金剛線行業(yè)深度報告：從空間、格局、壁壘看金剛線投資機會

金剛線行業(yè)深度報告：從空間、格局、壁壘看金剛線投資機會1金剛線是光伏重要輔材，迎來積極變化1.1為什么當前時點關注金剛線？金剛線是光伏硅片切片過程中的重要耗材，上一輪大的投資機會來自于2017-2018年光伏硅片金剛線切片的滲透率大幅提升，實現(xiàn)了對砂漿切割的替代，但此后板塊表現(xiàn)相對較為平淡。原因主要包括：技術進步使得金剛線耗量持續(xù)下降、行業(yè)競爭使得金剛線價格持續(xù)下降、金剛線技術壁壘相對較低、擴產周期較短等。1.2金剛線是光伏硅片重要輔材，已實現(xiàn)全面應用金剛線是將金剛石微粉顆粒以一定的分布密度均勻地固結在母線（一般為高碳鋼絲）上制成的，通過金剛線與被切割物體間進行高速磨削運動，從而實現(xiàn)切割目的。金剛線最早應用于藍寶石切割，2010年左右開始應用于光伏。在光伏上，金剛線主要用于硅片切割（包括截斷和切片，切片為主），其切割性能直接影響硅片質量及電池效率。光伏目前已成為金剛線最大的應用市場，占總需求量90%以上。金剛線切割優(yōu)勢明顯，行業(yè)全面普及。相比上一代技術砂漿切割，金剛線切割具有出片率更高（切割磨損少）、切割速度快、環(huán)境污染小等優(yōu)勢，因此具備較強的競爭優(yōu)勢，在與砂漿切割的競爭過程中逐漸勝出。金剛線切割技術2010年左右開始應用于光伏，早期切割設備與耗材（即金剛線）主要依靠進口，成本相對較高。2014年以來，隨著技術的成熟以及國產設備和材料廠商崛起，金剛線切割成本實現(xiàn)快速下降，相對砂漿切割的優(yōu)勢逐漸明顯，隆基、中環(huán)等領先硅片企業(yè)開始轉向金剛線切片。單晶領域2017年金剛線切片已全面取代砂漿切片，隨后隨著黑硅、添加劑法等工藝解決了金剛線切割硅片損傷層淺、反射率高的問題，多晶領域金剛線切片的滲透率也快速提升，2018年基本完成砂漿切片向金剛線切片的轉換。金剛線單W價值量在1-2分，硅片輔材中價值量相對較高。從絕對價值量看，由于金剛線屬于硅片生產過程中的間接耗材，因此絕對價值量低于鋁邊框、玻璃、膠膜等直接原材料。目前金剛線價值量在1-2分/W，略高于硅片生產過程中的坩堝、熱場等其他耗材。1.3電鍍工藝是主流，原材料成本占比較高從生產工藝看，金剛線目前主流工藝為電鍍。通過電鍍工藝在母線上沉積一層金屬鎳，金屬鎳層包裹金剛石微粉顆粒，使得金剛石顆粒被固結在母線上，從而具備高速運動下的切割能力。樹脂工藝由于金剛石固結度低、切割效果較差，目前已基本被淘汰。電鍍金剛線主要原材料為母線和金剛石微粉，輔材包括鎳、化學品（氨基磺酸鎳、硼酸等）、包裝材料（工字輪）等。