经过长足发展，碳钢金刚线线径已演进到了35μm，已然逼近极限，要继续向35um以下的线径探索，需要涉及母线材料的转换。而钨丝作为一种新型材质，具备韧性高、可加工极细、切割性能好等优势，具备更大的细线化空间。
金刚线是光伏降本关键举措之一，钨丝母线有更大的细线化空间。金刚线细线化能够带来等量硅棒的出片量提升，从而降低单片硅耗。随着硅料价格高企、硅片向大尺寸化和薄片化演进，细线化已成为金刚线未来的长期发展趋势。经过长足发展，碳钢金刚线线径已演进到了35μm，已然逼近极限，要继续向35um以下的线径探索，需要涉及母线材料的转换。而钨丝作为一种新型材质，具备韧性高、可加工极细、切割性能好等优势，具备更大的细线化空间，头部厂商已经在进行相关的研究和使用，目前受制于钨丝供应量较少以及价格较高，钨丝金刚线的应用还相对较少，经过时间和技术验证后渗透率有望提升。
当前钨基金刚线具备经济性，加速钨丝母线渗透。我们测算了在当前约260元/kg的硅料价格下，由碳钢金刚线切换成钨基金刚线所产生边际收益与边际成本。我们理论上的测算结果显示，在260元/kg的硅料价格以及钨丝母线价格是碳钢母线价格的4-5倍时，32um的钨基金刚线相比于38um的碳钢丝金刚线而言初步具备性价比，使单片净收益提升约0.005元/W，具有一定的提升效果；随着钨丝产能释放和成本的下降，性价比未来有望上升，敏感性分析的结果显示，钨基金刚线的经济性具有一定的韧性，当钨基金刚线价格不变、硅料价格位于190元/kg之上时，或是硅料价格保持260元/kg且钨丝成本涨幅不高于20%时，32um钨基金刚线比38um碳钢金刚线具备一定的性价比。
细线化持续推进，钨丝金刚线渗透率有望提升。在硅料价格较高的背景下，下游硅片厂对细线化的推进持续推动钨丝金刚线的相关研发和使用，而金刚线厂商在设备和产线上的转换成本较低，毛利率维持在较高水平。对上游钨丝厂商而言，光伏用钨丝领域是全新的增量应用市场，有可能带来可观的需求空间。
当下钨基金刚线相比高碳钢丝金刚线理论上具备一定的优势，随着技术进步和钨丝产能的逐步释放，有望形成规模化批量应用，上游钨丝环节+中游率先切入钨基金刚线的厂商将受益。
钨丝产能建设不及预期；钨丝原材料价格波动；工艺改进不及预期；硅料价格大幅下降的风险。
一、金刚线细线化是降本关键，钨丝母线优势明显
（一）金刚线：光伏硅片切割的“利器”
金刚线是一种线形超硬材料切割工具，结构包括母线基体、镍镀层、金刚石微粉颗粒，主要生产工艺流程为：用电镀的方法在钢线基体上沉积一层金属镍，金属镍层内包裹有金刚石颗粒，使金刚石颗粒固结在钢线基体上。
金刚石线下游应用于光伏领域的需求占比超过90%。可用于硅棒截断、硅锭开方、硅片切割。金刚线切割的原理为，金刚线压在硅材料表面，固结在钢线基体上的金刚石颗粒在钢线带动下快速移动，产生磨削效果，磨去部分硅料，形成“刀缝”，从而达到切割的目的。
金刚线细线化进展较快，主要企业目前已实现量产的金刚线母线主流直径范围在36~40um，线径35um以下的产品仍在小批量试验或储备当中。
（二）硅耗降本的关键，细线化趋势确定
金刚线在光伏产业链中作为硅片生产的辅材，位于产业链上游，其技术性能直接影响硅片的质量及光伏组件的制造成本，是光伏企业降本的核心技术环节。
单晶硅片的成本主要包括三个部分：（1）硅料环节:主要为硅料采购成本（55%）；（2）拉棒环节：主要包括耗材（坩埚、热场系统、氩气等，占比合计10.8%）、电力（4.95%）、设备折旧（3.6%）以及其他成本（2.7%）；（3）切片环节：主要包括耗材（开方线、金刚线、切割液等，占比合计11.5%）、电力（4.95%）、设备折旧（3.6%）、人工以及其他成本（1.8%）。
