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摘要 一、全球金刚石线应用及发展概况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
一、全球金刚石线应用及发展概况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。
从实际应用看，在过去的十几年内硅片切割工艺几乎未发生变化。降低成本、提高生产效率、控制碳化硅对环境的损害，已经成为制约光伏产业发展的瓶颈之一。随着产业规模的扩张以及成本增长的压力，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。
【注】上表为 PMSI Consuting 对金刚石线在硅片切割未来应用的预测。
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。
二、中国金刚石线制造行业发展概况
中国已经是全球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。目前国内金刚石线制造行业发展状况如下：
三、金刚石线行业市场容量及发展趋势
金刚石线将是未来硬脆材料切割领域的主流切割工具，随着下游应用空间逐渐打开，金刚石线从蓝宝石行业 LED 衬底片切割应用快速扩展至光伏行业硅开方、硅切片，磁性材料和精密陶瓷等的切割。蓝宝石行业和太阳能光伏行业，以及精密陶瓷行业的发展对金刚石线需求容量的具体影响为：
1、蓝宝石行业发展前景及其对金刚石线的需求
（1）蓝宝石行业现状
蓝宝石是一种集优良光学性能、物理性能和化学性能于一身的独特晶体,是现代工业重要的基础材料。其独特的晶格结构、优异的力学性能、良好的热学性能使蓝宝石晶体成为实际应用的半导体照明（LED）、大规模集成电路 SOI 和 SOS及超导纳米结构薄膜等理想的衬底材料。同时，蓝宝石强度高、硬度大、耐冲刷，其作为屏幕材料被广泛应用于智能设备、红外军事装置、卫星空间技术、高强度激光窗口等领域。
蓝宝石材料主要用途
从 2006 年的“十一五”开始，国家将半导体照明工程作为重大工程推进。2009 年中国“十城万盏”LED 照明示范工程，带动了 GaN 蓝光 LED 管芯的研制，以及 GaN 外延生长及芯片制备技术的进步。《半导体照明科技发展“十二五”专项规划》要求，到 2015 年，LED 产业规模将达到 5,000 亿元。目前蓝宝石在 LED 衬底上的应用占据了接近 80%的蓝宝石市场份额，短期来看，LED 市场走势决定着蓝宝石行业走势。
消费电子应用为蓝宝石市场提供了广阔想象空间，蓝宝石材料可能在未来的智能手机和可穿戴设备上得到广泛应用。苹果 iPhone 5S 的三大硬件创新在于指纹识别、处理器和摄像头，其中指纹识别和摄像头部件均用到了蓝宝石材料。作为智能手机行业潮流引领者的苹果公司，其发展方向常常成为整个行业转变的风向标，引起了其他手机厂商的效仿。自 2013 年 Google Glass 发布以来，移动可穿戴设备成为市场焦点。在近美国的 CES 2014 电子消费展中可穿戴设备大放异彩，不少产品便使用了蓝宝石来制造，如 Wellograph 公司推出的 Sapphire健康手表的屏幕便采用了蓝宝石。 蓝宝石行业的下游主要与 LED 行业相关的半导体照明、消费电子行业等相关。
根据法国 YOLE 的统计，近三年来，LED 衬底材料应用占蓝宝石需求量的约80%以上，而非 LED 应用约占蓝宝石需求量的 20%，非 LED 应用主要体现在消费电子产品需求上，如：智能手机的摄像镜头保护玻璃、Home 键、蓝宝石表镜等。截止目前，LED 衬底材料仍是蓝宝石重要的应用。
（2）蓝宝石行业发展趋势
①LED 照明下游应用爆发增长，通用照明渗透提速。
LED 是一种节能环保、寿命长和多用途的光源，其能量转换效率大大高于白炽灯和节能灯。LED 技术目前已经是照明行业的主流趋势，LED 灯为继白炽灯、荧光灯之后的第三次照明技术革命，已经对传统的白炽灯、荧光灯形成逐步替代的趋势。根据 LEDinside 发布的新市场报告，2014 年 LED 市场仍以平板计算机与智能手机背光应用为主，照明应用部分以工程、商用、户外照明市场成长为显著。
