1.1 为什么当前时点关注金刚线？
金刚线是光伏硅片切片过程中的重要耗材，上一轮大的投资 机会来自于 2017-2018 年光伏硅片金刚线切片的渗透率大幅提 升，实现了对砂浆切割的替代，但此后板块表现相对较为平淡。 原因主要包括：技术进步使得金刚线耗量持续下降、行业竞争使 得金刚线价格持续下降、金刚线技术壁垒相对较低、扩产周期较 短等。
1.2 金刚线是光伏硅片重要辅材，已实现全面应用
金刚线是将金刚石微粉颗粒以一定的分布密度均匀地固结在 母线（一般为高碳钢丝）上制成的，通过金刚线与被切割物体间 进行高速磨削运动，从而实现切割目的。 金刚线最早应用于蓝宝石切割，2010 年左右开始应用于光 伏。在光伏上，金刚线主要用于硅片切割（包括截断和切片，切 片为主），其切割性能直接影响硅片质量及电池效率。光伏目前已 成为金刚线最大的应用市场，占总需求量 90%以上。
金刚线切割优势明显，行业全面普及。相比上一代技术砂浆 切割，金刚线切割具有出片率更高（切割磨损少）、切割速度快、 环境污染小等优势，因此具备较强的竞争优势，在与砂浆切割的 竞争过程中逐渐胜出。
金刚线切割技术 2010 年左右开始应用于光伏，早期切割设备 与耗材（即金刚线）主要依靠进口，成本相对较高。2014 年以 来，随着技术的成熟以及国产设备和材料厂商崛起，金刚线切割 成本实现快速下降，相对砂浆切割的优势逐渐明显，隆基、中环 等领先硅片企业开始转向金刚线切片。单晶领域 2017 年金刚线切 片已全面取代砂浆切片，随后随着黑硅、添加剂法等工艺解决了 金刚线切割硅片损伤层浅、反射率高的问题，多晶领域金刚线切 片的渗透率也快速提升，2018 年基本完成砂浆切片向金刚线切片 的转换。
金刚线单 W 价值量在 1-2 分，硅片辅材中价值量相对较高。 从绝对价值量看，由于金刚线属于硅片生产过程中的间接耗材， 因此绝对价值量低于铝边框、玻璃、胶膜等直接原材料。目前金 刚线价值量在 1-2 分/W，略高于硅片生产过程中的坩埚、热场等 其他耗材。
1.3 电镀工艺是主流，原材料成本占比较高
从生产工艺看，金刚线目前主流工艺为电镀。通过电镀工艺 在母线上沉积一层金属镍，金属镍层包裹金刚石微粉颗粒，使得 金刚石颗粒被固结在母线上，从而具备高速运动下的切割能力。 树脂工艺由于金刚石固结度低、切割效果较差，目前已基本被淘 汰。 电镀金刚线主要原材料为母线和金刚石微粉，辅材包括镍、 化学品（氨基磺酸镍、硼酸等）、包装材料（工字轮）等。 母线：固结金刚石颗粒的基线，一般为高碳钢丝，由拉丝厂 商将盘条拉制为不同直径的钢线（即黄丝），再将黄丝进一步拉为 微米级钢丝（即母线）。
核心工艺流程主要包括母线预处理、母线预镀镍、上砂和加 厚镀镍四个步骤。 （1）母线预处理：通过酸洗、超声波清洗等方式去除母线表 面油污、氧化层等杂质，从而提高母线的洁净度，使镀镍层与母 线更好地结合。 （2）母线预镀镍：在母线表面增加一层金属镀层，主要目的 是提升微粉颗粒与母线之间的固结强度，从而提升电镀金刚石线 成品的整体品质。 （3）上砂：主要目的是实现金刚石微粉在母线表面的紧固、 均匀附着，以保证成品在实际应用中的高效切割能力，并保持生 产过程的高效、连续、稳定。上砂是整个生产流程的核心，涉及 电镀液主配方和添加剂的选择使用、电镀液在线维护处理等工 艺。 （4）加厚镀镍：再镀覆一层金属镍包覆在金刚石微粉颗粒和 母线之间，增强母线与金刚石微粉之间的把持力，以增强成品的 切割能力。
成本构成：原材料成本占比较高。以高测股份为例，2021 年 金刚线单公里成本 22.53 元，其中原材料成本占比 66%、直接人 工 7%、制造费用占比 27%。