母線：固結金剛石顆粒的基線，一般為高碳鋼絲，由拉絲廠商將盤條拉制為不同直徑的鋼線（即黃絲），再將黃絲進一步拉為微米級鋼絲（即母線）。核心工藝流程主要包括母線預處理、母線預鍍鎳、上砂和加厚鍍鎳四個步驟。（1）母線預處理：通過酸洗、超聲波清洗等方式去除母線表面油污、氧化層等雜質，從而提高母線的潔凈度，使鍍鎳層與母線更好地結合。（2）母線預鍍鎳：在母線表面增加一層金屬鍍層，主要目的是提升微粉顆粒與母線之間的固結強度，從而提升電鍍金剛石線成品的整體品質。（3）上砂：主要目的是實現(xiàn)金剛石微粉在母線表面的緊固、均勻附著，以保證成品在實際應用中的高效切割能力，并保持生產過程的高效、連續(xù)、穩(wěn)定。上砂是整個生產流程的核心，涉及電鍍液主配方和添加劑的選擇使用、電鍍液在線維護處理等工藝。（4）加厚鍍鎳：再鍍覆一層金屬鎳包覆在金剛石微粉顆粒和母線之間，增強母線與金剛石微粉之間的把持力，以增強成品的切割能力。成本構成：原材料成本占比較高。以高測股份為例，2021年金剛線單公里成本22.53元，其中原材料成本占比66%、直接人工7%、制造費用占比27%。整體來看，金剛線工藝流程較為簡單，細節(jié)在于與下游客戶匹配。各廠商采用不同技術工藝，定制生產與下游不同客戶切割設備和工藝相匹配的產品，不同產品在微粉的形態(tài)、排布、密度上均有針對性的調整優(yōu)化。因此，金剛線屬于非標程度較高的產品，這也導致了金剛線企業(yè)的客戶粘性較好。2空間：有望量價齊升，預計復合增速40%以上量：線耗提升+下游擴產加速，需求有望超越行業(yè)增長線耗上，過去幾年中切片機線速提升較快，如高測切片機限速由2016年1500米/分鐘提升至2400米/分鐘，未來繼續(xù)通過線速提升降低線耗的難度在加大。隨著細線化、薄片化與大尺寸趨勢的進一步推進，未來切片環(huán)節(jié)的金剛線線耗有可能出現(xiàn)回升。下游需求量上，一方面，金剛線作為滲透率100%的必備耗材，直接受益光伏終端需求量的高增長；另一方面，硅片環(huán)節(jié)正在加速擴產，使得金剛線需求量有望高于光伏終端裝機量。價：價格逐漸企穩(wěn)，細線化或帶來提價可能隨著行業(yè)需求的快速恢復以及供給端部分產能出清，行業(yè)價格降幅趨緩，逐漸企穩(wěn)。隨著細線化的進一步推進，單價有望提升。2.1線耗：細線化、薄片化與大尺寸帶動線耗提升目前切片線耗量約50-52萬公里/GW，提升明顯。根據中國能源報數據，2017年行業(yè)單片硅片（約4W）金剛線耗用量約1.5米，折合約37.5萬公里/GW。而根據美暢股份披露，按照目前38μm金剛線切割165μm或160μm厚度的硅片，平均單片線耗4米左右，對應單GW線耗約50-52萬公里，相較2017年提升超過33%。細線化、薄片化與大尺寸仍將繼續(xù)推動線耗提升：