随着发光效率的提升以及价格障碍的克服，LED 照明产品处于持续爆发增长阶段。2013年LED照明渗透率到达17%左右，2014年LED照明渗透率提升至32.7%，其中，应用为广泛的球泡灯及灯管渗透率分别达 20%与 15%。预计 2015 年 LED 照明渗透率迅速攀升至 47%，在 2020 年达到 80%，全球市场 LED 照明的渗透率正在快速提升。LEDinside 数据显示，2014 年 LED 照明产值将达 178 亿美元，整体LED 照明产品出货数量达 26.7 亿只，整体出货相较 2013 年成长 68%。
截止目前，LED 衬底材料仍是蓝宝石重要的应用，根据法国 YOLE 的统计，衬底材料应用占蓝宝石需求量的 75%以上，非衬底材料应用占 25%左右。LED 照明渗透率增加 1%，将直接拉动蓝宝石衬底约 107 万片的增长需求，LED 下游行业应用领域的快速增长将导致对上游蓝宝石衬底材料的大量需求。
根据国家半导体照明工程研发及产业联盟统计数据 2007 年至 2014 年期间，我国半导体照明产业整体规模从 483 亿元增长至 3,507 亿元，年均复合增长率为32.70%，预计至 2017 年，中国半导体照明产业市场规模将达到 7,485 亿元，年均复合增长率为 28.50%。
中国 LED 产业整体规模走势分析
根据国家半导体照明工程研发及产业联盟统计数据，2014 年我国半导体照明产业规模达到了 3,507 亿元，较 2013 年（2,576 亿元）增长 36%，保持持续高速增长态势。其中：2014 年我国半导体照明应用领域的产业规模达到 2,852 亿元，虽然受到价格不断降低的影响，但仍然是产业链中增长快的环节，应用整体增长率接近 38%。2014 年智能手机、平板电脑及大尺寸电视的出货量持续扩大，LED 背光应用增幅趋缓，年增长率约 20%，产值达到 468 亿元。随着小间距 LED显示技术成熟和成本逐步降低，2014 年 LED 显示应用也有较快增长，年增长率约 35%，产值约 324 亿元。此外，LED 汽车照明、医疗、农业等新兴领域的应用也不断开拓，智慧照明、光通讯、可穿戴电子的应用成为 2014 年 LED 应用的新亮点。
2015 年，我国半导体照明产业整体规模达到 4,245 亿元人民币，较 2014 年增长 21%，与过去 10 年年均超过 30%的增长率相比，增速有所下降，主要原因是产量增长，而价格持续下降。 2014 年以来，蓝宝石产业随着成本的降低，价格不断下降。2015 年，LED晶圆平均售价下降 18%，抵消了由其出货量增长（+16%）所带来的营业收入增长。
根据 Yole 的预计，未来五年 LED 晶圆出货量的复合年增长率 5.2%，但是价格仍会缓慢下降，产值基本持平。
2008-2020 年蓝宝石衬底的价格趋势 单位：美元
2015 年，我国 LED 外延芯片环节产值约 151 亿元，较 2014 年增长约 10%，由于 MOCVD 设备数量的增加和产能利用率有所提高，外延片产量较 2014 年增加31%，芯片产量增加 40%；LED 封装环节总体发展平稳，产值达到 615 亿元，随着部分企业大幅扩产，产能较 2014 年增加 30%以上，加上前期产能的释放，LED封装器件产量整体增长达 50%。由于 2015 年价格下降，致使各环节产值增幅不及产量。LED 应用领域的产业规模达到 3,479 亿元，虽然受到价格不断降低的影响，但仍然是产业链中增长快的环节，应用整体增长率接近 22%。其中 LED 通用照明仍然是市场发展的主要推动力，产值达 1,552 亿元，增长率为 32.5%，渗透率超过 30%，占应用市场的比重也由 2014 年的 41%增加到 2015 年的 45%。虽然三大产业环节产值都实现增长，但是各环节增幅均明显下降，显示我国半导体照明产业开始整体转入中高速增长的新常态3。 半导体照明产业经过几年来的高速增长已经确立了在照明产业中的主导地位。随着 LED 行业环境趋于稳定、全球“禁白令”的大力推进，预计未来两年我国半导体照明行业总体呈现持续上升态势，但受经济大环境的影响增速有所放缓，开始由“高速”增长转入“中高速”增长。
②消费类电子产品应用领域迅速扩大带动蓝宝石行业未来爆发式增长