整体来看，金刚线工艺流程较为简单，细节在于与下游客户 匹配。各厂商采用不同技术工艺，定制生产与下游不同客户切割 设备和工艺相匹配的产品，不同产品在微粉的形态、排布、密度 上均有针对性的调整优化。因此，金刚线属于非标程度较高的产 品，这也导致了金刚线企业的客户粘性较好。
量：线耗提升+下游扩产加速，需求有望超越行业增长
线耗上，过去几年中切片机线速提升较快，如高测切片机限 速由 2016 年 1500 米/分钟提升至 2400 米/分钟，未来继续通过线 速提升降低线耗的难度在加大。随着细线化、薄片化与大尺寸趋 势的进一步推进，未来切片环节的金刚线线耗有可能出现回升。 下游需求量上，一方面，金刚线作为渗透率 100%的必备耗 材，直接受益光伏终端需求量的高增长；另一方面，硅片环节正 在加速扩产，使得金刚线需求量有望高于光伏终端装机量。
价：价格逐渐企稳，细线化或带来提价可能
随着行业需求的快速恢复以及供给端部分产能出清，行业价 格降幅趋缓，逐渐企稳。随着细线化的进一步推进，单价有望提 升。
2.1 线耗：细线化、薄片化与大尺寸带动线耗提升
目前切片线耗量约 50-52 万公里/GW，提升明显。根据中国 能源报数据，2017 年行业单片硅片（约 4W）金刚线耗用量约 1.5 米，折合约 37.5 万公里/GW。而根据美畅股份披露，按照目前 38μm 金刚线切割 165μm 或 160μm 厚度的硅片，平均单片线耗 4 米左右，对应单 GW 线耗约 50-52 万公里，相较 2017 年提升超过 33%。
细线化、薄片化与大尺寸仍将继续推动线耗提升： （1）细线化导致切割速度下降 破断力是金刚线所能承受的最大拉力，线径越细、破断力越 小，则金刚线切割过程中断线风险更高。为降低断线率，切片过 程中一般会降低切割速度，从而导致切片线耗提升。根据美畅股 份，从行业经验看，线径每下降 10%，切割速度随之下降而引起 的用线量增加 10%。 （2）细线化导致切割力下降 出刃率指金刚线每毫米线圆周范围内所有金刚石微粉颗粒数 量的总和，是反映金刚线切割能力的重要指标。随着母线线径变 细，单位母线所能固结的金刚石微粉颗粒越少，出刃率越低。切 割相同数量的硅片所需的金刚线数量也会增加。 （3）薄片化、大尺寸带来良率减少 薄片化与大尺寸使得切片良率有所降低，则相同硅片产出 下，金刚线线耗相应有所提升。
2.2 下游需求：光伏需求高增，硅片扩产加速
平价上网与碳中和时代背景下，光伏需求高增
随着光伏成本下降、进入平价上网时代，高经济性带来需求 的内生性增长，同时在碳中和全球能源局势变化等背景下，全球 能源结构加快向新能源调整，光伏需求进入持续高增阶段。根据 CPIA 预测，2022 年全球光伏新增装机乐观情况预计达 240GW， 到 2025 年进一步增长至 330GW。
硅片环节扩产加速
硅片是近年来光伏扩产相对较快的环节，除龙头隆基、中环 以及一体化组件厂如晶科、晶澳等持续大幅扩产外，新进入者上 机、双良、高景等也在加大扩产力度。根据 PV Infolink，2021 年 底全球单晶硅片产能 342GW，预计 2022 年底达到 487GW，同 比+43%。根据现有扩产计划，预计 2025 年全球硅片产能接近 670GW。作为硅片必备耗材，金刚线将直接受益硅片环节的大幅扩 产，其需求增速有望超越光伏终端需求增长。
2.3 价格：逐渐企稳，细线化或带来提价可能
行业价格降幅趋缓，逐渐企稳。金刚线价格在 2018-2019 年 间降幅较大。以美畅、高测、恒星不含税价格取平均，金刚线价 格在 2018、2019 年同比分别下降 37%、46%。主要原因为 2018 年“531”政策影响需求叠加供给端产能集中释放，行业价格下降 较快。随着行业需求的快速恢复以及供给端部分产能出清，行业 价格降幅逐渐趋缓。 细线化或带来提价可能。从历史数据看，尽管不同规格金刚 线价格受企业竞争策略、下游客户细线化推进程度等影响，但同 时期比较看，细线产品仍有一定溢价。 我们认为，随着金刚线进一步细线化难度提升，而高硅料价 格影响下客户细线化需求仍在持续，未来细线化有望带来一定的 价格提升。
