(一)金剛線切割行業概況
金剛(石)線是當下國內硬質材料的主流切割用材。金剛線是金剛石切割線的簡稱,還被稱為之位鉆石切割線或者鉆石線。工業上許多硬質材料都是用切割鋼線或者更高質量的金鋼線來切割的,比如光伏領域的多晶硅切片,單晶硅,晶棒,藍寶石,磁性材料,陶瓷材料。由于具備效率高,成本低,低 TTV,無污染等諸多優點,近年來正在逐漸代替國內傳統的砂漿切割手段,并且替代速度逐年升高。因此,分析金剛線行業的市場空間主要取決于兩個因素:
一是金剛線對傳統砂漿切割的替代程度。
二是光伏行業、藍寶石行業的發展狀況。
一、金剛線對傳統砂漿切割的替代程度
(1)金剛線切割技術的優勢
(2)替代程度分析
1、藍寶石開方、切片市場,金剛線切割已基本替代傳統切割技術
金剛線較早應用于藍寶石加工,主要原因是藍寶石的硬度僅次于金剛石,對切割加工工具的硬度要求極高。金剛線以硬度最高的金剛石作為切割磨料,因此在藍寶石切割 市場有不可替代的高效、經濟優勢。
2、單晶硅和多晶硅
A、單晶硅切片市場,金剛線正在快速替代傳統切割工藝
金剛線用于切割單晶硅有提高切割效率、降低材料損耗、增加出片率、減少污染等優點,因此正快速替代傳統切割工藝。據ITRPV預測,2018年之后,在單晶硅切片市場,金剛線切割工藝的市場滲透率(當前市場需求/潛在市場需求)將超過70%。單晶硅龍頭企業隆基股份已經在全廠范圍內應用金剛線切片技術。
B、多晶硅切片市場,全面向金剛線切割技術轉換且轉換進度超出行業原來預期
多晶硅切割使用金剛線主要有兩個技術問題:一是鑄錠晶體的異質節點會導致斷線的問題,二是金剛線切割的損傷層比較淺,使得傳統的HF/HNO3制絨技術不能產生良好的光學 性能。目前,保利協鑫等多晶行業龍頭企業已通過黑硅等技術手段較大程度上的克服了上述問題,并推出了相關金剛線切割的多晶硅片產品。2017年,太陽能多晶硅切割方式全面向金剛石線切割方式轉換,并且轉換進度超出行業原來預期。
綜上所述,金剛線因其切割效率、材料損耗、環境保護、產品質量、運營成本等方面的優勢,已在藍寶石開方和切片,方硅芯切割等領域基本替代傳統切割技術;在硅開方和截斷市場已發展成為主流工藝;在單晶硅切片等市場正在快速替代傳統切割技術;在多晶硅切片領域當前已有一定技術突破,隨著技術進步,預計未來幾年滲透率會逐步提高。
二、下游光伏行業、藍寶石行業發展狀況
金剛線目前主要應用于硅材料、藍寶石材料切割領域,另外在磁性材料切割方面已有少量應用。
(1)光伏產業急速增長帶來行業快速成長
目前,國內約 80%的金剛石切割線通過下游硅片生產廠商進入光伏行業,尤其是在掃除技術壁壘后,硅片切割用金剛石線的溢價能力得到提升,是行業需求彈性的核心。而我國前十大硅片企業產能占全國總產能的 70%以上,下游行業集中度較高,客戶粘性強。
根據光伏業協會的數據, 2017 年金剛線在單晶硅的滲透率已達到 100%,在多晶硅的滲透率為 35%,未來金剛線在光伏領域的增長主要來自于三方面:
1)光伏市場新增裝機容量的提升;
2)單晶硅在硅片市場中占比的提升;
3)金剛線在多晶硅滲透率的提升。
全球光伏市場強勁增長,中國占據半壁江山。 2017 年,全球光伏市場新增裝機容量達到 102GW,同比增長超過37%,累計光伏容量達到 405GW。 2017 年我國新增光伏電站規模為 52.83GW,同比增長超過 53.6%,其中新增分布式光伏電站裝機已超 19GW,同比超過 360%,超前五年分布式光伏總裝機量,在新增裝機量占比超過 36%。
單晶硅:未來金剛線需求主要來自單晶硅在硅片中市占率的提升
根據 CPIA 的數據,單晶硅 2017 年在硅片市場中的市占率為 31%,金剛線切占比達到 100%,所以單晶硅片金剛線的發展未來主要來自于單晶硅在硅片中市占率的提升。 根據《中國光伏產業發展路線圖》(2017 年版)的數據,到 2020 年單晶硅的市占率將達到 46%, 2025 年市占率將超過 50%。
未來單晶替代多晶趨勢明顯且可持續的原因主要有:
1)目前單晶多晶成本差距縮小,且單晶仍有下降空間。最新數據顯示,多晶硅片(156mm×156mm)現貨周平均價為 0.6 美元/片,單晶硅片(156mm×156mm)現貨周平均價為 0.69 美元/片,二者差距不斷縮小。
2)效率方面,單晶硅電池轉換效率及單晶硅電站發電效率均更高。 單晶硅電池轉換效率 2017 年達到21.3%,其中P-PERC 最高轉換效率不斷突破,晶科的最高轉換效率達到23.45%,隆基達到22.7%。相比之下,高于多晶硅的轉換效率19.2%。且單晶硅電站發電效率高,根據產業信息網的數據,25 年的生命周期內,單晶硅電站的實際發電量比多晶硅電站的發電量多大約6%。
