金刚石线行业发展历程及竞争格局技术发展趋势面临的机遇挑战
1、行业的定义和分类
金刚石线主要分为树脂金刚石线和电镀金刚石线，由于制造工艺的限制，树脂金刚石线难以满足行业细线化、高强化等趋势，影响客户切割效率和硅片质量，电镀金刚石线已成为行业发展主流，目前主要应用于光伏晶硅、半导体晶硅、蓝宝石、磁性材料等硬脆材料切割，其中光伏领域需求量占比超 90%。
不同领域对金刚石线的性能和规格要求存在差异，具体情况如下表所示：
资料来源：普华有策
2、行业的发展历程
（1）2014 年以前，日本产品垄断市场
金刚石线最早是由国外厂商率先进行研发生产，日本旭金刚石于 2007 年 6月推出首款成熟的金刚石线产品。在 2014 年之前，由于技术先发优势，全球范围内具有竞争优势的金刚石线供应商主要集中于日本，代表性企业有旭金刚石工业株式会社、中村超硬株式会社、瑞德株式会社、联合材料株式会社等，其中以旭金刚石和中村超硬等为主。
早期金刚石线应用于蓝宝石切割，并于 2007 年实现规模化应用。2009 年，金刚石线开始应用于单晶硅切割领域，虽然较砂浆游离磨料切割方式具有巨大优势，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，刚开始未能在光伏行业得到全面推广及应用。
（2）2014-2015 年，国内厂商技术突破，国产替代开启
随着光伏产业链逐步转移至我国，以美畅股份、高测股份、岱勒新材、三超新材等为代表的国内金刚石线生产企业，通过自主研发、与日本厂商开展技术合作等方式，相继突破电镀金刚石线技术，产品规格降至 80 线及以下，打破了日本企业多年来的技术垄断。自国产化以来，经过持续的工艺优化和产能扩张，电镀金刚石线价格持续降低，并在单晶硅切割领域的渗透率不断提升，同时国内厂商凭借价格优势逐步抢占市场份额，日本进口金刚石线开始退出中国市场。
（3）2016-2017 年，技术替代和国产化替代双重加速，金刚石线需求爆发
自国产化替代以来，金刚石线在单晶和多晶切割领域快速渗透，行业需求爆发式增长，国内金刚石线厂商亦推出扩产计划，并加大技术研发和工艺改进力度，在国内产能释放的同时实现了产品快速迭代。
以 TCL 中环、隆基绿能为代表的单晶龙头厂商开始大规模使用金刚石线，并率先完善金刚石线切割配套工艺。2016 年末金刚石线在单晶硅切割领域渗透率高达 80% ，并于 2017 年全面取代原有的砂浆线切割技术。
金刚石线切割多晶硅片时，由于硅片表面损伤层减少，不利于后续腐蚀制绒工艺，因此金刚石线在多晶硅切割领域渗透率提升较慢。2017 年，由于发射极和背面钝化电池（PERC）、黑硅制绒等新技术的成熟和推广，解决了多晶硅片反射率过高问题，渗透率快速提升并在次年达到 90%。
（4）2018-2019 年，“光伏 531 新政”引发行业震动，落后产能逐步淘汰
2018 年 5 月，国家发展改革委、财政部、国家能源局联合发布《关于 2018年光伏发电有关事项的通知》（简称“光伏 531 新政”），明确提出提高光伏行业发展质量、加快光伏发电补贴退坡、实行竞价上网等三方面要求，给产业链各企业的经营业绩造成较大不利影响。
2018 年、2019 年光伏装机需求量迅速萎缩，并向产业链上游各环节传导，硅片厂商扩产计划取消或延后，金刚石线需求短期内出现回落，同时各金刚石线厂商前期扩产项目也陆续落地，使得金刚石线市场出现供过于求的局面，产品价格急剧下降明显，多家厂商整个行业经营业绩受到严重影响，国外高成本产能和国内落后产能加速退出中国市场。
（5）2020 年至今，“双碳”目标推出，行业迎来新契机
2020 年 9 月，我国宣布“双碳”战略目标，力争在 2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和，并将光伏、风电等绿色清洁能源作为重要抓手；欧洲、日本、韩国等国家明确了碳中和时间计划，美国政府于 2021 年重返《巴黎协定》，全球绿色低碳循环经济发展为光伏行业带来了新机遇。