金刚线占硅片成本较低，未来客户端成承压较少。 SOLARZOOM 数据显示，目前 182 硅片中金刚线成本约为 0.11 元/片，占硅片总成本比例约为 2%，占非硅成本比例约为 13%， 占比相对较低，如未来细线化产品提价，客户端成本压力相对较 小。（报告来源：未来智库）
2.4 市场空间广阔，复合增速 40%以上
下游：行业应用上，硅片切割上金刚线渗透率从 2019 年开始 已经实现 100%，作为金刚线的主要下游，光伏需求高增叠加硅片 环节加速扩产为金刚线行业带来巨大市场空间。根据 CPIA 预测， 2025 年全球光伏新增装机乐观情形下达到 330GW，考虑容配比 及硅片加速扩产带来的超产，对应 495GW 硅片需求。 线耗：硅片细线化、大尺寸、薄片化发展趋势确定，有望带 动线耗不断提升。2017 年单晶硅片主流线径 65μm，2021 年降至 43μm，目前主流线径在 38μm 左右，部分龙头已实现 36μm 产品 批量出货，预计到 2025 年金刚线线径下降至 28μm。目前线耗在 50 万公里/GW 以上，按线径每下降 10%、切割速度变慢引起的线 耗提升 10%计算，细线化导致切割速度下降引起的线耗提升预计 在 13 万公里/GW 以上，叠加细线化导致切割力下降以及大尺寸、 薄片化带来良率降低等因素，预计到 2025 年金刚线线耗提升至 72 万公里/GW。 价格：行业低谷时刻已过，未来细线化有望带动单价提升。 加上市场格局优化、份额向头部企业集中，预计到 2025 年，平均 价格小幅提升至 42 元/公里。 预计到 2025 年，光伏领域金刚线需求 3.6 亿公里左右、市场 空间达 150 亿以上。2021-2025 年，金刚线复合增速预计在 40% 以上。
3.1 国产化替代全面完成，市场向头部集中
金刚线制造与应用最早起源于美、日等发达国家。从早期全 球范围来看，具有国际竞争优势的金刚线供应商主要集中于日本 和美国。日本旭金刚石工业株式会社（Asahi）、日本联合材料株 式会社（ALMT）、美国 DMT 等国际知名企业在金刚线制造领域 处于世界领先地位。 2015 年以来，国内企业通过技术研发和扩大生产规模，大幅 提高了生产效率，并降低了生产成本，已实现了在金刚线领域的 反超。美畅股份、高测股份、恒星科技、三超新材、岱勒新材等 企业已占据绝大部分市场份额。 市场格局向“一超两强”方向发展。从规模看，头部企业美 畅股份、高测股份、恒星科技等已与其他企业逐渐拉开层次。 2021 年，美畅股份、高测股份、恒星科技金刚线出货量分别为 4540.82、829.35、805.83 万公里，远超其他企业，市场呈“一超 两强”格局。
3.2 头部企业盈利能力较强
横向对比看，金刚线板块盈利在光伏原辅材中处于较高位 置。以代表企业为例，美畅股份、高测股份 2021 年综合毛利率分 别为 55%、33%，在光伏原辅材中处于第一梯队，与热场、光伏 玻璃接近，高于银浆、胶膜、背板等其他常见原辅材。
盈利能力拉开差距。美畅股份毛利率始终处于最领先地位， 毛利率始终维持在 50%以上，2021 年金刚线业务毛利率 57%，大 幅高于其他竞争者。恒星科技与高测股份盈利能力紧随其后， 2021 年金刚线业务毛利率分别为 43%、36%。其他竞争对手目前 毛利率均在 30%以下。其中，岱勒新材与东尼电子 2021 年金刚线 毛利率分别为 15%、18%，三超新材金刚线业务中包含开方线， 表观毛利率按相对较高，2021 年为 26%。