蓝宝石材料拥有硬度高、强度大、耐磨损等特性，自苹果公司在其 iPhone5 中首次使用了高透光性的双抛光蓝宝石作为手机镜头保护盖以来，蓝宝石材料产品在消费类电子行业中得到了广泛的应用。随着蓝宝石屏幕厚度降低、晶锭、晶棒利用效率提升、切磨抛损耗减少以及加工成本降低，蓝宝石的应用将逐渐向新兴应用拓展。
目前，蓝宝石主要应用在 iPhone 手机的摄像镜头保护玻璃、Home 键、蓝宝石表镜等，无论是 Home 键还是摄像头，其所需蓝宝石窗口片的尺寸都较小，面积仅为几十平方毫米。如果未来 iWatch、iPhone 采用蓝宝石盖板作为屏幕保护玻璃，iPhone 手机屏幕约等于 100 个 home 键，iPhone 屏幕对蓝宝石的需求是home 键的 100 倍以上，单个蓝宝石窗口片的使用面积将达到几百到几千平方毫米，蓝宝石盖板的需求空间非常大。若智能手机全部使用蓝宝石盖板，对蓝宝石的需求将呈现跳跃式增长，并进一步带来蓝宝石行业用金刚石线广阔的市场需求。
③全球 LED 上游产业逐渐向我国转移
随着 LED 产业的不断发展，LED 企业数量也呈快速增加的态势。处于产业链高端的日本、美国、欧洲和产业链中下游的中国台湾、韩国正逐步向制造成本较低的新兴市场转移。国内巨大的市场发展空间以及国家优惠政策的吸引，国际上较多大型 LED 企业陆续在国内投资建厂，一方面引进了先进的研发生产技术和管理模式，提高了国内 LED 产业的国际竞争力；另一方面大量增加了上游原材料的供应，促进了封装及应用领域的快速发展。中国将会是 LED 产业的全球重要产地。
根据 CSA Research4，Digitimes5数据，从全球来看，2014 年 MOCVD 出货量为 228 台，同比增长 54%，这也是自 2011 年以来 MOCVD 全球新增数量首次同比实现正增长，表明 LED 行业在全球的复苏。其中中国购入 MOCVD150 余台，同比增长 36%，在全球出货量占比 66%，连续四年成为全球购买 MOCVD 数量多的地区。预计 2015 年全球 MOCVD 出货量有望达到 252 台，同比增长 11%，其中有约 74%的份额来自陆资企业，中国芯片企业开始进入新一轮扩产能周期。 从设备保有量来看，2014 年中国 MOCVD 数量在全球占比为 31%，其次是台湾的 26.8%，两者合计占比接近 60%，是全球大的芯片生产基地。预计到 2015 年中国 MOCVD 保有量占比将升至 34.7%，而台湾、韩国、日本和欧美占比均出现小幅下降，全球 LED 上游产业将进一步向中国集中。
④国内主要蓝宝石厂商向大尺寸消费电子应用领域进行扩产
随着行业产能的普遍提升、蓝宝石材料制造成本以及销售价格的下降，未来蓝宝石材料在 LED 衬底、消费类电子产品领域将迎来进一步发展机会，配套装备也将逐步打开市场。首先，LED 蓝宝石衬底仍然将占据主导地位，从产效比综合考量，LED 蓝宝石衬底将逐步由 2 英寸向更大尺寸演进，典型生产商已经开始布局过渡以适应向大尺寸演进的趋势；同时，多个智能手机品牌不约而同的选用蓝宝石材料，使其在消费类电子产品上的应用进入甜蜜期。蓝宝石在 LED 衬底、消费类电子产品领域需求逐渐增加，对上游的蓝宝石长晶环节生产工艺和设备水平要求也相应的提高，对蓝宝石单晶生长装备、加工材料和装备均将有更多需求。基于蓝宝石技术不断升级和应用市场的快速扩大，4 英寸、6 英寸衬底晶片由于在生产利用率上的先天优势，将更多的被国内主流芯片企业所采用。
（2）蓝宝石行业发展前景及其对金刚石线的需求
从 LED 应用需求来看，受政策推动以及 LED 价格下降影响，全球 LED 照明进入加速渗透期，带动整个 LED 市场成长。据 LEDinside 估计，2014-2016 年 LED对上游蓝宝石的需求带动的复合增长率将达到 14%。 从非 LED 应用需求来看：据 Yole 统计，摄像镜头占蓝宝石市场份额近三年来呈现明显上升，蓝宝石应用在手机 Home 键、手机屏幕保护盖、智能手表镜面及摄像镜头等的应用呈现逐年增加趋势，预计未来蓝宝石应用将从传统 LED 等领域，继续向上述消费类电子领域渗透。目前，苹果、华为、Vertu 等公司的部分智能手机、平板电脑、智能穿戴设备已经使用蓝宝石材质，蓝宝石在消费电子产品上的应用领域主要有以下几个主要方面：①部分手机产品的摄像头镜头保护盖与手机按键指纹识别保护镜片（Home 键保护玻璃）；②部分智能可穿戴设备的窗口，如国际主流品牌推出的可穿戴设备部分采用蓝宝石窗口；