与此同时，随着度电成本的进一步下降，光伏相对传统火电的经济性优势将逐步显现，行业迸发新活力。根据中国光伏行业协会数据，2021 年全球光伏新增装机规模同比增长 31%达到创历史新高的 170GW，乐观估计全球新增光伏装机容量，2022-2025 年将分别达到 240GW、275GW、300GW、330GW，受益于下游行业的增长，金刚石线未来市场需求也将呈现较高景气度。
3、行业竞争格局
从全球范围来看，早期日本厂商凭借先发优势，基本垄断了金刚石线市场。但由于产品价格较高且产能有限，金刚石线未能在光伏行业得到全面推广及应用。该时期代表性企业有旭金刚石工业株式会社、中村超硬株式会社、瑞德株式会社、联合材料株式会社等 10 余家厂商。
自 2014 年-2015 年国产化以来，国内厂商电镀金刚石线技术逐渐成熟，以美畅股份、高测股份、三超新材、岱勒新材等为代表的企业产销规模不断提高，产品市场价格持续降低，对日本厂商形成了较大的竞争压力。2018 年“光伏 531新政”推出后，金刚石线价格大幅下降，国外高成本产能基本退出中国市场。目前全球电镀金刚石线产能主要集中在我国，行业集中度较高，主要企业包括美畅股份、原轼新材、高测股份、三超新材、岱勒新材、江苏聚成等。
4、行业技术发展趋势
目前，金刚石线主要应用于单晶硅片切割生产，其需求量占比超过 90%，光伏行业的需求动向基本决定了金刚石线的发展趋势。硅片生产成本中硅料成本占比约 84%，金刚石线成本占比约 1%。硅片生产质量主要受金刚石线切割情况影响，其次来自切割设备等，若硅片切割质量不佳，将为客户带来较大的硅料损失。
近年来，下游硅片行业向“大尺寸+薄片化”方向发展。随着硅片薄片化演变，切割设备的槽距相应减小，绕制在槽距上的金刚石线间距也随之降低，线锯的带液能力进一步减弱。金刚石线切割大尺寸单晶硅棒时，横向、纵向切割长度增加，从而提高单线负载，同时切割线摆更小，对金刚石线的参数设计也产生一定束缚。
金刚石线技术需要持续创新，从而推动光伏晶硅切片沿着出片更多、线耗更少、质量更高、切割更快的方向发展。为了持续降低硅片切割的非硅成本，金刚石线未来“六大”技术发展趋势如下：
资料来源：普华有策
5、面临的机遇
（1）国家产业政策支持
作为材料工业的基础性和支柱性产业，新材料广泛应用于各行业，并被列为国家战略新兴产业，推动技术创新和产业升级。《中国制造 2025》将先进复合材料、高性能结构材料等产业作为发展重点，进一步提高新材料对制造业发展的支撑能力。电镀金刚石线是新材料领域的组成部分，是国家政策支持和鼓励的战略性新兴产业中的“其他结构复合材料制造”产业。国家发改委发布的《战略性新兴产业分类（2018）》将金刚石与金属复合制品等新型材料产业作为国家发展的新动能和获取未来竞争新优势的重要产业。
“十四五”规划和“2035 远景”目标提出，大力发展战略新兴产业，加快壮大新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环保以及航空航天、海洋装备等产业。在国家积极支持新型材料产业发展的背景下，金刚石线行业享受良好的政策环境，具有自主研发能力和规模化生产能力的企业将得到更多的政策支持。
（2）能源结构改革促进光伏行业持续增长
随着全球性能源短缺、气候异常和环境污染等问题的日益突出，绿色发展理念逐渐深入人心。在碳减排成为全球性的共识背景下，发展可再生清洁能源，并逐步降低化石能源的比重已成为未来发展的重要方向，由此也形成三个国际性约定。1992 年出台的《联合国气候变化框架公约》明确需要世界各国一起推进碳减排；1997 年通过的《京都协议书》是第一次以法规的形式限制碳排放；2015年出台的《巴黎气候协定》对 2020 年之后的全球气候治理进行了安排，全球在21 世纪下半叶实现碳中和，预计在 2030-2035 年间实现碳达峰。可再生能源成为各国重要的能源结构改革方向，英国石油公司（BP）预测显示，2015-2035 年，可再生能源在全球能源消耗中的份额从将 2015 年的 3%升至 2035 年的近 10%。作为可再生能源的重要部分，全球光伏发电将迎来快速发展，根据国际可再生能源署（IRENA）的预测，全球太阳能发电占比将在 2040 提升至 20%，将在 2050年提升至 25%。
