

1）单晶炉为最主要产品，去年以来在主营业务收入中占比达

60%以上，毛利

润占近

70%，2）线切设备收入占比在

30%左右，毛利润占约

20%，3）磨床

收入和毛利润占比皆在

10%以内。在核心产品之外，公司会对具备协同效应的新产品业务进行布局和资源投入，

特别是自

2019

年左右，公司向纵横两个方向进行产业延展的战略逐渐清晰，

投入也大幅增加，已有少量成果体现在其他主业收入中，未来则有望形成新的

核心业务，或带来良好收益回报。纵向业务延伸：光伏“硅片-电池-组件”环节关键设备+辅材+智能制造光伏电池制造产业链包括硅料、硅片、电池和组件四个环节，公司目前已向硅片下游的电池和组件环节核心设备进行了广泛的延伸布局。同时，公司也将产

业中的一些关键辅材作为重点突破方向。另外，公司还在智能制造方面着力，

可对车间产线进行智能化提效改造，或直接输出整线方案。布局模式：主导开发+投资参股，最大化技术积累和产业资源优势公司对光伏产业的布局既依托原有技术能力的积累，又基于强大的产业资源：1）凭借对光伏行业和数控专业设备领域的多年深耕，公司自身可将研发能力

和相通技术迁移到产业链的其他环节中，主导新产品的开发，2）公司对产业中优秀的创新型团队也具有较强的发现和吸引能力，并通过多

种模式合作。通过参控结合、因地制宜的产业布局模式，公司可以最大化地发挥其技术、资

源和客户协同价值，实现新核心业务的孵化和行业发展红利的分享。目前公司的诸多新项目推进顺利，重点参股公司也都在快速发展之中，有望不

久后实现业务和规模的突破。横向领域拓展：发力半导体硅材料、碳化硅及蓝宝石的生长加工设备由于吸收了

Kayex半个多世纪的技术经验积累，加之在自主创新研发方面的

大力投入，实际公司早已具备向半导体及其他晶体材料生长设备拓展的较强实

力。在切割加工技术方面，公司作为国内晶体硅领域最早突破多线切割和金刚

线技术应用的企业，也能较好的将其能力延伸至其他高硬脆材料上。目前公司横向拓展的三大主要方向为半导体硅材料、碳化硅和蓝宝石领域。半导体硅片：晶圆需求旺，大硅片国产化如火如荼单晶硅是运用最广泛的半导体材料，90%以上的半导体芯片都基于硅片制造。