多晶硅:未來金剛線需求主要來自在多晶硅中滲透率的提升
目前多晶硅在硅片市場中市占率高,但多數仍為砂漿線切割,金剛線切割的滲透率較低。 根據 CPIA 的數據,多晶硅 2017 年在硅片市場中的市占率達到 69%,金剛線切占比僅為 35%,所以多晶硅片金剛線的發展未來主要來自于金剛線在多晶硅片中滲透率的提升。
2015 年以前,金剛線切割多晶硅主要存在兩大難點:
1)鑄錠晶體中存在的硬點可能會在切割過程中造成斷線;
2)損傷層淺,難以沿用現行酸性濕法制絨技術制備減反射絨面,硅片表面反射率偏高。
技術升級,金剛線切多晶的反射率問題已基本解決。 隨著多晶硅錠雜質控制技術提升,斷線問題可以得到解決,黑硅技術+金剛石線切割兩項技術解決硅片的絨面難題,既能提升電池轉化效率又能降低電池成本。相比之前的砂線切割,金剛線切多晶機臺生產效率提升 50%以上,單位硅耗降低 20%以上,垂直制造成本可降低 26%以上,是近年來最重要的降本措施。
龍頭廠商金剛線切多晶產能占比達到 80%-90%,多晶硅金剛線滲透率正在快速提升。 2017 年底保利協鑫金剛線切硅片產能占比達到80%-90%,預計2018 年將實現100%。根據《中國光伏產業發展路線圖》(2017 年版)的數據,2017 年金剛線在多晶硅中的滲透率已達到35%,預計2018 年金剛線滲透率將達到85%,2019 年達到95%,2020年將實現100%,全球對應切多晶金剛線空間4331 萬公里,中國對應切多晶金剛線空間1772 萬公里。
(2)藍寶石切割市場
在藍寶石切割領域,因為藍寶石莫氏硬度較大,傳統的砂漿切割和樹脂金剛線的切割力度都不足以對藍寶石完成有效切割。目前電鍍金剛線已經基本完全代替傳統砂漿切割。電鍍金剛線主要用于藍寶石的襯底和開方切片。藍寶石切割用的電鍍金剛線的需求主要取決于藍寶石材料的市場需求。藍寶石材料的市場需求主要取決于 LED 市場的需求。中商產業研究院發布的《2016-2021 年中國 led 驅動電源市場前景及投資發展戰略研究報告》隨著全球能源危機的加劇、居民環保意識的增強以及 LED 照明技術進步和成本下降,預計未來幾年 LED 照明行業仍將保持持續較快的增長速度,至 2020 年,全球 LED 照明燈具市場規模將超過 700 億美元, 2015-2020 年年均復合增長率接近 30%。
(二)國內市場核心企業
目前全球電鍍金剛線的行業格局主要被日本壟斷,代表企業旭金剛石(AsahiDiamond),中村硬超(nakamura)。中國本土企業在2016年以前或許處于追趕的位置,但從今年的情況來看,除了質量穩定性尚部分有差距之外,其他環節已經基本拉平,而且產品價格有明確優勢,其實相當多的下游單晶企業目前已經大范圍地在使用國產金剛線進行生產, 而且日韓企業擴產節奏較國內企業較慢,無法跟上這兩年國內光伏企業的擴產規模。
國內技術成熟的企業我們將其分為三個梯隊, 第一梯隊岱勒新材、南京三超和東尼電子, 這是國內市場份額較高,同時下游客戶認可度也最廣的幾家優秀企業,而且在2017年完成上市后,都獲得了充分的資金投入再擴張,2018的市場份額的成長會更加明確。第二梯隊包括豫金剛石、楊凌美暢,這些公司擁有相當規模的金剛線產能,同時具備一定程度客戶資源,在一些區域有客戶先發優勢,但總體銷售量和客戶覆蓋比第一梯隊略少, 最近兩年的產能增量也沒有第一梯隊那么明確。第三梯隊以恒星科技、黃河旋風、易成新能、瑞翌新材等原超硬材料、線料、刃料的公司為代表,這些公司通過產業鏈延伸拓展至金剛線領域,但目前總產能較小,市場份額也相對較低,一些企業經營方向是樹脂金剛線, 相對于電鍍金剛線目前競爭不占優勢, 而且部分企業還有一些其他業務包袱。 我們接下來會對目前業內的核心公司做一個簡要的歸納:
國內企業中楊凌美暢、 東尼電子、三超新材、岱勒新材 2016 年價格大約 200-270 左右,其中岱勒新材 2017 年上半年產品價格同比下降約 23%,據此計算, 2017 年國內企業價格預期介于 150-200 元/公里之間;以旭金剛石、中村超硬為代表的國外企業產品價格高達 280 元/公里,價格優勢顯著。
成本控制得當,提升國內企業競爭力。隨著生產技術提高,國內企業的量產,競爭加劇, 產品價格不斷下降。未來隨著國內企業產能不斷擴大,產品價格下降或將成趨勢,優秀成本控制企業有望脫穎而出。根據我們的統計,國內企業產品毛利率 50%左右,比如岱勒新材產品毛利率達到 46%、凈利率維持22%。國外企業中, 旭金剛石金剛線收入近幾年持續下降,競爭力不斷降低;中村超硬近幾年金剛線業務業績大幅波動,業務凈利率振幅巨大,成本管控能力受限,可以看出在金剛線領域其競爭力弱于國內企業。