2021年全球及中国金刚石线行业现状、竞争格局及趋势分析,线径逐渐接近极限「图」-不锈钢3D打印工厂

2021年全球及中国金刚石线行业现状、竞争格局及趋势分析,线径逐渐接近极限「图」-不锈钢3D打印工厂插图

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一、金刚石线综述

金刚石线是通过一定的方法,将金刚石微粉颗粒以一定的分布密度均匀地固结在高强度钢线基体上制成的。通过金刚石线切割机,金刚石线与物件间进行高速磨削运动,从而实现切割的目的。在光伏硅片切割领域,金刚石线应用的环节包括切方、截断和切片,其切割性能直接影响硅片质量及组件光电转换性能。

从切割方式对比来看,传统砂浆线存在切割损耗大、精度差、表面损伤多等缺陷,而金刚石切割线则具有切割速度快、硅片损耗小、出片量高等特点,替代优势明显。其主要优势可概括为:1)效率高:金刚线切割速度更快,单片硅片切割耗时约2小时,相当于原砂浆线耗时的1/5,每小时出片量提升约2-3倍。2)成本低:目前金刚线最小线径为0.06mm,而砂浆线则为0.12m,细线使得切割过程中硅片耗材损失更小,厚度也更均匀,每1kg准方锭的可产出硅片从48片提升到目前的60片左右,实现单次(单位方锭)出片量提高约30%。

金刚石切割线优势

2021年全球及中国金刚石线行业现状、竞争格局及趋势分析,线径逐渐接近极限「图」

资料来源:公开资料整理

二、金刚石线行业相关政策梳理

近年来国家出台了多项政策促进行业的发展。国家发改委发布的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录(2016)》把“人造金刚石”列入“战略新兴产业重点产品和服务指导目录”,指出人造金刚石产业为国家鼓励发展并引导社会资源投向的产业。国家发改委发布的《产业结构调整指导目录(2019年本)》明确提出要鼓励功能性人造金刚石材料生产装备技术开发。2021年印发的《河南省“十四五”制造业高质量发展规划》明确指出要巩固人造金刚石优势,大力发展宝石级金刚石等,打造全球超硬材料产业基地。在国家积极支持人造金刚石产业发展的背景下,人造金刚石行业享受良好的政策环境,行业内自主研发能力强、有规模化生产能力的企业将更多受益于政策支持。

近年中国金刚石线行业相关政策梳理

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资料来源:政府公开报告,华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国金刚石线行业市场调研及未来发展趋势预测报告》

三、金刚石线产业链

从金刚石线产业链来看,上游主要是金刚石微粉、钢线和镍;产业链中游是金刚石线生产制造;下游金刚石线主要用于晶体硅、蓝宝石、精密陶瓷等硬脆材料的切割。其中2021年光伏晶硅切片占总需求量的90%以上。

金刚石线产业链

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资料来源:公开资料整理

从上游金刚石微粉产量来看,近年来我国金刚石微粉基本保持稳定。据统计,2020年我国金刚石微粉产量为50.8亿克拉,同比增长4.96%。2021年产量达到53.9亿克拉,增速加快。

2018-2021年中国金刚石微粉产量及增速情况

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资料来源:惠丰钻石招股说明书,华经产业研究院整理

四、金刚石线行业现状分析

1、光伏及硅片市场

金刚石线锯切割技术在光伏硅材料切割领域有着重要应用,光伏行业的快速发展对金刚石线的需求增长有强劲的拉动作用。从全球光伏行业新增容量来看,据CPIA数据显示,2015-2021年全球新增光伏装机容量不断增长,2025年有望达到330GW,2015-2020年CAGR高达19.7%,2021-2025年CAGR高达18.0%。

2015-2025年全球光伏新增装机容量及增速情况

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注:2025E增速为2021-2025年均复合增速。

资料来源:CPIA,华经产业研究院整理

从光伏硅片市场来看,硅片产量继续保持高增长态势。从硅片产能来看,全球的硅片产能布局相对集中,主要集中在中国,2021年全球/中国硅片产量分别为232.9GW/227GW,分别同比增长38.9%/40.5%。2022H1中国硅片产量为152.8GW,同比增长45.5%,国内硅片产量继续保持高增长态势,根据CPIA预测,随着头部企业加速扩张,预计2022年中国硅片产量将超过293GW。

2016-2021年全球光伏硅片产量及增速情况

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资料来源:CPIA,华经产业研究院整理

2、金刚石线需求量及市场规模

从需求量情况来看,2021年全球光伏硅片领域金刚石线需求量达到8160万公里,预计2025年需求量将达到15840万公里。

2021-2025年全球光伏硅片用金刚石线需求量情况

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资料来源:CPIA,美畅股份年报,华经产业研究院整理

从市场规模来看,2021年全球光伏硅片领域用金刚石线市场规模达到32.64亿元,预计2025年市场空间达到55.44亿元,金刚石线单价持续降本增效,市场空间逐步提升。

2021-2025年全球光伏硅片用金刚石线市场规模

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资料来源:CPIA,美畅股份年报,华经产业研究院整理

五、金刚石线行业竞争格局

1、市场竞争格局

从全球市场竞争格局来看,国产厂商逐步实现进口替代,美畅股份为金刚线行业的龙头企业。2014年之前金刚石线主要从日本进口,以旭金刚石和中村超硬为主的日本企业占据了金刚石线市场的大部分份额,日本在电镀金刚线市场长期处于垄断地位。中国以美畅股份等为代表的国内企业通过多年研发,在2014年和2015年实现了技术的突破,打破了日本电镀金刚石线“卡脖子”的局面,并在国内实现了规模化的生产,产品性价比上对日本产品实现了完全的进口替代。2020年美畅股份金刚线出货量市场份额占比44%,位居全球第一,其次是高测股份、三超新材、岱勒新材、恒星科技与东尼电子。

