2021年金刚石线行业重点企业发展战略研究及细分应用市场规模前景预测
1、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，根据中金企信统计数据，全球2017年金刚石线需求量约为110万公里，2020年预计为150万公里；在磁性材料切割领域，金刚石线使用比例仍然较低，且目前磁性材料切割对金刚石线的需求相对晶体硅、蓝宝石较低。因此，金刚石线的需求量按应用领域和环节划分，用于光伏晶硅切片（即50μm-70μm线径规格）的金刚石线用量最大，占当前金刚石线总需求量的比例超过90%。因此，金刚石线的市场需求主要受下游光伏行业的发展情况影响。
（1）金刚石线技术革命推动光伏行业加速发展：我国光伏行业自2013年以来，在政府补贴扶持的背景下取得了快速发展，但近年来光伏行业补贴的逐步下调倒逼光伏企业必须通过“降本增效”实现行业的可持续发展。硅片作为太阳能电池的核心原材料，其成本下降对光伏行业具有重要意义。早期的硅片切割工序主要采用金刚石内圆锯片工艺，该工艺存在切缝大、硅材料损耗多的问题，同时对硅棒的尺寸也有限制，使得硅片生产成本居高不下。随着切割技术的演进，硅片生产企业逐步转向游离磨料砂浆切割工艺，成本得到一定程度下降，但由于砂浆切割效率依然较低，切割损耗较大，环保处理成本高，切片成本进一步大幅下降的空间较小。因此，上述传统的切割工艺无法使晶硅切片的成本大幅下降、切割效率大幅提高，成为当时制约光伏行业健康持续发展的重要因素。
在此背景下，过去几年晶硅切割行业对新型切割工艺的需求尤为迫切。金刚石线切割技术作为近几年出现的新型切割技术，相比于游离磨料砂浆切割方式，具有切割速度快（4-5倍切割速度）、出片率高（多出15-20%硅片）、环境污染小等方面的巨大优势，能够大幅降低硅片生产企业的生产成本，提高光伏装机收益率，推动光伏行业装机量相应增长。
（2）国内金刚石线的发展历程：如前所述，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：
1）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。
2）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。3）金刚石线工艺的渗透率快速提升，金刚石线需求爆发式增长
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。
4）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。
根据中金企信统计数据：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。
中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国金刚石线市场供需发展前景及投资战略预测报告》
2、下游光伏行业发展概况:
（1）金刚石线在光伏产业链中的应用:光伏产业链主要包括硅料、硅片、晶硅电池片、光伏组件、光伏发电系统5个环节。上游为硅料的采集、硅片的生产环节；中游为晶硅电池片、光伏组件的生产环节；下游为光伏发电系统的集成与运营环节。其中，硅片切割是切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，其切割性能直接影响硅片的质量及光伏组件的光电转换性能。
光伏产业链及金刚石线应用示意图
从晶体硅切割技术的发展历程来看，硅片切割方法经历了内圆锯切割、游离磨料砂浆切割、金刚石线切割的技术升级路线，其中每一步改进都带来了原材料利用率、切割效率的提升和硅片单位切割成本的降低。目前，主要的单、多晶硅片生产厂商已全面采用金刚石线切割工艺。
金刚石线切割工艺相较上一代游离磨料砂浆切割工艺具有巨大优势，主要体现在：1）大幅降低线耗成本；2）提高材料利用率，大幅降低切割磨损；3）提高切割速度，大幅提升切片效率；4）摒弃游离磨料砂浆切割所使用的昂贵且不环保的碳化硅等砂浆材料。因此，最近几年金刚石线快速取代游离磨料砂浆线成为光伏行业晶硅切片的主流切割工艺。
（2）金刚石线在蓝宝石产业链中的应用：蓝宝石产业链包括上游的长晶设备制造商、原材料及耗材提供商、蓝宝石晶体生产企业，中游的蓝宝石衬底生产企业、蓝宝石窗口片（消费电子行业用于光学材料）生产企业，以及下游针对不同的应用行业进行深加工的制造企业。
在蓝宝石切割领域，因蓝宝石材料的硬度较大，电镀金刚石线已成为蓝宝石材料切割的主流工具，主要用于蓝宝石衬底、窗口片的开方和切片等。根据经验值，电镀金刚线市场与下游蓝宝石片耗用量直接相关，切割一片2英寸的蓝宝石片需要耗用电镀金刚线2米，蓝宝石切割用电镀金刚线市场的需求主要取决于蓝宝石材料的市场需求。
（2）蓝宝石行业基本情况：蓝宝石晶体是一种氧化铝单晶，具有高硬度、高强度等优质性能；具有耐雨水、沙尘、盐雾等腐蚀的稳定化学性能；具有高表面平滑度、高电阻率及高介电性能。优良的光学、力学、热学、化学及电学性能决定了蓝宝石在军事及民用领域中的重要地位和作用。由于蓝宝石属硬脆材料，其莫氏硬度达到8.5，仅次于金刚石、碳化硅等，其切割加工较为困难。传统砂浆线及金刚石结合力较弱的树脂金刚石线都难以有效完成蓝宝石的切割，因此，电镀金刚石线在蓝宝石切割领域得到推广并大范围应用，目前已替代了传统砂浆线和树脂金刚石线。蓝宝石晶体在微电子及光电子产业是极为重要的基础材料，其市场需求主要为LED行业的蓝宝石衬底材料需求和消费电子行业光学蓝宝石材料需求；蓝宝石有超过80%比例系用于LED衬底材料。
