一、金剛線行業市場概況
       金剛線是近年投產的新型切割工具， 它是由金剛石顆粒以一定的分布密度均勻地固著在高強度鋼線基體上而形成。以生產工藝劃分，金剛線可以分為電鍍金剛線和樹脂金剛線。
       金剛線主要用于光伏硅材料、藍寶石等硬脆材料切割，而該等材料的主要傳統切割方式為砂漿切割。因此，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。
       （1）金剛線切割對砂漿切割的替代情況
       硅的莫氏硬度為 6.5，藍寶石莫氏硬度為 9，因此，對硅、藍寶石等材料的物理加工工具的硬度有較高要求。硅材料、藍寶石的傳統切割工藝主要為砂漿切割，該工藝是以鋼線為基體，莫氏硬度為 9.5 的碳化硅（SiC）作為切割刃料，鋼線在高速運動過程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。金剛線切割技術是將莫氏硬度為 10 的金剛石顆粒以電鍍金屬沉積或者樹脂結合的方法固著于鋼線基體上， 鋼線的高速運動帶動金剛石以同樣的速度運動，直接產生切割能力。
       砂漿切割是游離磨料切割，其磨料（切割液和碳化硅混合形成的砂漿）隨著高速運動的切割線而“滾動-嵌入”切割線和硅材料之間達到切割效果。金剛線切割是固定磨料切割，是將磨料（金剛石顆粒）直接固著于切割線，并隨著高速運動的切割線直接劃過硅材料以達到切割效果。兩種切割技術對比如下圖所示：
       相較于傳統切割工藝，金剛線切割技術具有以下方面的優勢：
       ①切割效率高。切割效率高主要來源于其技術特點：第一，金剛線采用固定方式結合金剛石，相比砂漿線處于游離狀態的磨料，不僅參與磨削切割的金剛石更多（漏損少），而且減少了磨料之間的相互磨損。第二，金剛石硬度高，耐磨損能力強，從而切削和使用壽命更長。第三，金剛線固著的金剛石的運行速度與切割線一致，而游離狀態的砂漿運行速度低于切割線。
       ②材料損耗少、出片率高。切割線線徑越大造成切割時刀縫越大從而導致材料損耗越多，而切割線的線徑是裸線徑與磨料/刃料直徑之和。金剛線因切割能力強，其鍍層比切割液與碳化硅混合形成的砂漿要小薄，從而造成的刀縫損耗較小。另外，金剛線切割造成的損傷層小于砂漿線切割，有利于切割更薄的硅片。更細的線徑、更薄的切片有利于降低材料損耗，提高硅片的出片率。2015年的硅片厚度多為 180μm，砂漿切割的刀縫損耗大約為 150μm，金剛線切割的刀縫損耗約為 125μm，因此，金剛線切割能較大幅度提高出片率。
       ③環境污染較小。砂漿切割會產生大量晶硅切割廢砂漿，廢砂漿含碳化硅、聚乙二醇、硅粉和金屬粉末成分，環境威脅較大，其中部分粒徑小于 0.15μm的硅粉與水或潮濕空氣接觸時會快速反應并釋放出易燃氣體H2（氫氣）和熱量，如不進行妥善利用、處置會造成嚴重污染。金剛線使用水基磨削液（主要是水），有利于改善作業環境，同時簡化洗凈等后道加工程序。
       ④產品質量提升。金剛線切割減少了加工損傷層（deteriorated layer），而且精度保持穩定，產生 TTV小（總厚度變化,硅片表面特定測量點的最大值和最小值之差）。
       ⑤運營成本下降。金剛線切割的設備占用資本、空間占用、人力和電力占用均有下降，整個生產流程更加簡化，從而降低運營成本。
       正是因為有上述優勢，而且銷售價格最近幾年持續下降，金剛線切割對傳統砂漿切割的替代正在快速推進，尤其是單晶硅新增產能，基本是使用金剛線切割工藝。金剛線主要用于藍寶石開方和切片，硅芯切割，硅錠（含多晶硅錠、單晶硅錠）開方和截斷、硅切片等領域，各細分領域的替代程度存在一定差異。
       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。下圖為金剛線用于藍寶石切片：
       ②硅的開方和截斷市場，金剛線已成為主流切割工藝。硅的開方、截斷是指將成型多晶或單晶硅材料用物理方式切割形成長方體硅錠的過程。其中，單晶硅截斷、開方示意圖如下所示：