受益于电子通信等行业的发展，全球半导体行业规模持续扩大，中国则为最大

的半导体消费市场，占全球近

50%份额。但国内半导体产业发展与需求并不

匹配，进口依赖严重，自

2015

年起集成电路就成为我国第一大进口商品。在市场驱动和政策重点扶持下，国内相关企业近年都在加大技术突破和产能建

设。对于晶圆环节，根据

ICInsight资料，到

2022

年中国大陆产能将较

2018

年增加

68.7%，全球占比从

12.5%升至

17.2%，远高于全球平均增速。半导体硅片作为制作晶圆的基本衬底材料，却呈现高度寡头垄断状态，国际五

大龙头市占率接近

90%，特别是在技术壁垒较高的

12

寸硅片领域，垄断度高

达

97%，大陆企业国产化率仅

1%左右。随沪硅、金瑞泓、中环等国内优秀企业对

12

寸技术的逐步突破，众多国产大

硅片项目持续推进建设。而在

8

寸领域，国内领先企业技术能力已基本能达到

国际一流水平，但国产化率也仅

20%左右，随产能的投放也有望快速提升。碳化硅：新能源电气化应用带来巨量增长空间碳化硅是第三代半导体，即宽禁带半导体材料的代表，因临界击穿场强高、热

导率高等优势，可有效突破传统硅基材料器件的物理极限，开发出更适应高功

率、高压、高温、高频等条件的器件。

随着新能源汽车、光伏逆变器等需求的爆发，碳化硅器件的应用空间也极大提

升。如碳化硅功率器件可以较好的减少电动车电量损耗，目前虽然件价格高昂，

但成本也有望随摩尔定律和规模化生产快速下降，带来良好整车降本潜力。根

据

Yole预测，到

2025

年功率碳化硅市场规模将达到

25.62

亿美元，较

2019

年增长超

4.7

倍，CAGR近

30%。而远期来看，市场规模还有望翻番。

目前碳化硅领先技术基本掌握在

CREE、II-VI等少数全球龙头手中，受美方严

格的技术保护，特别是在涉军领域对华全面禁运封锁。但近年国内也涌现出如

山东天岳、天科合达等优秀企业，已经在

4

寸技术方面实现了攻克，在主流的

6

寸方面也基本形成突破，未来有望在市场需求和政策支持下快速发展。

另外，碳化硅的制备方法与硅存在较大不同，晶体生长速度极为缓慢，因此相

关设备市场规模有望达到百亿级别。蓝宝石：LED行业整体复苏，小间距技术面向未来蓝宝石为以氧化铝为主要成分，工业上约

80%用于

LED领域，主要用于制作

LED芯片的衬底材料，占比超

80%，其余主要用于消费电子盖板、屏幕领域。

中国大陆

LED芯片产量占全球

70%以上，近十几年来行业周期性较为明显，

最近一轮行业低谷为

2019

年底，由于此前国内企业快速扩张导致供给过剩，

同时需求不及预期，芯片价格大幅下跌。到

2020

年，新冠疫情冲击加速企业

出清，终端需求也开始受在线办公、远程教学等场景增加推动，同时运用小间

距技术的

Mini/MicroLED出现爆发式增长，推动行业复苏提速。

目前来看，

Mini/MicroLED所代表的新世代显示技术有望成为未来超高清显

示时代的最佳选择，逐渐对

OLED形成替代。此外，新冠疫情的爆发驱动了紫

外

LED芯片、封装等产业化技术水平的提升，在工业固化外，杀菌、净化市

场成为未来发展最迅速、最有潜力的市场。技术研发：重视投入持续加码、强大团队实力突出公司一直以来以技术为本，重视研发创新以保持领先竞争力，多年保持研发投

入的持续增长，即使在

2018

年行业低估期也是如此。近期来看，为支持各项

新领域和重点新业务的布局，公司研发费用也呈现翻倍式增长，为未来发展打

下充分基础。优秀的研发人员则是保持技术领先优势和孵化新业务的根本基础。公司拥有一

只专业背景强大且经验丰富的资深核心技术人员团队，包括拥有

2

位

SEMI标

准委员会的核心委员及国务院特殊津贴的技术专家。

此外，公司还长期与兰州大学、同济大学、大连理工大学等机构进行研究合作，

并与部分中科院院士、国外顶级专家建立了长期联系。2

单晶炉：吸收美方先进技术，光伏领域大展身手单晶材料路线优势尽显，光伏产业长年争端已至统一尾声

产业化晶硅太阳能电池的硅片材料可分为单晶和多晶两大技术路线。近年来看，

单晶的市场占比逐年提升，2019

年开始成为市场主流，到

2020

年份额已超

90%，而多晶份额则迅速缩减，预计未来只会占极小一部分市场。

从原因来看，在光伏产业的任何一个环节里，单位发电量的综合成本都是各种

技术路线最重要的竞争力。多晶硅片技术最初由

Wacker在上世纪

70

年代发明，因设备相对简单、价格

低廉，同时一次性硅锭产量大、电耗低，成为光伏行业的主流路线之一，曾一

度占据绝对上风。但多晶材料硅片一直存在一个核心问题，即做成电池后的光

电转化效率和提升潜力都较单晶低不少。具体而言，单晶硅片整块材料的晶体取向完全相同，晶胞呈现统一而有规律的

排列，而多晶材料中不仅存在大量晶界，而且位错缺陷和杂质也远多于单晶，

导致其少数载流子寿命偏短，光衰也更严重，难以通过工艺进步来改善。当前随生产工艺的进步，多晶材料各方面的劣势越发突出，如硅片进一步减薄

困难、切割损耗大、电池单位面积吸光能力更弱，单

W组件实际发电能力低

等，都限制了其提效降本，已被单晶材料全面拉开差距，且越来越大。直拉法为主流单晶工艺，自动控制技术为关键，设备价值占比高生产单晶硅片的第一步是利用高纯多晶硅原料制作单晶硅棒，一般而言存在直

拉法（切克劳斯基法或

CZ法）和区熔法（FZ法）两种技术。直拉法由于成

本较低且更适合制造大直径的硅棒，成为最主流的制造技术，区熔法虽然可以

制作纯度极高的硅棒，但一般只在功率半导体器件材料等特定领域运用，目前

光伏领域采用的都是直拉法。直拉法制作单晶硅棒的基本方式如下，利用高温在坩埚中将硅料熔化，再将一

小块籽晶浸入硅熔体中，随后边旋转边缓慢向上提拉，部分硅熔液就会随籽晶

离开液面，并按照单一晶向凝固，持续不断的生长出圆柱形的棒状硅晶体。利

用直拉法生产硅棒的设备就是单晶炉。从单晶炉的结构来看，一般包含主炉室、副炉室、提拉头、热场等几个部分组

成。其中热场置于主炉室中，为硅晶体生长发生的地方。副炉室在主炉室上方，

为已生成硅棒提供上升空间，其顶部的提拉头为关键控制部件。主副室间存在

隔离阀室，以便硅棒的转移和二次加料。主炉室下方还有坩埚抬升装置，在拉

棒过程中使液面保持在原有位置。热场一般包含加热器、保温桶、导流筒、坩埚、电极及一些结构件，一般为石

墨或碳碳材料构成。硅料须盛放于高纯石英坩埚中熔化，但高温会使得石英软

化，因此外层还需要一个碳材料坩埚来支撑。从工艺步骤来看，拉制单晶硅棒细分为“配料-装料-熔料-引晶-放肩/转肩-等径

-收尾”等几个阶段。拉制硅棒的正式环节从引晶开始，在等径环节，硅棒将按设定的目标直径持续

生长（波动一般在

1mm内），形成硅棒的主体，也是实际可以用于制作硅片的

部分。在

40

小时左右的晶体生长完整过程中，等径生长阶段约占

70%。等径生长结束后，不能直接将硅棒与液面分离，而需要逐步提升拉速使晶棒直

径缩小成一点后分离，否则热应力会使硅棒尾端向上产生大量位错。再从技术要求的角度来看，单晶硅棒的拉制实际是一