光伏引领金刚线技术变革钨丝新方向

光伏硅片切割领域是金刚线主要市场

金刚线利用电镀工艺或树脂结合等方法，在金刚线母线基体上沉积一层包裹有金刚石颗粒的金属镍，金刚石微粉颗粒以一定密度均匀固结在高强度钢线基体上。金刚石通过压在硅材料表面，固结在钢线基体上金刚石颗粒在钢线带动下快速移动，产生磨削效果，磨去硅料形成“刀缝”，实现切割的目的。在硅棒实际切片过程中，金刚线密集缠绕在主辊、副辊和收线辊上，硅棒固定在切割设备中，并向下缓慢移动，受到高速运动的金刚线磨削从而达到切片效果。

2007 年起，金刚线开始应用于蓝宝石切割；2010 年，开始应用于光伏晶体硅切割领域，包括切方、截断和切片环节。随着光伏行业的不断发展、金刚线实现国产化及全面替代传统砂浆切割，光伏晶体硅片切割领域已成为金刚线最大的应用领域，占据金刚线市场90％以上的份额。

从技术发展看，金刚线切割全面替代传统砂浆切割是上一轮技术变革方向，推动了硅片切损降低和切片效率提升。硅棒及硅片切割是光伏行业硅片生产环节的重要步骤，需要硬度极高的材料作为切割耗材，行业内最初使用内圆锯切割，后改为游离磨料砂浆切割，2014 年后，逐渐转为金刚线切割。相同条件下，金刚线切割硅料损耗更低、切割速度更快、工艺更为环保。目前，主要光伏单、多晶硅片生产厂商已全部采用金刚线切割。

往后看，金刚线切割在半导体、蓝宝石、磁材领域渗透率有望持续提升。目前半导体、磁材领域切割方式正由砂浆切割向金刚线切割转变。在磁性材料切割领域，磁性材料硬度高、性脆、忌温度骤变，机械加工存在一定难度，且随着生产企业对加工精度、技术要求越来越高，传统的砂浆切割方式已无法满足高精度切割的要求，国内磁材切割已有少量使用金刚线。半导体硅片切割对硅片质量和一致性要求极高，主要采用技术较为成熟、稳定的砂浆切割工艺，且主要采用国外生产的设备。新一代金刚线切割技术在半导体硅片制造领域正处于验证推广阶段，金刚线切割有望开启工艺替代和国产替代。

硅片端扩产持续，金刚线耗材赛道充分受益

下游装机需求较旺，催化硅片扩产及产量增长

光伏行业装机需求旺盛，有望保持长期景气。今年中性预期全球新增装机 249.4GW，同比增长 47.1%，新增装机提速，需求较旺。伴随全球碳排放量高企、温室效应加剧以及传统能源造成污染等因素，设立“碳达峰”“碳中和”目标、着力发展各类清洁能源产业正成为全球关注的热点。在此背景下，已有多个国家或组织相继提出相关规划，设立了具体的光伏装机量目标，光伏行业中长期成长确定性较强。在谨慎、中性、乐观三种预期下，预计 2030 年全球新增光伏装机量有望分别达到 1040.2GW、1214.4GW、1444.2GW，2021-2030 年新增装机 CAGR 分别为 22.3%、24.5%、26.9%。

行业景气趋势下，硅片环节产量持续增加，产能有望持续提升。

（1）随着全球新增装机规模的逐年提升，2021 年硅片产量已达 233GW，2013-2021 年产量 CAGR 为 25.0%，保持稳步增长。往后看，下游装机需求旺盛将传递至硅片生产，硅片产量有望持续提升。

（2）近两年，硅片价格处于高位，催化硅片产能及产量提升明显，更多竞争者正步入硅片生产环节，但行业竞争格局并未明显恶化。目前硅片价格已升至历史高位，且盈利能力维持较好水平，预计 2022 年或仍是硅片阶段扩产高峰，头部和新进入者将保持旺盛的扩产。

金刚线耗材属性明显，直接受益硅片产量增长及细线化

趋势金刚线具备突出的耗材属性，一般情况下，38μm 金刚线切割 165μm 或 160μm 厚度的硅片，平均 4 米左右的单片线耗，单 GW 线耗约 50-52 万公里。因此硅片产量直接影响金刚线需求，近年来硅片产量持续提升，金刚线耗材赛道直接受益光伏行业蓬勃发展，成长性凸显。

同时，细线化趋势推动金刚线线耗增加。金刚线母线线径越小，切割同样大小的硅片时线耗将有所增加。一方面，薄片化是当前光伏产业链降本的重要手段，而切割薄硅片需要进一步减小金刚线线径。金刚线线径减少，母线上金刚砂颗粒变小，相应的切割能力会有所削弱。另一方面，金刚线变细后切割容易断线，在切割过程中速率将有所下降。