根据欧洲光伏行业协会数据，2025 年全球光伏新增装机量乐观情形下将达到 346.7GW；根据中国光伏行业协会数据，2025 年我国新增光伏装机量乐观情况下将达到 110GW。光伏装机量的持续提升，将进一步提高产业链各环节的景气度，硅片及金刚石线市场需求空间广阔。
（3）国内用电需求持续增长，为光伏行业带来巨大增长空间
在国内用电需求不断增长的背景下，持续推进能源结构调整，大力发展可再生能源成为我国实现可持续发展战略的重点之一，其中，光伏发电受益于度电成本在近年来的快速下降，市场竞争力凸显，是国内重要的能源结构改革方向，市场潜力较大。2021 年 4 月，国家能源局在《关于 2021 年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知（征求意见稿）》中提出，2021 年，全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到 11%左右，后续逐年提高，到 2025 年达到 16.5%左右。根据《中国电力发展展望 2020》数据，2060 年新能源装机容量占比将达到 66%左右，发电量占比将达到 57%左右。因此未来我国光伏装机容量仍有较大增长空间。
（4）全球半导体中心转移加速行业发展
半导体行业具有生产技术工序多、产品种类多、技术更迭快、投资风险大、下游应用广泛等特点。从 20 世纪 50 年代半导体行业诞生于美国硅谷以来，整个产业的中心经历了两次空间上的转移。第一次为 20 世纪 70 年代从美国向日本转移，第二次是 20 世纪 80 年代向韩国与中国台湾地区转移。目前，全球半导体行业的中心正在经历第三次产业转移，即向中国大陆转移。
与发达国家和地区相比，目前中国大陆在半导体产业链的分工仍处于早期阶段，硅片制备、光刻机、EDA 软件等上游技术和设备主要依赖进口。未来，中国大陆作为全球最大半导体终端产品消费市场，在半导体产业中心加速向中国大陆转移的趋势下，将逐步实现从封装测试到芯片制造与设计到半导体材料与设备的全产业链环节覆盖，从而为金刚石线行业创造出更大的市场空间。
（5）国家产业政策的支持
半导体行业是我国重点鼓励、扶持发展的产业。2020 年，我国颁布《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，对国家鼓励的集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业实施减税和免税，以鼓励高端芯片、集成电路装备和工艺技术、集成电路关键材料、集成电路设计工具、基础软件、工业软件、应用软件等关键核心技术研发；2021 年，全国人大在《国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》中提出，在集成电路领域，关注集成电路设计工具、重点装备和高纯靶材等关键材料研发、集成电路先进工艺和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、微机电系统（MEMS）等特色工艺突破，先进存储技术升级，碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展。作为促进我国国民经济转型的重要一环，我国对半导体硅片行业发展给予了大力扶持，金刚石线行业作为半导体产业链上游的重要一环，将持续收益于国家政策的支持。
（6）下游蓝宝石行业
凭借着优良的透光性，蓝宝石作为 LED 衬底的主要原材料，在 LED 照明和LED 显示领域具备较大的市场需求。2020 年，我国提出到 2060 年实现“碳中和”的宏伟目标，进入中国特色低碳发展阶段。由于 LED 节能、环保等特点突出，一系列低碳、环保、节能政策的颁布有望直接刺激 LED 市场需求的扩大，进而为蓝宝石和金刚石线行业带来新的发展机遇。
此外，目前蓝宝石在消费电子领域主要应用于手机摄像头镜片、穿戴式智能设备传感器保护镜片和智能手表屏幕。未来，随着以电镀金刚石线为代表的切割技术在切割大尺寸蓝宝石方面的不断进步，智能手机屏幕将成为蓝宝石行业的全新市场需求增长点，进而对整个金刚石线行业起到重要的推动作用。
