金剛線的前世今生

8月24日，作為創(chuàng)業(yè)板注冊制首批18家企業(yè)之一的楊凌美暢新材料股份有限公司（美暢股份）正式登陸A股。至當(dāng)天收盤，美暢股份收于70.06元/股，較發(fā)行價43.76元/股上漲60.1%，總市值約280億元。

（來源：微信公眾號“射手和農(nóng)場主”ID：gh_2a8dda2823c5）

而就在17天前的8月7日，與美暢股份同屬于金剛線切割領(lǐng)域的另一家企業(yè)——青島高測科技股份有限公司（高測股份）已在科創(chuàng)板上市，至24日收盤，高測股份股價達31.10元/股，總市值約50億元。

至此，僅近三年里，金剛線切割這條賽道即已誕生7家上市公司——美暢股份、高測股份、上機數(shù)控、宇晶股份、岱勒新材、東尼電子、三超新材，若算上在新三板精選層掛牌的連城數(shù)控，則板塊總市值高達687億元。

那么金剛線切割究竟是怎么一回事？資本市場又為何對其如此垂青？

01PART什么是金剛線

金剛線是金剛石切割線的簡稱，即通過一定的方法，將莫氏硬度為10的金剛石微粉顆粒以一定的分布密度均勻地固結(jié)于高強度鋼線基體上，通過金剛石線切割機，使鋼線高速運動，并帶動金剛石以同樣的速度運動直接產(chǎn)生切割能力，對物件進行高速磨削，簡單說跟鋼絲鋸的原理差不多。

而根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，金剛線又可以細分為樹脂金剛線和電鍍金剛線，兩者的主要差異在于：

1）金剛石顆粒的固定方式差異：樹脂金鋼線以樹脂為結(jié)合劑，制造成本低；電鍍金剛線以電鍍金屬為結(jié)合劑，成本相對較高。

2）固結(jié)強度差異：樹脂結(jié)合劑對磨粒的結(jié)合能力較弱，因此耐磨性差，磨損大，使用壽命較低；電鍍金剛線采用冶金結(jié)合的方式，固結(jié)強度較高。

3）破斷力差異：樹脂金剛線切割容易造成斷線和硅片劃傷；電鍍金剛線切割鋸口邊緣整齊規(guī)則，無崩碎現(xiàn)象，切出的表面光滑，質(zhì)量高。

4）線徑差異：樹脂金鋼線最細線徑約90微米；電鍍金剛石線最細線徑已達62微米。

圖源：岱勒新材招股說明書

綜合對比，電鍍金剛線切割效率高、切割質(zhì)量佳、材料損耗少，在金剛線細化發(fā)展的趨勢下更具優(yōu)勢。且隨著規(guī)?；?yīng)的顯現(xiàn)，電鍍金剛線生產(chǎn)成本也已大幅下探，根據(jù)美暢股份官網(wǎng)報價，目前主流的Φ55規(guī)格（線徑約70微米）電鍍金剛線的含稅售價僅52元/公里。

金剛線主要用于晶體硅、藍寶石、精密陶瓷等高硬脆材料的切割加工。其最開始應(yīng)用于藍寶石切割，規(guī)模應(yīng)用于藍寶石切割始于2007年，應(yīng)用于光伏晶體硅片的切割則到2010年才開始。

圖源：上機數(shù)控招股說明書

02PART為什么要用金剛線

高硬脆材料加工難度很大，一是其自身硬度很高，較難加工，二是其脆性高，被加工物料容易在加工過程中斷裂，傳統(tǒng)的切割工藝主要有內(nèi)圓鋸切割和游離磨料砂漿線鋸切割兩種。

20世紀(jì)80年代以前，高硬脆材料一般采用涂有金剛石微粉的內(nèi)圓鋸進行切割。但隨著光伏和半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，內(nèi)圓鋸切割的切縫大、材料損耗多的問題逐漸顯現(xiàn)，且對高硬脆材料的切割尺寸也有限制，使得生產(chǎn)成本居高不下。

從20世紀(jì)90年代中期開始，切縫窄、切割厚度均勻且翹曲度較低的游離磨料砂漿線鋸切割逐步發(fā)展起來。游離磨料砂漿切割是以鋼線為基體，莫氏硬度為9.5的碳化硅作為切割刃料，鋼線在高速運動中帶動切割液和碳化硅混合的砂漿進行摩擦，利用碳化硅的研磨作用達到切割效果。