从不同环节的成本构成，可总结出硅片主要的降本路径：（1）降低硅料成本：当前硅料价格处于高位，企业一般通过长单锁定硅料。但硅料成本在硅片环节中占比较高，达55%以上，属于较为刚性的部分，更有效的降本方式为通过硅片薄片化、金刚线细线化等来摊薄单片硅耗；（2）降低非硅成本（拉棒环节和切片环节）：降低单晶炉、截断机、开方机等设备折旧成本，热场系统、金刚线等耗材成本，以及电耗成本等，可通过规模效应、技术改善、提升自动化程度等手段实现。过去降本更多降的是非硅成本，但随着时间推移，非硅成本的降本空间越来越有限，隆基2021年的非硅成本同比仅降低了7%。可以预计，未来降低硅料成本的技术手段的重要性将愈发凸显。
硅片的切割方式变革，对于光伏产业链降本具有重要意义。硅片切割方式能够影响硅料损耗、切片效率、硅片质量等。至今，晶体硅切割技术的发展已历经了内圆锯切割——游离磨料砂浆切割——金刚石线切割的技术升级路线，每次改进都带来了原材料利用率、切割效率的提升和硅片单位切割成本的降低。金刚线在2014-15年实现国产化后，在2019年已完全替代砂浆切割，成为当前主流的切割工艺。相比于传统的砂浆切割，金刚石线具有线耗成本低（降低非硅成本）和线径更细（降低硅料成本）等巨大优势，每片切割成本可降低0.5-0.8元。
细线化是金刚线的长期发展趋势。金刚线在光伏切片应用领域经历了10年发展历程，目前在单晶切片和多晶切片的渗透率都达到了100%。金刚线渗透率提升的动力主要来自两个方面：一是国产化和规模化生产所带来的价格快速下降，使得金刚线得以大规模运用推广；二是细线化带来的出片量提升，从而降低单片硅耗，导致下游需求快速增长。随着硅料价格高企、硅片向大尺寸化和薄片化演进，细线化已成为金刚线未来的长期发展趋势。
（三）新一轮细线化变革，钨丝母线有望加速渗透
高碳钢丝细线化接近极限，钨丝有望替代母线开启新一轮迭代升级。金刚线的总线径等于母线线径（>30um）+金刚石微粉直径（15±5um），细线化主要以缩小母线线径为主，后文如无特别注明，我们所提到的金刚线线径一般都指母线线径。之前，主流金刚线厂一直使用高碳钢丝作为母线。经过长足发展，碳钢金刚线线径已演进到了35μm，已然逼近极限，要继续向35um以下的线径探索，需要涉及母线材料的转换。而钨丝作为一种新型材质，具备韧性高、可加工极细、切割性能好等优势，具备更大的细线化空间。因此，光伏切割用钨丝的替代趋势已越来越明显。
硅料亟需降本+硅片薄片化大尺寸化，双轮驱动钨丝母线的应用渗透。从短期来看，当前硅料价格较高，占硅片成本比重越来越大，而金刚线越细，切割硅棒时产生的硅料损耗就越少。尽管钨丝成本高于碳钢丝，但在硅料价格贵的情况下仍然具有更高性价比；从长期来看，钨丝替代趋势与硅片的大尺寸化和薄片化趋势是相辅相成、顺势而为的。薄片化意味着碎片率上升，而相同切割工艺下，线径更细的钨丝在切割加工时对硅片的表面损伤更小，能够带来良品率上升。大尺寸化则对金刚线的切割能力、抗拉强度有更高要求，钨丝抗拉强度高、断线率低，能够跟随硅片大尺寸化的发展趋势。
二、纵观硅片产业链，展望钨丝母线渗透
（一）下游硅片厂：当前硅价下，钨基金刚线切片具备经济性
对硅片厂而言，钨丝母线的经济性取决于硅料价格和钨丝成本。钨基金刚线能否得到大规模推广，最首要的决定因素在于下游硅片厂使用钨基金刚线切割硅片的经济性。如果钨基金刚线切割过程中节省的硅料损耗能够覆盖钨丝本身较高的成本，那么下游硅片厂就有动力用钨基金刚线替代钢丝金刚线。因此，钨基金刚线的经济性主要取决于硅料价格和钨丝成本。当前硅料价格处于高位，整体价格区间大致在240~270元/kg之间。
为此，我们测算了在当前硅片价格下，由碳钢金刚线切换成钨基金刚线所产生边际收益与边际成本。
钨基金刚线带来的边际收益：钨基金刚线由于具备更细的线径，减少了切割槽距（槽距=硅片厚度+金刚线线径+振动损耗+误差范围），因此能提高单kg硅棒的出片量，相当于减少了单位硅料损耗。因此，使用钨基金刚线带来的边际收益即硅片价格*增加的出片量。线径越细，硅片越薄，硅片价格越贵，都能带来收入端的上升。