（7）下游其他磁性材料行业
磁性材料是一类重要的基础功能材料，应用范围十分广泛，如电子、信息、电动工具、汽车、家电等行业都对磁性材料有着不可替代的需求。近年来，我国新能源汽车、节能家电、电动工具、工业机器人等相关终端领域的快速发展，为整个磁性材料市场创造了较大的需求，也为上游的切割技术提出更高的要求。而目前，国内大部分产商仍以传统的砂浆切割法为主流切割手段，效率较低，污染较严重。未来，随着磁性材料需求的增长和对切割工艺要求的提高，掌握金刚石线切割等先进切割工艺的国内产商将会迎来更多的市场机遇。
6、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国产化替代和光伏产业链“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。
（3）光伏行业波动性较大
下游光伏行业与全球光伏产业政策、国家宏观经济形势关联度较高，政策扶持力度在一定程度上会影响行业的景气度，若未来主要市场的宏观经济或相关的政府补贴、扶持政策发生重大变化，可能在一定程度上影响行业的发展和金刚石线企业的经营状况及盈利水平。
7、行业的进入壁垒
（1）人才壁垒
金刚石线行业涉及化学、物理、机械设备、材料等多学科的知识和技术。能否拥有一批高水平、多学科背景，同时具备丰富金刚石线行业实践经验的复合型专业人才是决定企业可否保持长期发展的关键因素之一。除核心技术人员外，行业对熟练技术工人的需求同样较大，新进入行业的企业短期内难以招聘到足够数量及稳定的熟练技术工人。因此，上述的两方面形成金刚石线行业的人才壁垒。
（2）技术壁垒
金刚石线行业属于技术密集型产业，其生产涉及化学、物理、机械设备、材料等多个领域的理论知识，核心工艺包括母线拉拔、金刚石裸粉处理、金刚石线制线等，技术专业化程度较高。近年来光伏、半导体和蓝宝石等行业的高速发展也对切割技术提出更高的要求，硬脆材料的切割朝着大尺寸、薄片化、高速率的方向发展，无论是研发设计还是批量生产，都需要较长时间的技术积累和行业经验才能达到成熟，需要生产企业具备雄厚的技术储备和经验积累。对于行业的新进入者，在短期内掌握金刚石线的研发和生产难度较大，行业具有较高的技术壁垒。
（3）资金壁垒
金刚石线行业在厂房建设和装修、自动化生产设备购置、原材料采购及库存储备等各重要环节，均需要大量资金投入，同时为保持技术的先进性、工艺的领先性和产品的市场竞争力，金刚石线企业技术研发方面的资金投入也越来越大，从研发投入到实现销售的各个环节都需要投入较高成本和研发费用。其次，随着生产规模的扩大和生产技术的提升，企业还需要不断研发和采购大量的先进生产设备，对于小型生产企业的资金压力较大。因此，对于潜在进入者而言，进入该行业存在较高的资金壁垒。
（4）规模壁垒
金刚石线厂商需达到一定生产和销售规模后，才能覆盖前期在研发、生产、厂房设备的资金投入成本。金刚石线行业需求主要来自于下游光伏硅片厂商，由于光伏硅片行业集中度较高，客户的规模和实力普遍较强，在生产经营中需大批量采购金刚石线。因此，只有具备一定生产规模和快速响应能力的企业才能进入主流市场，成为下游客户的长期供应商，并且规模化企业可提高对上游供应商的议价能力，降低原材料、设备的采购成本，更好发挥规模效应。新进入企业尚未形成规模化生产能力，难以获取行业主要客户认可，面临较高的规模壁垒。
（5）客户壁垒
金刚石线作为硅片切割过程中的重要耗材，下游客户主要是大型光伏硅片制造企业，对供应商的技术研发、生产制造、工艺流程、质量控制和售后服务等方面都有较高的要求，需要通过一系列的检测认证才能成为合格供应商，且通常认证程序比较复杂，认证周期较长。下游客户确定主要金刚石线供应商后，为了确保产品的安全性、稳定性，以及对时间成本、沟通成本的考虑，通常不会轻易更换供应商，会与金刚石线企业建立稳定的合作关系并不断加深双方合作，从而形成行业的品牌、客户资源壁垒。
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