3.3 生产成本拉开差距
头部企业已经拉开成本差距
过去几年中，头部企业美畅、高测、恒星实现了较大的成本 降幅，而其他企业成本下降相对较慢。2021 年，美畅、高测、恒 星生产成本分别为 17.17、22.53、20.7 元/公里，相较其他企业成 本优势明显。
原材料单耗与成品率是低成本关键
从采购价格看，头部企业主要原材料采购价格并无特别优 势。但其得益于先进的生产技术，在生产过程中能够较好地控制 产品质量和成品率，从而降低原材料的损耗，最终体现为头部企 业原材料成本大幅低于行业水平。
产业链布局是降低生产成本另一重要方式
美畅：母线与微粉，全方位向上游布局。公司早在 2017 年便 开始向上游产业链布局（母线拉制&微粉镀附），实现原材料自研 自产，大幅提高成本优势。2018 年与奥钢联合作研发用于微米级 钢丝的盘条及黄丝，2019 年收购陕西宝美升精密钢丝有限公司 （2020 年全资控股），自此母线采购模式由直接外购改为外购黄丝 并由宝美升将黄丝拉制为母线。微粉方面，2021 年底从微粉镀附 延伸至金刚石破碎，进一步降低微粉成本。 高测：切割设备与金刚线业务双头并进，细线化进程与设备 自主研发更新形成良好协同。 恒星：具备从盘条到金刚线成品的全产业链核心工艺技术。
3.4 研发实力拉开差距
从整体研发投入看，头部企业与其他对手明显拉开差距。 2021 年美畅股份、高测股份、恒星科技的研发费用分别为 0.87、 1.17、1.04 亿元，大幅高于其他金刚线企业。 从研发人员数量占比和研发投入占营业收入比例看，高测股 份分别为 19.91%和 11.52%，为行业最高，累计获得授权专利数 量亦高居榜首，美畅股份和恒星科技紧随其后。
4.1 细线化趋势值得重视
金刚线细线化是行业必然趋势
（1）降低硅成本是细线化的核心驱动力。细线化能够降低切 片过程中的锯缝损失，从而提高出片量、降低硅成本。影响锯缝 损失的主要因素包括金刚线母线线径以及金刚石微粉的粒径，微 粉粒径一般为几 μm。可降空间较小，因此降低母线线径是降低锯 缝损失的主力。 （2）细线化可以进一步提升硅片质量。相同切割工艺下，更 细的金刚线对应更小粒径的金刚石微粉颗粒，切割过程对硅片的 表面损伤也更小，从而硅片表面质量、TTV 等表现也更好。 过去几年线径呈逐年下降趋势，龙头企业 36 线成为主流。过 去几年中，金刚线母线线径保持逐年下降趋势。从龙头公司美畅 股份为例，2017 年美畅出货主流为 70 和 65 线，2018 年为 65 和 60 线，2019 年 55 和 50 线出货占比已超过一半。 2022Q1 美畅股份出货结构中，40-43 线占比在快速下降，合 计占比 25%左右，38 线出货占比达到 25%，36 线出货占比已接 近 40%。
细线化提升金刚线技术壁垒，优化行业格局。 （1）母线配套。随着母线线径越来越细，对于母线和成品金 刚线的力学性能提出了更大的挑战。金刚线企业能否寻找到合格 性能的母线配套、自身工艺能否匹配更细线径的母线，是细线化 竞争的关键。 （2）上砂均匀性。线径变细之后，上砂均匀性会受到影响， 对于金刚线厂商的上砂工艺要求更高。（3）持续细线化。由于细线化是持续推进的过程，金刚线企 业对于细线化的提前布局与跟进速度也至关重要。 低基数下金刚线细线化的难度在提升。根据 CPIA 数据， 2016 年金刚线主流线径为 80μm，到 2021 年主流线径下降至单晶 43μm、多晶 56μm，降幅呈减缓趋势。在目前 38、36μm 的线径 基础上，未来继续细线化的难度还将进一步提升。