2020年全球金刚石线行业竞争格局情况

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资料来源:公开资料整理

从国内市场竞争格局来看,国内厂商在技术和研发方面的追赶以及国家政策支持,如今已基本实现全面国产化。目前行业的主要企业包括旭金刚石(日企)、美畅股份、高测股份、岱勒新材、三超新材、东尼电子、恒星科技等。近年来金刚石线价格下降加速出清小企业,行业集中度提升明显,2021年,行业CR5跃升至92%。

2021年中国金刚石线行业竞争格局情况

2021年全球及中国金刚石线行业现状、竞争格局及趋势分析,线径逐渐接近极限「图」

资料来源:公开资料整理

2、企业经营情况

从头部企业美畅股份和岱勒新材金刚石线销量来看,2017-2021年金刚石线销量大幅上升。据各公司公告,2021年美畅股份金刚石线销量达到4540.8万公里,岱勒新材销量为335.7万公里。

2017-2021年美畅股份和岱勒新材金刚石线销量

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资料来源:各公司公告,华经产业研究院整理

受益于下游光伏行业持续快速的发展趋势,金刚石线的需求快速增加。根据各公司公告,美畅股份2022年底金刚石线总产能将达到12500万公里。

截至2022年底中国金刚石线头部企业产能情况

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资料来源:各公司公告,华经产业研究院整理

六、金刚石线行业未来发展趋势

1、薄片化推动金刚石线细线化,切割线耗材将加速增长

2021年以来,受下游需求旺盛的影响,硅料供给偏紧,价格呈现持续上涨态势。国内硅料价格自2021年1月至2022年7月涨幅高达228.9%。由于硅片减薄可以在面积不变的前提下节省用料,直接降低单GW硅耗,因此硅料价格的上涨加速了硅片薄片化的进程。

硅片虽然可以通过薄片化降低硅耗,但碎片率也随之提升,金刚石线的细线化可以减少加工时对硅片的损伤、提高产品良率,所以更薄的硅片意味着更细的金刚石线线径。但细线化会导致破断力下降、切割能力不足,使得切割相同数量的硅片线耗数量增加。目前行业主流产品直径在38μm~42μm之间,并逐步向更细的线径渗透。基于硅片的薄片化趋势,预计未来金刚石线的需求有望在光伏装机增长的基础上进一步加速,金刚石线的需求增速将大于光伏装机的增速。

2、细线化导致破断力下降,金刚石线线径逐渐接近极限

金刚石线基本以每年0-15μm的速度在细线化,2017年市场金刚石线产品主要为70μm级别,2017-2021年,金刚石线线径以每年5-10μm的速度减小。根据相关数据,为保证切割所需的张力以及切割过程中的张力波动余量,可用于光伏硅片切割的常规高碳钢丝极限线径约35µm,而目前用于切割的钢线已经接近35µm,进一步细线化困难。

2016-2021年全球金刚石线线径变化情况

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资料来源:CPIA,华经产业研究院整理

3、钨丝替代碳钢丝可以解决“细线化”问题,并且不会对现存工艺流程造成影响

钨丝具有较高的破断力,其抗拉强度更高,且破断拉力系数是同规格碳钢丝的1.2-1.3倍,所以钨丝金刚石线具有抗拉强度高、韧性佳、破断力高、耐疲劳、耐腐蚀、耐高温和寿命长等特点,钨丝替代碳钢丝可以解决“细线化”问题,提高出片率降成本,推进硅片薄片化。此外,钨丝主要是替代母线材料中的高碳钢丝,对金刚石线的整体工艺并不造成影响,只涉及简单工艺流程的调整,因此不需要对金刚石线现存生产流程进行大规模升级改造,在工艺上节约了行业转换成本。

当前钨丝替代碳钢丝仍存在制约因素,主要是钨丝成本较高,钨丝金刚石线的价格基本是碳钢丝金刚石线的2-3倍左右,目前还不具有经济性。在薄片化进程加速的背景下,钨丝成本的控制是影响钨丝金刚石线未来发展的关键因素。

华经产业研究院对中国金刚石线行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国金刚石线行业市场深度分析及投资战略规划报告》。

✅大唐盛世是一站式金属3D打印服务平台,长年专注于金属3D打印的设计、定制加工、小批量生产及后工序处理,拥有多年精密零件金属3D打印成型经验,旗下的大型金属3D打印生产基地位于东莞大朗镇光辉高新产业园,上万平米的打印生产制造车间,50多台高精度金属3D打印设备,CNC加工中心、4轴加工中心、5轴加工中心、三轴加工中心、铣床、数控车床、三坐标、精雕机、电火花机、钻攻机等配套设备上百台,擅长小公差、复杂结构原型、高精密度的金属零件小批量生产。为新老用户提供钛合金3D打印、铝合金3D打印、不锈钢3D打印、模具钢3D打印等近百种金属3D打印加工服务及综合解决方案。通过我们3D打印加工的产品被广泛应用于机械、医疗、通讯、电子、电器、汽车、航空航天等各行各业。公司自成立以来始终坚持:为客户提供满意的产品和服务的基本质量方针,严格执行ISO9001质量管理体系,加强6S质量体系的内部实施,并且通过全体员工的共同努力,让每一位客户对我们的服务及产品质量都表示满意。金属3D打印定制就到大唐盛世!

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