当前，金刚线细线化趋势持续推进，根据 CPIA，2021 年应用于单晶硅片切割的金刚线母线直径为 40μm-45μm，今年以来，直径 40μm 以下的金刚线市占率明显提升。根据美畅股份投资者交流纪要公告，今年一季度，公司 40、42、43μm 金刚线合计出货占比不到 25%，38μm 出货占比达 25%，36μm 出货占比已接近 40%。随着细线化推进带来的线耗持续增加，金刚线需求弹性或好于硅片产量的增长。

综合考虑硅片产量增加及细线化技术变革，我们测算，2022-2023 年金刚线的需求有望达到 14017 万公里、21773 万公里，同比增长 82.7%、55.3%。

金刚线持续大规模扩产，产品价格下降考验降本能力

“一超多强”格局已成，金刚线产能仍在持续扩张

伴随金刚线产品国产化替代进程快速推进，国内主要金刚线企业包括美畅股份、高测股份、恒星科技、岱勒新材等合计销量持续提升，市场份额逐年增加。2021 年国内主要企业金刚线业务营收规模实现增长，市场整体形成“一超多强”的竞争格局。

金刚线需求景气下，行业产能仍在持续扩张。近几年，随着“531 新政”实施、落后产能出清，优质产能稀缺，国内主要金刚线生产企业开始不断推出扩产/技改项目，以期实现优质产能扩张，提升市占份额，增强企业竞争力。根据各公司产能规划，预计 2022年底，国内主要企业金刚线产能将达到 2021 年底的 1.1 倍，远超全球光伏新增装机预期增速。

产品价格逐年下降，降本能力成核心竞争要素

产品价格逐年下降，降本提效势在必行。金刚线环节产能建设周期较短、单位投资额较低，近年龙头企业加速扩产，行业供给快速增加，促使产品价格逐年下降。虽然当前价格降幅趋缓，但考虑到光伏行业整体的降本趋势，预计后续价格仍有下降空间。在此背景下，具备优秀的降本能力以保持较好的盈利能力成为国内金刚线企业的核心竞争要素。

首先，规模化扩产增益头部企业降本能力。

受光伏行业需求高景气、硅片产量快速扩大、金刚线细线化等多方面因素综合驱动，光伏金刚线需求逐年增长。金刚线企业整体进入扩产阶段，随着新建产能逐渐投放，规模化效应逐步体现，成本端逐步优化。自 2021年以来，碳钢类产品价格持续提升，原材料端持续承压叠加金刚线价格延续下滑趋势，行业盈利能力整体承压，但具备较大产能的企业盈利能力韧性更强。

同时，技术进步带来设备生产效率提升进一步拓宽降本空间。具体来看，主要体现在“单机六线”、“单机九线”等传统设备向“单机十二线”甚至更高产能设备过渡。

（1）根据投资者交流纪要公告，美畅股份于 2022 年 4 月底完成“单机九线”到“单机十二线”技术改造，生产效率提升 33%。

（2）高测股份 2021 年 8 月开启“单机六线”改造优化为“单机十二线”的技改活动，预计产能增幅将提升 50%。根据公司投资者交流纪要公告，今年一季度，技改活动全部完成，对金刚线效率提升、成本降低及质量改善起到积极作用。

（3）二三线厂商设备提效或更快。根据公司定增预案，三超新材最新扩产项目“年产 4100 万公里超细金刚线锯生产项目（一期）”中拟全部使用“单机十六线”设备，项目建成并达产后将有效降低金刚线的综合成本费用。根据投资者交流纪要公告，恒星科技开始进行“单机十六线”小批量生产验证活动；岱勒新材今年 6 月第一批单机十五线设备已安装并投入生产，同时单机二十线设备完成验证，预计于 7 月投入新产线。

此外，向上游原材料环节延伸，提高原材料自制率是重要的降本手段。对金刚线成本拆分看，母线、金刚石微粉、工字轮等材料成本占比 60%左右。其中金刚线母线成本占比最高，达 45%以上，且随着细线化趋势发展，母线拉拔加工难度越大，其成本占比或进一步提升。以美畅股份、高测股份为例，2021 年两家企业金刚线业务原材料成本占比分别达 62.2%、65.9%。而母线这一原材料目前仍依赖向上游厂商采购，美畅股份投资者交流纪要公告，公司母线月产能在 200 万公里左右，自供率仅 20%。近年来，美畅股份向上游黄丝制造和母线拉丝环节布局。较高的原材料成本占比使得原材料自供降本成为可能。