③部分高端手机的视窗盖板，目前已在少数奢侈品手机上得到了应用。
从移动终端到可穿戴设备是未来消费电子产品发展方向，蓝宝石具有广阔应用市场。从台式机到笔记本，再到目前广泛应用的手机、pad 产品，电子产品趋于移动化，未来更进一步的是向可穿戴设备发展。目前智能手机竞争格局初定，智能可穿戴设备浪潮正酝酿席卷整个互联网市场。可穿戴设备将全方位介入人们生活，彻底改变过去只是通讯、信息传递的功能，将涵盖商旅、出行、健康管理等工作和生活各个方面。自去年 Google Glass 发布以来，移动可穿戴设备成为市场关注焦点。在近美国的 CES 2014 电子消费展中可穿戴设备不少使用了蓝宝石材料，如 Wellograph 公司推出的 Sapphire 健康手表的蓝宝石屏幕。综合性智能终端具备更强大的功能和更强的独立性，将成为可穿戴设备的主导产品，这类终端为方便人机交互，都需配备显示设备和各类窗口，将成为蓝宝石又一大新兴应用领域。
除此之外，随着航空器的高速化、智能化、多功能的发展趋势，民用航空也将会有较大的发展，关键的窗口材料如雷达窗口、光电窗口、三光合一窗口、光电吊舱等窗口部件的主要原材料——大尺寸光学级蓝宝石晶体的市场需求巨大。未来，随着医疗仪器、环保设备、激光设备、化工设备、高真空测试设备、纺织工业的纤维导丝板，条码扫描仪的扫描窗口、新一代手机窗口，光电遥控器窗口，照相机外护镜头、投影机保护棱镜、耐磨轴承、高档手表表蒙等相关行业的发展，蓝宝石窗口在整个民用领域的市场需求将进一步增加。
① 游蓝宝石行业的市场容量及对金刚石线的需求
经测算，2013-2016 年下游蓝宝石行业对金刚石线的市场容量分别为31,222.80 万米，44,196.50 万米、55,635.45 万米、55,635.45 万米，主要包括LED 衬底需求和消费电子产品需求两方面。其中：
A、LED 衬底对金刚石线的市场容量预测 下游蓝宝石行业仍是 LED 衬底需求占据主导，从 LED 应用需求来看，受政策推动以及 LED 价格下降影响，全球 LED 照明进入加速渗透期，带动整个 LED 市场成长。针对 LED 衬底需求的市场容量，根据高工 LED6统计及预测。
2010-2015 年中国和全球 MOCVD 机台数量走势
全球LED行业将在照明的带动下，实现年均25%-30%左右的增长，而上游蓝宝石行业也将相应保持30%左右的增长。考虑到中国芯片企业开机率和产能利用率有继续提升的空间，按2014-2016年80%、90%、90%的设备开工率，每年350天的操作时间，每天2-3轮的效率保守测算，2014-2016年全球（折合2英寸）蓝宝石衬底需求为11,785.74万片/年、14,836.12万片/年、14,836.12万片/年。
金刚线的线径大概0.25mm左右，切一片2英寸的衬底大概要消耗金刚石线3米，按此测算，2014-2016度全球LED用蓝宝石底衬所需金刚石线约3.54亿米、4.45亿米和4.45亿米。
B、消费电子产品对金刚石线的市场容量预测
根据法国 YOLE的统计，2014-2016 LED衬底材料应用占蓝宝石需求量的约80%以上，而非LED应用约占蓝宝石需求量的20%，非LED应用主要体现在消费电子产品需求上。2013-2016年消费电子产品对金刚石线的市场容量预测为：
单位：万米
在新兴应用领域，新应用镜头盖、home 键应用（主要用其超硬及光学性能），保守估计2015年将拉动需求折2寸约3700万片，约相当于全球总产量 30%。更大需求弹性来自于手机屏幕：假设苹果手机（约2 亿部）全部采用蓝宝石，需求将达 2015年全球蓝宝石产量的7倍，则所需金刚线价值相应增加到15-20亿元左右。如果苹果以外的其他智能手机也推广蓝宝石屏幕应用，则需求将会大规模爆发性增长。
随着 LED 产业的快速发展、消费性电子蓝宝石应用的提速及国防工业材料、民用窗体需求的进一步增加，市场对蓝宝石材料的需求仍将保持快速的增长态势，作为蓝宝石材料加工用耗材，产品拥有广阔的市场前景。
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