细线产品有望持续获得溢价。根据美畅股份，目前 38μm、 40μm 和 42μm 以上金刚线为统一市场价，而 36μm 金刚线会在统 一市场价基础上有 10%左右的溢价。 细线化有望拉开成本费用差距。一方面，尽管更细的线径使 得钢材消耗减少，但同时会使得成材率降低，从而导致原材料损 耗和模具损耗提高，并影响折旧、人工成本的摊薄。另一方面， 更细线径的金刚线破断力下降、切割时间变长，也会使得下游客 户断线率上升，从而使得金刚线企业售后补线增加、售后服务费 上升。 因此，由于技术壁垒的提升，在同等线径下，不同企业的工 艺成熟度使得成材率有所差异，从而使得拉开成本和费用。 综合来看，细线化推进效果较好的企业将更加适应市场需 求，有望获得更大的市场份额。同时，盈利和成本差距也会进一 步拉开。
头部企业细线化步伐走在行业前列
以美畅股份为例，2019 年便开始与宝美升就细线化合作，委 托宝美升进行 50μm 母线的材料选择及拉拔技术的研究。
目前头部企业主流出货规格都在 36-40μm 之间。美畅股份由 于大客户细线化推进较快，36、38μm 出货占比接近 80%。高测股 份、恒星科技出货以 38、40μm 为主，并在积极推进 35、36μm 产品出货。
4.2 钨丝有望成为母线替代基材
钢丝母线极限线径可能在 34-35μm 左右，进一步细线化难度 较大。钢丝线径越细，其破断拉力越小，由之制成的金刚线在切 割过程中所能承受的张力越小。现有高碳钢丝直径降到 34-35μm 以下将可能难以支撑切割所需的张力，进一步细线化难度较大， 需要寻找新的母线替代材料。
钨丝是较为合适的金刚线基材。钨丝的抗拉强度更高、受拉 力不易变形，在同等破断力条件下可以做得更细，且耐酸碱程度 高，对储存及生产环境要求更宽松，因此很适合作为细线化基 材。
4.3 大尺寸与薄片化持续推进
除细线化外，硅片领域大尺寸与薄片化趋势也较为确定，也 将进一步提升金刚线技术壁垒。 硅片尺寸增大，对上游硅片制造厂商来说，可以减少拉晶次 数和切片次数，进而降低生产成本；对中下游电池、组件制造商 来说，可以加快生产速度、降低单块组件电池片数、增大组件有 效发光面积，进而摊薄非硅成本、降低单瓦成本；对电站客户来 讲，可以降低所需组件数量，同时提升组件功率和品质。因此， 增大硅片尺寸是光伏产业未来降本增效的重要手段。 2020 年 182mm 和 210mm 尺寸市场份额合计占比仅约 4.5%，2021 年迅速增长至 45%。而 158.75mm 作为 2020 年的主 流尺寸之一，在 2021 年的份额已迅速缩减至 10%。
硅片的另一个发展趋势是薄片化。硅基电池路线下，硅是光 伏的主要成本，而硅片减薄是降低光伏硅成本最直接的方法。硅 片厚度下降，单 KG 硅棒出片数提升，直接摊薄硅片成本。根据 CPIA，2021 年 P 型 158.75mm 尺寸每公斤单晶方棒出片量约为 70 片、P 型 166mm 尺寸每公斤单晶方棒出片量约为 64 片。（报告来源：未来智库）
4.4 一机多线大幅提升效率
一机多线带来数倍产能提升。一机多线指在同一产线上同时 对多根金刚线进行电镀、上砂。从金刚线的产能计算公式可以看 出，单机线数是决定金刚线产能的核心因素。在其他参数相同 时，一机多线相比单机单线直接带来数倍的产能提升。
提升单机线数收益明显，头部企业加速应用。以美畅股份为 例，单机十二线技改，资金投入约为产线构建成本的 15%左右， 但产能提高 33%，经济效益提升明显。 目前美畅股份、高测股份均已成功实现“单机十二线”的技 术改造，恒星科技 16 线机也在逐步投入生产。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