       硅的開方和截斷對加工精細程度要求較低，線痕等問題影響較小，因此金剛線切割技術相對于砂漿切割技術有較大競爭優勢。 金剛線切割技術與砂漿切割技術進行硅的開方、截斷的成本對比圖如下：
       ③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。 下圖為金剛線用于單晶硅切片。
       ④多晶硅切片市場，金剛線切割技術目前只有小規模使用。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。根據國際光伏技術路線圖（ITRPV）2016年報告，2015年金剛線切割工藝已在多晶硅切片市場得到小規模應用，并預測未來十年應用規模將逐步增長。
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，切割方面已有少量應用。
       （2）金剛線下游市場概況
       金剛線目前主要應用于光伏硅材料、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光伏行業切割用金剛線市場概況
       A、光伏行業發展概況
       作為新興產業，光伏行業近年來發展迅猛。全球光伏累計裝機容量由 2000年的 1,288MW增至 2015年的 229.3GW，年復合增長率達 41.26%； 全球光伏年新增裝機容量也保持較快增長趨勢， 由2000年的293MW增至2015年的50.6GW， 年復合增長率達40.98%。 下圖為2000-2015年全球新增裝機容量（單位：MW，即 106W，10-3GW）。
       但是，太陽能光伏發電裝機容量占發電總裝機容量的比重仍然較低，未來發展潛力仍較大。在一般情形（medium scenario）下，2016-2020年全球新增光伏裝機容量（單位：MW）仍保持較快增長（見下圖）。
       我國的光伏產業發展迅速，尤其是光伏產業鏈中下游環節擁有較大生產能力。根據CPIA（中國光伏行業協會）統計數據，2015年我國大陸硅片、電池片和組件產量約占全球總產量的78.05%、68.33%和76.92%。據國家能源局數據，我國2015年新增裝機容量15.13GW，約占全球新增裝機量的29.90%。我國已發展成為全球第一大光伏產品生產國及第一大光伏市場。
       B、光伏行業用金剛線市場概況
       第一，光伏行業的增長狀況直接影響金剛線的市場規模。據行業經驗估計，每片硅片（約4W）需耗用電鍍金剛線約 1.5米。
       第二，技術發展影響光伏硅材料用金剛線市場規模，主要體現在兩個方面： 一是金剛線對砂漿線的替代率提升。目前，方硅芯切割、硅材料的開方、截斷已基本實現技術替代，單晶硅切片正在逐步替代。多晶硅切片的替代進程已有較好的技術基礎，市場規模最大的單晶硅切片、多晶硅切片市場，金剛線的滲透率持續提升，從而使得金剛線的市場需求增速將快于硅切片市場本身的擴張。
       二是單晶技術路線份額將逐漸提升。目前，多晶電池產業化轉換效率達到18.3%， 已接近19%的理論值， 而目前主流 P型單晶電池轉換效率為 19%-19.5%，距離 22%的理論轉換效率還有較大提升空間，主流 N型單晶電池的低成本產業化空間潛力更大。此外，2015 年以來，單晶硅片價格下降迅速，與多晶硅片價差逐漸縮小，增強了單晶技術路線的競爭力。從2013年發展至今，國內產業化的高效單晶電池產品出貨量也明顯增多。根據國際光伏技術路線圖，未來全球單晶市場份額如下圖所示將逐步提升。
       單晶硅金剛線切片技術已經成熟，如隆基股份對中村超硬（nakamura）2016財務年度（2015年 4月 1日至 2016年 3月 31日，下同）的電鍍金剛線采購額約合人民幣 2.68 億元。因此，單晶硅市場份額的提升有利于拉動金剛線的市場需求。
       ②藍寶石切割用金剛線市場概況
