金刚石线规模应用于蓝宝石切割始于 2007 年,而应用于晶体硅片的切割2010 年才刚刚开始。单晶硅棒由于原料纯度要求更高,材料的物理特性,更有利于切割薄硅片,故自 2015 年起,为数不多的几家行业代表首先采用了金刚石线切单晶硅,截止目前,单晶硅的主要生产商已普遍采用金刚石线切单晶硅;在多晶硅硅棒的锯切加工领域,2015 年以前主要采用砂浆钢线切割技术,随着一些行业先驱如阿特斯太阳能光电(苏州)有限公司宣布已经解决了金刚石线应用于多晶硅切割的硅片表面制绒问题,已经从技术层面扫除了金刚石线应用于多晶硅切片的障碍。
硅片切割领域,在过去的十几年内工艺几乎未发生变化,随着产业规模的扩张以及成本增长的压力,降低成本、提高生产效率、控制碳化硅对环境的损害,成为了制约光伏产业发展的瓶颈,使得业内不得不开始寻求新的硅切片技术——金刚石线切割技术。
相比游离式切割技术,金刚石线切割有三大关键优势:其切割速度可以快 2-3 倍,提升了机器生产率超过1.5 倍;不使用昂贵且难以处理的砂浆;单片耗材远远降低,可以迅速减少切割成本约 0.10 美元/片。美国的 MEMC、中国的中环、隆基、中国台湾的友达等,在仅 2-3 年内先后在金刚石线规模应用于单晶硅的切割取得成功,并从根本上解决了从制绒到电池片再到模组等所有配套工艺问题,彻底替代了运行十几年的砂浆工艺,为光伏发电成本降低、为金刚石线制造行业的繁荣开辟了一片未来。
金刚石线除主要应于蓝宝石和晶体硅片切割外,近年来,随着下游新材料应用的不断创新,金刚石线切割应用的种类与范围亦在扩大。在消费电子领域,氧化锆陶瓷已开始规模应用于指纹识别模组贴片,以及智能手机背板。氧化锆陶瓷背板对金属背板的补充甚至替代,为金刚石线大规模应用于陶瓷切割创造了新的市场机会。
中国已经是全球最大的光伏制造和蓝宝石加工基地,随着光伏制造和蓝宝石加工产能逐步向中国集中以及中国范围内金刚石线制造和应用技术的不断成熟,金刚石线切割作为传统切割工艺的替代,正处快速成长期。市场需求的快速增长正在刺激和加速中国金刚石线制造行业的发展。
国内,现在所有大型的硅片制造商都在以不同产能试用金刚石线技术,但几乎是到了 2014 年才有公司进行商业化运行,关键影响因素是:(1)金刚石线的经济性直到近期才展现出来;(2)改用金刚石线需要重大翻新,大部分情况下需要更换切片机及清洗和刻蚀设备,换机成本高。
2014-2015年,中环光伏、卡姆丹克、隆基股份、台湾友达的金刚石线切单晶硅片的规模应用,正式开启了光伏太阳能行业对金刚石线巨大需求的新纪元。
随着金刚石线市场价格近年来的下调,金刚石线在硅片切割行业快速得到大量的应用,金刚石线生产所投入的研发及大量固定资产得到了消化。一段时期内,金刚石线的综合毛利率仍会维持在一个相对较高的水准。
金刚石线切割机切割工艺已经在日本 90%以上用户普及使用,在欧美 20%以上用户使用。目前,全球金刚石线生产厂家主要集中在日本、德国、台湾等国家或地区,以日本旭金属工业株式会社(Asahi)、日本联合材料株式会社(ALMT)、瑞士梅耶博格(DMT)为代表的企业占据了国际市场大部分份额。同时,国外企业设备较为先进,研发能力强,在技术水平上处于领先地位。
2009年以后,经过技术引进及自主研发,我国部分硬脆材料切割工具生产企业逐步掌握金刚石线的关键技术,国内金刚石线制造企业与国际巨头在技术、产品上的差距逐步减小,部分产品已可以完全替代进口,在国内市场的份额不断提升。国内金刚石线生产企业,除岱勒、南京三超等公司实现规模量产外,其他公司都还处于研发或小批量市场推广的阶段。在高端金刚石线应用领域,我国金刚石线厂商正在逐步占据国外行业内领先企业的市场份额。根据《株式会社中村超硬 2016 年 3 月期决算说明会》(2016年 5月 23 日)显示,2015 年开始,中国企业金刚石线开始替代 80um 的日本产品,市场份额快速增加。2016 年,80um 金刚石线中国市场份额占有率已超过日本产品,竞争激烈,市场价格下行,中国企业产品开始向 70um 升级,同期日本企业60um 金刚石线开始批量销售。
目前,中国金刚石线行业的基本竞争格局是:国产品牌与日本品牌共同占有蓝宝石切割用金刚石线市场份额,日本品牌优势正在弱化,岱勒新材是这一领域市场占有率最高的公司。单晶硅切片用金刚石线国产品牌发展很不平衡,杨凌美畅、南京三超、长沙岱勒等企业已占有一些国内市场份额,其它制造公司刚进入行业却不得不在国际一流品牌与国内优势品牌夹缝中求生存,这些企业如不快速稳定质量、提升性能,将在规模化竞争中被市场淘汰。
中国已经是 LED 和太阳能光伏的全球制造中心,金刚石线的需求巨大,国产品牌的快速成长是优化行业竞争环境,推动相关产业发展的动力源。