（1）細線化導致切割速度下降破斷力是金剛線所能承受的最大拉力，線徑越細、破斷力越小，則金剛線切割過程中斷線風險更高。為降低斷線率，切片過程中一般會降低切割速度，從而導致切片線耗提升。根據美暢股份，從行業(yè)經驗看，線徑每下降10%，切割速度隨之下降而引起的用線量增加10%。（2）細線化導致切割力下降出刃率指金剛線每毫米線圓周范圍內所有金剛石微粉顆粒數量的總和，是反映金剛線切割能力的重要指標。隨著母線線徑變細，單位母線所能固結的金剛石微粉顆粒越少，出刃率越低。切割相同數量的硅片所需的金剛線數量也會增加。（3）薄片化、大尺寸帶來良率減少薄片化與大尺寸使得切片良率有所降低，則相同硅片產出下，金剛線線耗相應有所提升。2.2下游需求：光伏需求高增，硅片擴產加速平價上網與碳中和時代背景下，光伏需求高增隨著光伏成本下降、進入平價上網時代，高經濟性帶來需求的內生性增長，同時在碳中和全球能源局勢變化等背景下，全球能源結構加快向新能源調整，光伏需求進入持續(xù)高增階段。根據CPIA預測，2022年全球光伏新增裝機樂觀情況預計達240GW，到2025年進一步增長至330GW。硅片環(huán)節(jié)擴產加速硅片是近年來光伏擴產相對較快的環(huán)節(jié)，除龍頭隆基、中環(huán)以及一體化組件廠如晶科、晶澳等持續(xù)大幅擴產外，新進入者上機、雙良、高景等也在加大擴產力度。根據PVInfolink，2021年底全球單晶硅片產能342GW，預計2022年底達到487GW，同比+43%。根據現(xiàn)有擴產計劃，預計2025年全球硅片產能接近670GW。作為硅片必備耗材，金剛線將直接受益硅片環(huán)節(jié)的大幅擴產，其需求增速有望超越光伏終端需求增長。2.3價格：逐漸企穩(wěn)，細線化或帶來提價可能行業(yè)價格降幅趨緩，逐漸企穩(wěn)。金剛線價格在2018-2019年間降幅較大。以美暢、高測、恒星不含稅價格取平均，金剛線價格在2018、2019年同比分別下降37%、46%。主要原因為2018年“531”政策影響需求疊加供給端產能集中釋放，行業(yè)價格下降較快。隨著行業(yè)需求的快速恢復以及供給端部分產能出清，行業(yè)價格降幅逐漸趨緩。細線化或帶來提價可能。從歷史數據看，盡管不同規(guī)格金剛線價格受企業(yè)競爭策略、下游客戶細線化推進程度等影響，但同時期比較看，細線產品仍有一定溢價。我們認為，隨著金剛線進一步細線化難度提升，而高硅料價格影響下客戶細線化需求仍在持續(xù)，未來細線化有望帶來一定的價格提升。2.4市場空間廣闊，復合增速40%以上下游：行業(yè)應用上，硅片切割上金剛線滲透率從2019年開始已經實現(xiàn)100%，作為金剛線的主要下游，光伏需求高增疊加硅片環(huán)節(jié)加速擴產為金剛線行業(yè)帶來巨大市場空間。根據CPIA預測，2025年全球光伏新增裝機樂觀情形下達到330GW，考慮容配比及硅片加速擴產帶來的超產，對應495GW硅片需求。線耗：硅片細線化、大尺寸、薄片化發(fā)展趨勢確定，有望帶動線耗不斷提升。2017年單晶硅片主流線徑65μm，2021年降至43μm，目前主流線徑在38μm左右，部分龍頭已實現(xiàn)36μm產品批量出貨，預計到2025年金剛線線徑下降至28μm。目前線耗在50萬公里/GW以上，按線徑每下降10%、切割速度變慢引起的線耗提升10%計算，細線化導致切割速度下降引起的線耗提升預計在13萬公里/GW以上，疊加細線化導致切割力下降以及大尺寸、薄片化帶來良率降低等因素，預計到2025年金剛線線耗提升至72萬公里/GW。價格：行業(yè)低谷時刻已過，未來細線化有望帶動單價提升。加上市場格局優(yōu)化、份額向頭部企業(yè)集中，預計到2025年，平均價格小幅提升至42元/公里。預計到2025年，光伏領域金剛線需求3.6億公里左右、市場空間達150億以上。2021-2025年，金剛線復合增速預計在40%以上。3格局：市場集中度提升，頭部企業(yè)優(yōu)勢明顯3.1國產化替代全面完成，市場向頭部集中金剛線制造與應用最早起源于美、日等發(fā)達國家。從早期全球范圍來看，具有國際競爭優(yōu)勢的金剛線供應商主要集中于日本和美國。日本旭金剛石工業(yè)株式會社（Asahi）、日本聯(lián)合材料株式會社（ALMT）、美國DMT等國際知名企業(yè)在金剛線制造領域處于世界領先地位。2015年以來，國內企業(yè)通過技術研發(fā)和擴大生產規(guī)模，大幅提高了生產效率，并降低了生產成本，已實現(xiàn)了在金剛線領域的反超。美暢股份、高測股份、恒星科技、三超新材、岱勒新材等企業(yè)已占據絕大部分市場份額。市場格局向“一超兩強”方向發(fā)展。從規(guī)?？?，頭部企業(yè)美暢股份、高測股份、恒星科技等已與其他企業(yè)逐漸拉開層次。2021年，美暢股份、高測股份、恒星科技金剛線出貨量分別為4540.82、829.35、805.83萬公里，遠超其他企業(yè)，市場呈“一超兩強”格局。3.2頭部企業(yè)盈利能力較強橫向對比看，金剛線板塊盈利在光伏原輔材中處于較高位置。以代表企業(yè)為例，美暢股份、高測股份