       藍寶石產業鏈包括上游的長晶設備制造商、原材料及耗材提供商、藍寶石晶體生產企業，中游的藍寶石襯底生產企業、藍寶石窗口片（消費電子行業用于光學材料）生產企業，以及下游針對不同的應用行業進行深加工的制造企業。 在藍寶石切割領域，因藍寶石材料的硬度較大，傳統砂漿線及金剛石結合力較弱的樹脂金剛線都難以有效完成藍寶石的切割， 電鍍金剛線基本已完全替代傳統砂漿線。電鍍金剛線主要用于藍寶石襯底、窗口片的開方和切片等。根據經驗值，電鍍金剛線市場與下游藍寶石片耗用量直接相關，切割一片2英寸的藍寶石片需要耗用電鍍金剛線 2米。因此，藍寶石切割用電鍍金剛線市場的需求主要取決于藍寶石材料的市場需求。
       藍寶石的市場需求狀況主要取決于 LED 行業的藍寶石襯底材料需求和消費電子行業用光學藍寶石材料需求。YOLE 的數據顯示，2016 年約有 80%的藍寶石用于 LED襯底材料，其余 20%的藍寶石用于非襯底材料。
       因藍寶石行業近些年產能擴張較快，導致藍寶石價格近期出現較大幅度下降。目前，藍寶石襯底市場穩定增長，非藍寶石襯底市場處于探索發展階段，已有一定應用，但手機屏幕等用量大的市場尚未取得實質性突破。考慮到藍寶石具有硬度高、透紅外光等方面的優勢，其在消費電子產品上的應用仍有較大潛力。
       A、藍寶石襯底市場穩步增長
       藍寶石襯底的應用領域是 LED照明行業， 高亮度藍白光 LED襯底約 90%系由藍寶石材料制成，因此，藍寶石襯底市場的發展與 LED 照明行業的發展息息相關。
       近幾年，隨著 LED產品價格下跌以及政策扶持，LED照明市場的滲透率持續提升，2015年 LED照明產品國內市場份額達到 32%，比 2014年上升約 15個百分點。2015年LED用藍寶石量上升了 16%， 2015-2020年間，LED用藍寶石晶片的增長率可達到約28%。將不同直徑的藍寶石襯底片統一折算為 2英寸晶片，2008年-2020年每月需求量情況如下圖所示：
       B、非藍寶石襯底市場存在發展空間
       藍寶石材料當前主要用于 LED 行業，但其可廣泛用于消費電子產品、軍工產品、醫療植入品等，其中消費電子行業對藍寶石的需求潛力較大。當前消費電子產品對藍寶石需求主要有以下幾個主要方面： 一是部分手機產品的攝像頭鏡頭保護蓋與 Home鍵；二是部分智能可穿戴設備的窗口片（屏幕），如蘋果公司的AppleWatch 屏幕、Wellograph 公司推出的 Sapphire 健康手表屏幕等一些國際主流品牌的可穿戴電子設備采用藍寶石屏幕；三是部分高端手機的屏幕，目前已有部分應用， 如蘭博基尼Spyder手機、 LG與范思哲合作的 LGVersace Unique手機、華為 P7典藏版手機、樂視的樂 Max（藍寶石版）等。藍寶石具有硬度高、透紅外光等方面的優勢，在消費電子產品上的應用具有市場空間。
       （3）電鍍金剛線行業利潤水平變動趨勢及其原因
       最近年來，電鍍金剛線行業利潤水平變動趨勢是，行業利潤規模穩定增長，但利潤率（毛利率）有所下降。行業利潤規模增長主要是電鍍金剛線銷量快速增長所致。銷量的快速增長，一方面是光伏等下游行業發展較快、電鍍金剛線在單晶硅切割方面快速傳統工藝等因素導致需求快速增長， 另一方面是國內廠商的競爭力增強，逐步替代日本廠商。行業利潤率有所下降主要是國內金剛線市場競爭加劇等因素所致。其中，生產成本受生產工藝的進步、生產規模的擴大等因素影響，亦有所下降，從而一定程度上減輕了價格下降對行業利潤水平的不利影響，導致毛利率下降的幅度低于價格。
       當前，電鍍金剛線需求仍保持較快增長，毛利率雖然預計仍呈下降趨勢但一段時間內仍保持為較高水平， 因此， 電鍍金剛線行業的利潤規模仍將呈上升趨勢。
       二、包括金剛石砂輪在內的其他金剛石工具行業市場概況