1）LED行业蓝宝石衬底切割用的金刚石线需求稳定增长：LED是指将电能转化为光能的固态半导体器件，与普通白炽灯、节能灯相比LED具有寿命长、高效节能的优点，是未来照明领域的发展趋势。LED产业链分为上游的衬底制备、外延片制造，中游的芯片生产和下游的封装、应用。目前，LED产品所用的衬底材料主要分为3类：蓝宝石衬底、碳化硅衬底和硅基衬底，其中蓝宝石是目前的主导衬底材料，占LED衬底的95%左右。
蓝宝石作为LED衬底材料的主要生产流程为：由蓝宝石坯料（主要为高纯度的Al2O3，一般纯度要求99.996%以上）经过熔融长晶成蓝宝石晶锭，再通过定向、掏棒等工序加工成蓝宝石晶棒，晶棒经切片、研磨、抛光、清洗等工序制成蓝宝石基片，对于采用了图形化衬底（PSS）技术的衬底，还需在蓝宝石基片的基础上进行PSS工艺。其中，金刚石线主要应用于晶棒的切片环节，其切割质量直接影响蓝宝石基片及LED产品的质量及性能。
目前，全球半导体照明技术正从追求光效向提升品质、光质量和多功能应用等方向发展，产业从技术驱动逐渐转向应用驱动，市场应用领域不断拓宽，市场渗透率不断提升，从照明、显示逐步向汽车、医疗、农业等领域拓展。特别是进入2013年以来，随着各国鼓励政策的实施和LED照明产品价格的下降，LED照明市场的渗透率不断提升。根据LEDinside的数据显示，2016年全球LED照明市场规模达296亿美元，2017年同比增长12%，达331亿美元，
光源在照明市场渗透率达到52%。随着中国LED厂商大幅度扩充产能及车用照明、户外景观照明领域快速增长，加上新型态的Micro&MiniLED出现，未来LED照明的应用将更趋多元，LED的渗透率将持续攀高，而LED照明渗透率每增加1%，将直接拉动蓝宝石衬底约107万片的增长需求3，进而带动蓝宝石衬底切割用金刚石线需求的增长。
从我国来看，目前我国已成为全球最大的半导体照明产品生产、消费和出口国。根据发改委数据，“十二五”期间，我国半导体照明产值平均年增长率约30%，
2015年，我国半导体照明产业整体产值达4,245亿元人民币；LED照明产品产量约60亿只；2017年半导体照明产业整体产值约6,538亿元，同比增长25.34%4。根据《半导体照明产业“十三五”发展规划》，到2020年，我国半导体照明产业整体产值要突破1万亿元，LED照明产品渗透率要达到70%，拓展LED照明产品的应用范围，推动LED在智慧照明、农业照明、健康医疗照明、汽车照明、文化旅游、水处理、可见光通信等领域的应用，满足不同应用需求。可见，“十三五”期间我国将实现从LED照明产业大国向强国转变，将极大地带动蓝宝石衬底市场的持续发展，进而推动蓝宝石衬底切割用金刚石线需求的不断增长。
2）消费电子领域蓝宝石切割用金刚石线需求快速增长：自苹果公司在iPhone5中首次使用高透光性的双抛光蓝宝石作为手机镜头保护盖以来，蓝宝石在消费电子行业中得到了广泛的应用。近几年，智能手机生产企业纷纷使用蓝宝石作为摄像头保护玻璃、指纹识别保护镜片，甚至是整块屏幕的保护玻璃。
从消费电子产品应用需求来看，苹果公司作为智能手机的领军企业，其发展方向时常会成为整个行业的发展方向。短期来看，鉴于高品质大尺寸蓝宝石材料有效供应有限，因而苹果公司短期内无法在AppleWatch、iPhone主屏幕上全部使用蓝宝石材料。若苹果公司全线产品使用蓝宝石，必将推动全球智能设备领域蓝宝石需求的爆发式增长，于此同时，作为蓝宝石切割耗材的金刚石线的需求也会有爆发式的增长。
（3）蓝宝石行业用金刚石线需求量：下游LED与消费电子行业的快速发展带动了上游蓝宝石市场需求的不断扩大，进而推动了蓝宝石切割用金刚石线需求量的持续攀升。2017年全球蓝宝石切割用金刚石线需求量为110万公里，未来几年保持稳定增长，预测2020年将增长到150万公里。
4、下游磁性材料等其他领域用金刚石线需求：目前，金刚石线主要应用于光伏晶硅切割和蓝宝石切割，随着切割技术的发展及大范围的推广，金刚石线的应用已开始向磁性材料和精密陶瓷等其他硬脆材料领域拓展。
在磁性材料领域，我国是磁性材料生产大国，磁性材料是工业和信息化发展的基础性材料，其硬度高、性脆、忌温度骤变，机械加工存在一定难度。随着磁性材料应用的发展，生产企业对加工精度、加工技术的要求也越来越高，传统的砂浆切割已无法满足高精度高效率切割的要求。目前，国内磁性材料切割已有少量应用金刚石线，但尚处于由砂浆切割向金刚石线切割的转型阶段，磁性材料规模化应用金刚石线切割首先要解决的是切割设备改造问题。因此，未来金刚石线在磁性材料领域的市场份额将由设备改造速度和改造规模决定。
可以预见，金刚石线将凭借其优异的切割性能成为未来硬脆材料切割领域的主流切割工具,而硬脆材料及制品已广泛应用于军工、航空航天、电子、汽车、精密制造、医疗、机场、清洁能源、高速铁路、石油与天然气钻井、地质勘探、家庭装修等诸多领域，几乎涉及国计民生的各个领域。因此，作为硬脆材料切割工具，金刚石线极大地提高了硬脆材料的加工效率和加工质量，将随着硬脆材料应用领域的不断拓展而随之向相关领域延伸。金刚石线技术仍将不断进步，未来场发展空间巨大。