2021年綜合毛利率分別為55%、33%，在光伏原輔材中處于第一梯隊，與熱場、光伏玻璃接近，高于銀漿、膠膜、背板等其他常見原輔材。盈利能力拉開差距。美暢股份毛利率始終處于最領先地位，毛利率始終維持在50%以上，2021年金剛線業(yè)務毛利率57%，大幅高于其他競爭者。恒星科技與高測股份盈利能力緊隨其后，2021年金剛線業(yè)務毛利率分別為43%、36%。其他競爭對手目前毛利率均在30%以下。其中，岱勒新材與東尼電子

2021年金剛線毛利率分別為15%、18%，三超新材金剛線業(yè)務中包含開方線，表觀毛利率按相對較高，2021年為26%。3.3生產成本拉開差距頭部企業(yè)已經拉開成本差距過去幾年中，頭部企業(yè)美暢、高測、恒星實現(xiàn)了較大的成本降幅，而其他企業(yè)成本下降相對較慢。2021年，美暢、高測、恒星生產成本分別為17.17、22.53、20.7元/公里，相較其他企業(yè)成本優(yōu)勢明顯。原材料單耗與成品率是低成本關鍵從采購價格看，頭部企業(yè)主要原材料采購價格并無特別優(yōu)勢。但其得益于先進的生產技術，在生產過程中能夠較好地控制產品質量和成品率，從而降低原材料的損耗，最終體現(xiàn)為頭部企業(yè)原材料成本大幅低于行業(yè)水平。產業(yè)鏈布局是降低生產成本另一重要方式美暢：母線與微粉，全方位向上游布局。公司早在2017年便開始向上游產業(yè)鏈布局（母線拉制&微粉鍍附），實現(xiàn)原材料自研自產，大幅提高成本優(yōu)勢。2018年與奧鋼聯(lián)合作研發(fā)用于微米級鋼絲的盤條及黃絲，2019年收購陜西寶美升精密鋼絲有限公司

（2020年全資控股），自此母線采購模式由直接外購改為外購黃絲并由寶美升將黃絲拉制為母線。微粉方面，2021年底從微粉鍍附延伸至金剛石破碎，進一步降低微粉成本。高測：切割設備與金剛線業(yè)務雙頭并進，細線化進程與設備自主研發(fā)更新形成良好協(xié)同。恒星：具備從盤條到金剛線成品的全產業(yè)鏈核心工藝技術。3.4研發(fā)實力拉開差距從整體研發(fā)投入看，頭部企業(yè)與其他對手明顯拉開差距。2021年美暢股份、高測股份、恒星科技的研發(fā)費用分別為0.87、1.17、1.04億元，大幅高于其他金剛線企業(yè)。從研發(fā)人員數量占比和研發(fā)投入占營業(yè)收入比例看，高測股份分別為19.91%和11.52%，為行業(yè)最高，累計獲得授權專利數量亦高居榜首，美暢股份和恒星科技緊隨其后。4壁壘：技術與生產壁壘全面提升4.1細線化趨勢值得重視金剛線細線化是行業(yè)必然趨勢（1）降低硅成本是細線化的核心驅動力。細線化能夠降低切片過程中的鋸縫損失，從而提高出片量、降低硅成本。影響鋸縫損失的主要因素包括金剛線母線線徑以及金剛石微粉的粒徑，微粉粒徑一般為幾μm?？山悼臻g較小，因此降低母線線徑是降低鋸縫損失的主力。（2）細線化可以進一步提升硅片質量。相同切割工藝下，更細的金剛線對應更小粒徑的金剛石微粉顆粒，切割過程對硅片的表面損傷也更小，從而硅片表面質量、TTV等表現(xiàn)也更好。過去幾年線徑呈逐年下降趨勢，龍頭企業(yè)36線成為主流。過去幾年中，金剛線母線線徑保持逐年下降趨勢。從龍頭公司美暢股份為例，2017年美暢出貨主流為70和65線，2018年為65和60線，2019年55和50線出貨占比已超過一半。2022Q1