钨基金刚线带来的边际成本：一方面，钨丝成本较贵：根据岱勒新材公告，碳钢母线价格在7-10元公里，我们取8元/公里作为碳钢母线成本，同时钨丝成本是碳钢丝的4-5倍，则钨丝母线成本约为*4.5=36元/公里。根据岱勒新材公告，38um的碳钢丝金刚线价格在40元/公里左右，则金刚线在母线成本之上的成本和毛利加成约为40-8=32元/公里；假设成本和毛利加成不变，则钨基金刚线价格大约为36+32=68元/公里。
另一方面，随着金刚线线径的减小，切割力也会相应下降，因此切割等量的硅棒时线耗会增加。根据美畅股份招股书引用的中国能源报数据，2017年平均线径65um的金刚线对应的单GW线耗为37.5万公里，而公司公告显示38um碳钢丝金刚线对应的单GW线耗为50万公里左右，我们假设耗用量是线性变化的，则同一材质金刚线母线线径每减少1um，单GW耗用量大约增加0.5万公里。同时，由于钨丝破断力较强，与同等线径的碳钢丝相比，理论上线耗要低5-10%左右。综合考虑以上两个因素，我们假设钨丝母线线径相比38um高碳钢丝线径每减少1um，单GW耗用量的变化为（50+（线径差距）*0.5*）*90%。
以切割1kg硅棒，尺寸182mm、厚度160um的硅片为例，我们分别测算了38um的高碳钢丝金刚线和钨基金刚线的切割硅耗和切割成本，测算结果如下表：
可以看到，在260元/kg的硅料价格下，32um的钨基金刚线相比于38um的碳钢丝金刚线而言具备性价比，能够使单片净收益提升0.035元左右，换算成单瓦净收益则提升0.005元左右。
为了分析钨基金刚线性价比的弹性，我们首先对不同的硅料价格和钨丝成本进行了测算结果的敏感性分析。令以上模型中的其他参数不变，仅改变硅料价格或钨丝成本，单变量敏感性分析的结果显示，当钨基金刚线价格不变、硅料价格位于190元/kg之上时，或是硅料价格不变、钨丝成本涨幅不高于20%时，32um钨基金刚线相比38um碳钢金刚线仍然具有一定的性价比。
从双变量敏感性分析的结果来看，在250元/kg的硅料价格下，只要32um钨基金刚线价格涨幅低于10%（价格75元/km）便能具备经济性（相比38um碳钢金刚线）；当硅料价格下降至160元/kg时，只要32um钨基金刚线价格下降10%便具备经济性。
进一步看未来钨基金刚线细线化可能带来的降本空间。敏感性测算结果显示，当硅料价格位于230元/kg及以上时，使用33um即以下的钨丝母线相比较38um的碳钢丝而言具备经济性；当硅料价格位于190元/kg及以上时，使用32um以下的钨丝母线具备经济性；当钨丝母线线径降到30um以下时，经济性较高。
（二）中游金刚线厂：设备转换成本低，毛利率可控
金刚线厂从钢丝切换成钨丝的最大动力来自于下游硅片厂对钨基金刚线的需求。当前，美畅股份、岱勒新材、高测股份、三超新材等多家金刚线企业已开展钨基金刚线的相关技术研发与客户验证。高测股份自2019年开始对钨丝原材料进行技术储备，现在已经掌握了钨丝电镀生产技术的应用。2021年，美畅股份开始了钨丝母线的研究，并取得了相关技术储备。2021年下半年，岱勒新材以钨丝替代碳钢丝作为母线的金刚线产品已成功开发并批量应用于客户，公司已小批量试验的钨丝线为30μm。
此外，还有两个因素可能影响金刚线厂用钨丝替代钢丝的动力：其一是设备和产能的转换，其二是钨基金刚线的毛利率相比钢丝金刚线是否有所降低。
首先，金刚线厂从碳钢母线切换到钨丝母线的设备转换成本较低。将钨丝或碳钢丝在电镀上砂制成金刚线的工艺流程相同，可以实现设备共用。若金刚线厂直接对外采购母线，则设备不需要更换；若金刚线厂自制母线（美畅股份），则在钨丝拉拔环节与碳钢丝有所不同，仅需要更换拉丝设备。
其次，只要成本控制得当，钨基金刚线毛利率有望维持在较高水平。母线材质切换为钨丝后，由于钨丝成本较贵，且金刚线成本结构中原材料占比较高，厂商毛利率可能会有一定程度下降。但金刚线环节本身毛利率水平较高，2021年行业平均毛利率33.55%。总体上，只要厂商对制造环节和产品设计环节的成本采取有效控制措施，依然能够将毛利率保持在较高的水平。例如，在面临母线、金刚砂成本上涨压力时，美畅股份一方面在制造环节通过多线机改造、加快机台线速等措施，提升了生产效率；另外在产品设计环节利用技术储备方面的优势，进行工艺配方调整以降低材料消耗，从而有效地将毛利率维持在较高水平。