游離磨料砂漿切割在工業(yè)切割領(lǐng)域表現(xiàn)穩(wěn)定，曾在光伏及半導(dǎo)體行業(yè)硅片切割領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，如上市公司易成新能就曾從事晶砂漿切割刃料的研發(fā)及生產(chǎn)，并在行業(yè)內(nèi)占據(jù)了較大的市場份額，2014年其晶硅片切割刃料銷量達9.95萬噸，營收達14.37億元，毛利率達24.99%。

但砂漿切割仍存在加工效率較低、不利于加工更硬的材料且環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，由此金剛線切割應(yīng)運而生。金剛線切割相較砂漿切割而言，具有巨大優(yōu)勢：

1）大幅降低線耗成本；

2）提高材料利用率，大幅降低切割磨損；

3）提高切割速度，大幅提升切片效率；

4）摒棄游離磨料砂漿切割所使用的昂貴且不環(huán)保的碳化硅等砂漿材料。

圖源：高測股份招股說明書

最直觀的體現(xiàn)就是，每公斤硅料用砂漿切割只能切出48片，而用金剛線切割則可以切出近60片之多。因此，金剛線切割自2015年起開始對砂漿切割實現(xiàn)快速替代，目前已成為光伏行業(yè)晶硅切片的主流切割工藝。

03PART國產(chǎn)金剛線的發(fā)展歷程

金剛線最早由日本廠商率先進行研發(fā)并生產(chǎn)，如日本旭金剛石工業(yè)株式會社早在2007年6月就推出了成熟的金剛線產(chǎn)品，日本中村超硬株式會社、日本愛德株式會社、日本聯(lián)合材料株式會社等超過10家以上的日本企業(yè)均曾涉足電鍍金剛石線行業(yè)。

在2014年以前，由于日企的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先，且產(chǎn)能較為集中，其占據(jù)了全球金剛線市場的大部分市場份額，長期處于壟斷地位，其產(chǎn)品售價也居高不下，每米售價約0.4~0.5美元，約合人民幣3元/米，再看看目前國產(chǎn)金剛線僅0.05元/米的價格，堪稱腳后跟斬了。

那國產(chǎn)金剛線是如何在短短幾年時間里從一個行業(yè)后來者迅速成長為價格屠夫的呢？要回答這個問題就不得不提到國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，以及國內(nèi)光伏單晶雙巨頭隆基股份和中環(huán)股份。

國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

光伏產(chǎn)業(yè)作為一種可再生的清潔能源，一直得到我國政府的大力扶持。國務(wù)院在2013年就發(fā)布了《關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》，國家能源局則從2015年開始實行“光伏領(lǐng)跑者計劃”，對光伏產(chǎn)業(yè)進行專項補貼。

在政策和補貼雙重刺激下，到2017年，我國光伏新增裝機容量首次突破50GW，達到53GW，全球占比躍升至56%，成為全球最大的光伏裝機國家，同年我國光伏硅片產(chǎn)量也已達到87GW，約占全球硅片總產(chǎn)量的83%，成為全球硅片最主要的供應(yīng)國。

拋開產(chǎn)業(yè)政策，國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)自身快速的技術(shù)迭代，推動度電成本不斷下探，才是國內(nèi)光伏大發(fā)展的根本原因。

度電成本，即產(chǎn)生每1度電所需的成本，是評判各種發(fā)電方式優(yōu)劣性的重要指標(biāo)。2008年，國內(nèi)光伏發(fā)電的度電成本高達1元，而在國內(nèi)光伏企業(yè)持續(xù)降本增效的努力下，如今這一數(shù)字已經(jīng)下探到0.35~0.5元，在部分光照資源豐富的地區(qū)甚至可以達到0.1元。根據(jù)發(fā)改委公布的2020年光伏發(fā)電上網(wǎng)電價，I至Ⅲ類資源區(qū)分別為每度電0.35元、0.4元、0.49元，國內(nèi)光伏發(fā)電已初步實現(xiàn)平價上網(wǎng)，甚至已經(jīng)逼近火電0.35~0.45元的指導(dǎo)價區(qū)間。