美暢股份出貨結構中，40-43線占比在快速下降，合計占比25%左右，38線出貨占比達到25%，36線出貨占比已接近40%。細線化提升金剛線技術壁壘，優(yōu)化行業(yè)格局。（1）母線配套。隨著母線線徑越來越細，對于母線和成品金剛線的力學性能提出了更大的挑戰(zhàn)。金剛線企業(yè)能否尋找到合格性能的母線配套、自身工藝能否匹配更細線徑的母線，是細線化競爭的關鍵。（2）上砂均勻性。線徑變細之后，上砂均勻性會受到影響，對于金剛線廠商的上砂工藝要求更高。（3）持續(xù)細線化。由于細線化是持續(xù)推進的過程，金剛線企業(yè)對于細線化的提前布局與跟進速度也至關重要。低基數下金剛線細線化的難度在提升。根據CPIA數據，2016年金剛線主流線徑為80μm，到2021年主流線徑下降至單晶43μm、多晶56μm，降幅呈減緩趨勢。在目前38、36μm的線徑基礎上，未來繼續(xù)細線化的難度還將進一步提升。細線產品有望持續(xù)獲得溢價。根據美暢股份，目前38μm、40μm和42μm以上金剛線為統(tǒng)一市場價，而36μm金剛線會在統(tǒng)一市場價基礎上有10%左右的溢價。細線化有望拉開成本費用差距。一方面，盡管更細的線徑使得鋼材消耗減少，但同時會使得成材率降低，從而導致原材料損耗和模具損耗提高，并影響折舊、人工成本的攤薄。另一方面，更細線徑的金剛線破斷力下降、切割時間變長，也會使得下游客戶斷線率上升，從而使得金剛線企業(yè)售后補線增加、售后服務費上升。因此，由于技術壁壘的提升，在同等線徑下，不同企業(yè)的工藝成熟度使得成材率有所差異，從而使得拉開成本和費用。綜合來看，細線化推進效果較好的企業(yè)將更加適應市場需求，有望獲得更大的市場份額。同時，盈利和成本差距也會進一步拉開。頭部企業(yè)細線化步伐走在行業(yè)前列以美暢股份為例，2019年便開始與寶美升就細線化合作，委托寶美升進行50μm母線的材料選擇及拉拔技術的研究。目前頭部企業(yè)主流出貨規(guī)格都在36-40μm之間。美暢股份由于大客戶細線化推進較快，36、38μm出貨占比接近80%。高測股份、恒星科技出貨以38、40μm為主，并在積極推進35、36μm產品出貨。4.2鎢絲有望成為母線替代基材鋼絲母線極限線徑可能在34-35μm左右，進一步細線化難度較大。鋼絲線徑越細，其破斷拉力越小，由之制成的金剛線在切割過程中所能承受的張力越小。現(xiàn)有高碳鋼絲直徑降到34-35μm以下將可能難以支撐切割所需的張力，進一步細線化難度較大，需要尋找新的母線替代材料。鎢絲是較為合適的金剛線基材。鎢絲的抗拉強度更高、受拉力不易變形，在同等破斷力條件下可以做得更細，且耐酸堿程度高，對儲存及生產環(huán)境要求更寬松，因此很適合作為細線化基材。4.3大尺寸與薄片化持續(xù)推進除細線化外，硅片領域大尺寸與薄片化趨勢也較為確定，也將進一步提升金剛線技術壁壘。硅片尺寸增大，對上游硅片制造廠商來說，可以減少拉晶次數和切片次數，進而降低生產成本；對中下游電池、組件制造商來說，可以加快生產速度、降低單塊組件電池片數、增大組件有效發(fā)光面積，進而攤薄非硅成本、降低單瓦成本；對電站客戶來講，可以降低所需組件數量，同時提升組件功率和品質。因此，增大硅片尺寸是光伏產業(yè)未來降本增效的重要手段。2020年182mm和210mm尺寸市場份額合計占比僅約4.5%，2021年迅速增長至45%。而158.75mm作為2020年的主流尺寸之一，在2021年的份額已迅速縮減至10%。4.4一機多線大幅提升效率一機多線帶來數倍產能提升。一機多線指在同一產線上同時對多根金剛線進行電鍍、上砂。從金剛線的產能計算公式可以看出，單機線數是決定金剛線產能的核心因素。在其他參數相同時，一機多線相比單機單線直接帶來數倍的產能提升。提升單機線數收益明顯，頭部企業(yè)加速應用。以美暢股份為例，單機十二線技改，資金投入約為產線構建成本的15%左右，但產能提高33%，經濟效益提升明顯。目前美暢股份、高測股份均已成功實現(xiàn)“單機十二線”的技術改造，恒星科技