我们简单测算了钨基金刚线可能的毛利率水平。沿用前文的数据和假设，钢丝金刚线价格40元/km；钨基金刚线价格68元/km。根据美畅股份年报，碳钢金刚线单位成本约17元/km，则碳钢金刚线的单位毛利约为40-17=23元/km。由于光伏用细钨丝产能尚未完全落地，且当前钨基金刚线具备较高性价比，预计未来两年内钨丝母线都会处于供不应求的状态，我们在碳钢金刚线毛利水平的基础上给予钨基金刚线毛利水平一定的溢价加成，假设毛利溢价为5%/10%/15%/20%，则对应的钨基金刚线毛利率水平分别为35.5%/37.2%/38.9%/40.5%。
（三）上游钨丝厂：光伏应用领域打开增量，需求空间广阔
随着钨丝厂商产能释放，未来钨丝价格可能降低，钨基金刚线性价比将进一步凸显。当前光伏用钨丝由于产能紧张，处于供不应求的状态。
钨丝最主要的应用领域是照明，需求较为单一集中，且附加值较低。绝大部分钨丝用于制作各种白炽灯和卤钨灯的灯丝以及气体放电灯电极，少量用作高温炉的发热材料、电子管的热子和复合材料的加强筋等。一旦钨丝能够成功在光伏金刚线领域批量推广，则能够为钨丝厂商迅速打开新的增量市场空间。
我们通过以下根据和假设测算光伏用金刚线和钨丝母线的市场空间：
（1）全球光伏装机容量的预测数值来自CPIA，单GW硅片线耗沿用前文的测算与假设，金刚线历史单价数据来自上市公司年报，并假设未来四年按照每年10%的速度下降；
（2）假设未来四年钨丝母线的渗透率为10%/30%/50%/70%，对应测算出钨丝母线每年的需求量；
（3）钨丝母线供给量的预测数值来自厦门钨业和中钨高新公告的扩产项目及建设期；
（4）钨丝母线单价沿用前文假设，并假设未来四年按照每年10%的速度下降。
测算结果显示，2022-2025年金刚线需求量可达到1.47/1.77/2.02/2.28亿公里，市场空间57/62/64/65亿元；对应的钨丝母线需求量为0.15/0.53/1.00/1.59亿公里，市场空间5.29/17.16/29.39/41.83亿元，增速显著超过金刚线，需求较为旺盛。由于两大钨丝龙头产能释放需要一定周期，预计市场将出现供给缺口。
金刚线的工艺革新是光伏产业链降本的关键。经我们测算，在当前硅料价格处于高位的情况下，32um钨基金刚线相比38um高碳钢丝金刚线具备经济性，有望拉动下游硅片厂的需求，进而推动中游金刚线厂商实现工艺设备向钨基金刚线的拓展；而金刚线厂商在设备和产线上的转换成本较低，且有望将毛利率维持在较高水平；对上游钨丝厂商而言，光伏用钨丝领域是全新的应用市场，能够带来可观的需求空间。
当下钨基金刚线相比高碳钢丝金刚线具备优势，若未来形成规模化批量应用，主要受益的是上游钨丝环节+中游率先切入钨基金刚线的厂商。
（一）钨丝产能建设不及预期的风险
钨丝母线原材料供应尚未有成熟市场，以前钨丝的应用未延伸至金刚线领域。目前钨丝行业的几家主要企业公布的扩产计划有一定建设周期，实现大批量的产品供应到线锯领域还需要较长的时间，如果产能建设不及预期，可能会影响钨丝母线的应用进程。
（二）钨丝原材料价格波动的风险
当前钨丝原材料成本仍然居高，一旦钨丝材料价格上涨，可能会影响钨基金刚线实际应用的经济效益，削弱下游需求。
（三）工艺改进不及预期的风险
当前钨丝供货长度与高碳钢丝相比仍有较大差距，与金刚线生产实际所需的母线长度还不匹配，工艺方面还有待改进，目前还无法匹配金刚线量产的需求。
（四）硅料价格大幅下降的风险
钨丝的优势在于细线化带来的“硅料节省”，如果硅料价格大幅下降，则钨丝金刚线的性价比优势将缩小甚至逆转，将对钨丝金刚线的推进造成较大的不利影响。