圖源：光伏發(fā)電度電成本測算與分析

在光伏行業(yè)里，技術(shù)路線大致可分為晶硅路線和薄膜路線，后者的代表企業(yè)是美國光伏巨頭First Solar和中國的漢能。而晶硅路線又分為單晶硅和多晶硅兩種技術(shù)路線。單晶硅內(nèi)部晶核排列整齊，光電轉(zhuǎn)換理論效率高，但生產(chǎn)成本也較高；多晶硅內(nèi)部晶核排列不整，光電轉(zhuǎn)換理論效率低于單晶硅，但生產(chǎn)成本較低。長期以來，在成本壓力下，多晶硅在光伏行業(yè)的市場份額顯著高于單晶硅，市場份額曾超過八成，但金剛線切割的出現(xiàn)則改變了這一切。

單晶硅因其質(zhì)地均勻率先實現(xiàn)了金剛線切割工藝配套。憑借前文提到的工藝優(yōu)勢，單晶硅片的生產(chǎn)成本下降可達10%~15%，電池組件成本下降可達5%~8%，到2016年，金剛線切割在國內(nèi)單晶硅切片環(huán)節(jié)對原有的砂漿切割實現(xiàn)了全面的滲透替代。憑借由此帶來的成本降低，以及2015年第一期“光伏領(lǐng)跑者計劃”對于轉(zhuǎn)換效率的側(cè)重，單晶硅的市場份額從2015年的18%躍升至2017年的30%。而隨著近些年上游硅料價格的持續(xù)下跌，至2019年單晶硅的市場占有率已接近70%，業(yè)內(nèi)預(yù)測2020年將接近90%，對多晶硅實現(xiàn)碾壓式替代。

單晶雙巨頭對金剛線的探索與扶持

國內(nèi)單晶巨頭之一的中環(huán)股份于2002年實現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用砂漿切割工藝，在2009年就著手研發(fā)金剛線切割，于2012年開始規(guī)?；瘧?yīng)用金剛線切片產(chǎn)線，并在此后不斷優(yōu)化切割工藝，提升切片速度，降低線材損耗，每張硅片的切割時間由原先的五小時降低到一個半小時以內(nèi)，線耗則由原先的1.5米降低到0.5米。

在2016年，中環(huán)股份在超薄晶片金剛石線加工技術(shù)綜合研究再度取得了重大成果，通過對切割鋼線形態(tài)調(diào)整、循環(huán)系統(tǒng)化學(xué)平衡自主控制系統(tǒng)研發(fā)、關(guān)鍵工藝設(shè)備改造和工業(yè)自動化項目實施，推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硅片厚度由190微米逐步下降至170微米，至目前已減薄至160微米，而非量產(chǎn)品甚至可以做到100微米。對此，曾有市場研究指出：在不提高碎片率的前提下，光伏電池厚度從180微米降到160微米，其硅用量可減少10%，組件成本可下降3%。

而另一巨頭隆基股份則稍晚半步，在董事長鐘寶申的力主下，隆基股份于2012年基本完成“金剛石線切割工藝研究”實驗，在國內(nèi)率先完成了130微米薄片切割工藝的研究，并在2013年規(guī)?；茝V應(yīng)用金剛線切割技術(shù)。但在成績的背后，卻是一段披荊斬棘的坎坷歷程。

當(dāng)時金剛線切割技術(shù)被少數(shù)日本廠商壟斷，為了尋找金剛線的供應(yīng)商，隆基一開始找到了日本最大的一家生產(chǎn)商，但這家日本公司對中國公司的傲慢讓鐘寶申感到憤怒。后來，隆基決定與另一家國內(nèi)公司合作?！氨M管這家公司的工藝水平比不上那一家，但我們還是決定扶持它?！辩妼毶暝缡钦f。

彼時，國內(nèi)金剛線的上下游產(chǎn)業(yè)鏈極不完整，從金剛線到切割液、切割機均處于空白狀態(tài)，但為了培育下游金剛線供應(yīng)商，隆基必須去采購他們的設(shè)備，并對他們的技術(shù)提升抱有足夠的耐心?！霸谶@個過程中公司甚至?xí)欣麧檽p失，但如果不這么做，供應(yīng)商肯定沒法培育起來，公司在成本上也無法快速降低，這是相輔相成?！辩妼毶暾f。按照鐘寶申的測算，采用金剛線技術(shù)切割的硅片每片將虧損0.6~0.7元。從2012年底到2013年年中，隆基的金剛線切割量產(chǎn)曾持續(xù)虧損了數(shù)千萬元。