16線機也在逐步投入生產。5投資分析5.1

高測股份公司主要從事高硬脆材料切割設備和切割耗材的研發(fā)、生產和銷售。主要產品為高硬脆材料切割設備、高硬脆材料切割耗材、輪胎檢測設備及耗材等三類。公司于2011年開始研究金剛線在光伏切割領域的應用前景。2015年公司金剛線切片機專機研發(fā)進入切割驗證環(huán)節(jié)。2016年，公司正式向市場推出量產切片及產品。自2018年起，公司依托自身積累的技術和管理經驗，開始將金剛線切割技術向半導體硅材料、藍寶石材料、磁性材料等其他高硬脆材料加工領域拓展。2021年，公司進入切片代工領域，為光伏硅材料切割提供全新價值服務。2021年，公司實現(xiàn)營業(yè)收入15.67億元，同比+103%；實現(xiàn)歸母凈利潤1.73億元，同比+193%。金剛線：2021年公司金剛線出貨量829.35萬公里，僅次于

美暢股份。公司金剛線產能持續(xù)提升，2022Q1完成“單機十二線”技改，金剛線年產能2500萬公里以上。切片機：公司目前是行業(yè)龍頭，新一代切片機GC700X，在細線支持、大尺寸空間等方面，均在行業(yè)內處于領先地位。切片代工：目前公司的切片代工業(yè)務產能主要分為3個部分，且均有配套對象。（1）樂山大硅片研發(fā)中心及智能制造示范基地項目，產能5GW，2021年已全部投產；（2）樂山20GW項目：一期6GW2022Q2投產，二期14GW預計于2023年投產；

（3）鹽城建湖一期10GW預計年內投產，二期12GW預計2023年投產。5.2

美暢股份公司自2015年成立以來，一直專注于從事電鍍金剛石線的研發(fā)、生產及銷售，是目前國內生產規(guī)模、市場份額領先的金剛石線生產企業(yè)。公司目前是金剛線行業(yè)龍頭，2021年出貨量4540.82萬公里，大幅領先對手。2021年，公司實現(xiàn)營業(yè)收入18.48億元，同比+53%；實現(xiàn)歸母凈利潤7.63億元，同比+70%。2021年底，公司的金剛線產能已達7000萬公里，遠遠領先于同行。公司目前完成“單機十二線”的技術改造，單機產能較改造前預計提升33%。同時，富隆工業(yè)園也在加緊實施擴產建設。在技改及擴產兩個項目的協(xié)同貢獻下，預計到2022年底，公司金剛線細線產品的年化產能將達到12000萬公里左右。公司計劃建設三期共6000噸黃絲產能，足以匹配目前金剛線產能。目前一期2000噸黃絲產能正在建設中，預計2022H2投產，同時預留二期、三期各2000噸產能擴建能力。5.3

恒星科技公司專注于金屬制品類產品的制造，成立初期主要從事子午輪胎用鋼簾線、膠管鋼絲的研究、開發(fā)、生產和銷售。201