       金剛石工具是指用結合劑把金剛石固結成一定形狀、結構、尺寸，并用于加工的工具產品。1955 年人造金剛石的首次合成成功為金剛石工具的制造及推廣奠定了基礎。金剛石磨料所具有的硬度高、抗壓強度高、耐磨性好等特性使得其成為加工硬脆非金屬材料及硬質合金的理想工具，廣泛用于玻璃、陶瓷、磁性材料、集成電路、寶石、石材、墻地磚、混凝土、耐火材料等加工。 我國金剛石工具制造行業起始于二十世紀七十年代。 隨著上游人造金剛石生產技術的日益成熟以及下游應用市場規模的擴大， 各地金剛石工具制造企業大量出現，其中不乏一些具有國際競爭實力的優勢企業。目前，我國企業已成為世界上重要的金剛石工具生產國、使用國和出口國之一，年產值超過百億元。但總體來說，我國金剛石工具制造市場競爭格局極為分散，技術門檻較低的產品市場競爭尤為激烈。
       金剛石砂輪是中央有通孔的圓形固結金剛石工具， 是一大類特定形狀的金剛石工具。其使用用途與金剛石工具類似，主要用于玻璃、陶瓷、鐵氧體、半導體材料等硬脆性材料和硬質合金材料的加工。 隨著非金屬硬脆材料應用的拓展及人造金剛石品級的提升，金剛石砂輪使用范圍有望進一步拓展。
       金剛石砂輪的用途廣泛，不同廠商的產品可能定位為某些特定行業使用。（1）磁性材料用金剛石砂輪 磁性材料是工業與信息化發展的基礎性材料， 主要包括永磁材料和軟磁材料等。磁性材料的硬度高、性脆、忌溫度驟變，機械加工存在一定難度。隨著磁性材料應用的發展，其加工精度、加工技術的要求也越來越高。因此，使用金剛石砂輪磨削磁性材料已被眾多廠商所接受。目前，全球已在稀土永磁材料、永磁鐵氧體、非晶軟磁材料、軟磁鐵氧體生產及應用技術等領域形成龐大的產業群，其中僅永磁材料的年度市場銷售額就已經超過100億美元。中國是磁性材料生產大國， 產量居世界第一。 目前我國磁性材料用金剛石砂輪市場基本由國內企業占據，但是一些高端產品還是依賴進口， 因此未來磁性材料用金剛石砂輪的發展空間將主要集中于高性能產品。
       （2）集成電路用金剛石砂輪
       集成電路（IC）是現代信息產業的核心，是支撐經濟社會發展和保障國家安全的戰略性、基礎性和先導性產業。根據 2014年 6月國務院印發的《國家集成電路產業發展推進綱要》，到 2015年，集成電路產業銷售收入超過3500億元；到 2020年，全行業銷售收入年均增速超過 20%，企業可持續發展能力大幅增強；到 2030 年，集成電路產業鏈主要環節達到國際先進水平，一批企業進入國際第一梯隊，實現跨越發展。因此，我國集成電路產業發展空間巨大。
       硅是集成電路（IC）行業的基礎材料，目前90%的集成電路器件都是以硅為基本原材料制造。因此，隨著我國集成電路行業的高速增長，集成電路用硅材料加工市場空間大。
       集成電路硅材料加工過程中的多個環節、多個工序需要使用金剛石砂輪，如晶錠截切整圓、硅片切割、CMP拋光墊的修整、硅片倒角、背面減薄等，因而集成電路用金剛石砂輪的市場空間相當大。 但目前我國集成電路產業鏈中所使用金剛石砂輪大多由日本、美國、臺灣企業生產，國內相關金剛石砂輪無論是工藝技術、產品質量都與先進地區產品有較大差距。
       （3）金剛石砂輪行業利潤水平的變動趨勢及其原因
       國內金剛石砂輪行業利潤水平分化較為明顯，主要有兩方面的原因，一是金剛石砂輪行業總體集中度較低， 競爭較充分， 另一方面是部分下游行業發展趨緩。大量服務于傳統應用領域的金剛石砂輪生產企業缺乏自主研發能力， 主要定位低端市場，依靠壓低產品價格以獲取市場空間和利潤，其利潤水平相對較低。少數具有自主研發能力和品牌優勢的金剛石砂輪生產企業，依靠技術、品牌等優勢，通過研發中高端產品實現進口替代，從而獲取較高的利潤水平。
       目前傳統石材、墻地磚、耐火材料等傳統領域使用國產金剛石砂輪已有較長時間，利潤率較低，而集成電路硅材料、光伏硅材料、汽車制造等新興精密加工應用領域使用的金剛石砂輪主要依靠進口， 產品價格一直居高不下， 利潤空間大。隨著國內生產企業的研發能力及生產工藝技術水平的不斷提高， 新興應用領域金剛石砂輪制品的國產化程度逐步提高， 專業服務于該等領域的廠商的利潤將保持較高水平。