钨丝有望成为金刚线新一轮技术变革方向

行业一直推动金刚线细线化迭代，线径越细可以实现更低的切割损耗，用于切割更薄的硅片，减少硅料损失的同时，进一步提高出片率，从而摊薄硅片成本。当前金刚线的母线主要是碳钢线，具备强度高、硬度大、切削性好等特点，已经广泛的用作金刚线的母线材料。但碳钢线的线径缩小或已接近极限，一般 35μm 以下断线风险会明显提升。钨丝相比碳钢线具备更强的抗拉强度，且能够承受更高的切割张力，因此可以在更细的线径下保持较高的破断力，可进一步缩小线径满足硅片薄片化需求。理论上，钨丝线径可以做到 30μm 以下，且可以形成对碳钢线 10μm 的线径优势。

但钨丝对碳钢线的替代仍存在限制。目前钨丝存在供应瓶颈，一方面，钨丝此前应用领域并未延伸到光伏金刚线领域，主要企业的现有产能并不足以匹配钨丝在光伏切片领域的大规模应用。目前中钨高新、厦门钨业等在钨丝及原材料端具备深厚技术积累和市场竞争优势，但钨丝产能相对有限，扩张需要时间，因此供给端压力有待进一步缓释。另一方面，钨丝及其原材料对金刚线生产厂商而言进入壁垒较高。钨丝属于钨产业的下游产品，对用于拉丝的基体材料要求较高，需具备一定的钨基材料研发生产技术沉淀；同时，拉丝加工存在工艺壁垒，成材率等因素最终都会影响钨丝金刚线的良率和成本。主要金刚线厂商目前还不具备钨丝细线自研自产能力，主要依赖上游采购，因此限制了金刚线企业通过自供解决钨丝供应问题能力。

当前上游钨丝厂商正加快产能建设，钨丝供给有望边际改善。具体来看，2022 年 2 月中钨高新计划利用自筹资金 9792 万元，用于新增年产 100 亿米细钨丝扩能改造项目，建设周期 9 个月，有望在年底投产。厦门钨业自去年 8 月以来分别新增年产细钨丝 88亿米、200 亿米和 600 亿米项目，其中 88 亿米和 200 亿米产能有望在 2022 年下半年和 2022 年年底投产。

同时，钨丝当前价格仍较高，根据中钨高新投资者交流纪要公告，其钨丝价格是碳钢线的 4-5 倍。目前钨丝金刚线的价格是碳钢丝金刚线的 2-3 倍左右。钨丝实现长期替代的驱动力是要具备经济性，一方面，通过细线化应用，硅片出片率提升，摊薄硅片成本将会来额外收益；但另一方面当前钨丝价格较高，替代碳钢线会增加生产成本。因此，钨丝细线化后出片增加数及线耗情况、硅片销售价格、钨丝金刚线价格等作为重要变量，直接影响钨丝替换的经济性。我们测算，仅替换钨丝金刚线且硅片厚度不变，以切割400mm 晶棒为例，若钨丝金刚线价格为碳钢丝金刚线价格的 2.5 倍，对比出片率提升带来的超额收益与换线成本尚不具备经济性。若进一步考虑硅片减薄带来的降本效应，钨丝替换或接近盈亏平衡。

具体假设如下

➢ 以切割 182mm/160μm 硅片为例，当前美畅股份等行业龙头 36μm 金刚线出货占比提升明显，假设当前金刚线母线直径为 36μm，同时，钨丝替代碳钢线后，金刚线母线线径可以进一步缩减至 32μm，并可用于切割 150μm 厚度的硅片。

➢ 假设金刚线母线线径每降低 1μm，由于切削能力减弱，断线率增加带来的线耗增长 5%，但考虑到钨丝具备更高的破断力，在同等线径下，假设钨丝金刚线线耗较碳钢丝金刚线线耗降低 10%。

➢ 硅片价格采用 PVInfolink 2021 年 7 月 7 日至 2022 年 7 月 6 日 182 硅片平均报价。同时，假设钨丝金刚线价格为碳钢丝金刚线价格的 2.5 倍。

当前光伏用钨丝价格高企或主要受制于供需失衡及钨丝作为光伏金刚线新兴材料正处

于应用拓展初期而具备一定溢价。尽管部分金刚线厂商对钨丝替代经济效应仍存疑虑，但上游持续规模化扩产或一定程度上反映上游原材料厂商对钨丝渗透光伏应用的心。随着光伏用细钨丝产能逐步释放，基于钨丝母线的金刚线在下游应用成熟，后续钨丝金刚线有望持续降本，推动对碳钢丝金刚线的替代。