所幸這種虧損并沒有持續(xù)太久，“真正虧損大概6個月，我們也沒想到成本降低的速度這么快?！辩妼毶暾f。為了推廣這項技術(shù)，鐘寶申曾作出過一項決策，允許切片廠按照每年虧損不超過4000萬元的標(biāo)準(zhǔn)來推廣這項技術(shù)。

從2014年開始，在金剛線切割技術(shù)日趨成熟，下游設(shè)備、輔材供應(yīng)商均被培育起來后，隆基的擴張步伐也明顯加快。至2015年，隆基已全面實現(xiàn)金剛線切片，當(dāng)年營收首次突破50億元達到59億元，凈利潤超過5億元，而到了2019年，隆基全年營收則達到329億元，凈利潤接近53億元。

圖源：美暢股份招股說明書

在2014~2016年這極為關(guān)鍵的幾年中，正是在以隆基股份、中環(huán)股份為代表的國內(nèi)光伏巨頭的戰(zhàn)略扶持下，美暢股份、高測股份、岱勒新材等多家國內(nèi)金剛線企業(yè)加大研發(fā)投入力度，在產(chǎn)品性能達到日本進口產(chǎn)品的同時，通過自主設(shè)計研發(fā)的生產(chǎn)線，大幅提高了生產(chǎn)效率并降低了生產(chǎn)成本，如今國內(nèi)金剛線企業(yè)產(chǎn)品已可以完全實現(xiàn)進口替代，實現(xiàn)了在短短數(shù)年間，突破日本技術(shù)壟斷并迅速崛起成為價格屠夫的真實神話。

04PART金剛線的未來

國內(nèi)金剛線發(fā)展至今，已經(jīng)形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈，如美暢股份、岱勒新材、東尼電子等企業(yè)主攻金剛線線材，又如上機數(shù)控、連城數(shù)控等則主攻金剛線切片機、截斷機，而高測股份則兼而有之，既做設(shè)備又做線材。其下游以隆基股份和中環(huán)股份為代表的光伏巨頭則全面擁抱金剛線切割，以技術(shù)優(yōu)勢搶占市場份額，而金剛線也在技術(shù)和市場兩方面的推動下繼續(xù)向前發(fā)展。

技術(shù)上看，為契合光伏電池組件的薄片化，金剛線將延續(xù)細線化的發(fā)展趨勢。金剛線母線直徑及研磨介質(zhì)粒度與硅片切割質(zhì)量及切削損耗量相關(guān)，較小的線徑和介質(zhì)粒度有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低切削損耗和生產(chǎn)成本。但同時，母線線徑變細后對母線破斷力、切片設(shè)備穩(wěn)定性提出更高要求。以目前的技術(shù)水平測算，50微米為金剛線母線線徑的價值平衡點。目前，美暢股份已實現(xiàn)47微米母線直徑金剛線的量產(chǎn)，而實驗室金剛線母線直徑已降至40微米左右。

圖源：申萬宏源研究

市場上看，隨著金剛線切割技術(shù)在光伏行業(yè)的全面滲透以及各廠商前期擴張產(chǎn)能的逐步投產(chǎn)，金剛線短期面臨供過于求的局面，由此帶來的就是產(chǎn)品價格的快速下降，并反向推動市場上的落后產(chǎn)能逐步淘汰，各上市公司也都在招股說明書和年報中重點提示了市場競爭加劇和銷售價格下行的風(fēng)險。但在光伏行業(yè)整體保持較快增長態(tài)勢的大背景下，相關(guān)細分行業(yè)仍有巨大的市場空間，根據(jù)中國能源報數(shù)據(jù)和IHS對全球光伏發(fā)電新增裝機容量的預(yù)測，至2022年，全球金剛石線市場年需求量將達到5781萬公里。而如何才能在激烈的市場搏殺中謀得一席之地，正是每位企業(yè)家日思夜想的問題。

05PART結(jié)語

金剛線切割是中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個縮影，在不斷的技術(shù)創(chuàng)新和突破中，推動行業(yè)高速發(fā)展，從被發(fā)達國家壟斷的陰影下迅速成長為掌握全球話語權(quán)的引領(lǐng)者，真正實現(xiàn)了由中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變。由此帶來的不僅是相關(guān)企業(yè)的上市盛宴，更推動著可再生能源在不遠的將來走入千家萬戶，為我國實現(xiàn)能源自給的目標(biāo)添磚加瓦。

原標(biāo)題:金剛線的前世今生——光伏行業(yè)觀察之一