高硬脆材料行業技術及下游應用情況分析（附報告目錄）
1、高硬脆材料概況
光伏硅材料、半導體硅材料、藍寶石材料、磁性材料、光學玻璃、陶瓷材料等，都具有抗磨損、硬度高、脆性大等共同特點，可統稱為高硬脆材料。
高硬脆材料的切割過程是用硬度較高的材料去磨削硬度較低的材料，磨削部分損耗、未磨削部分分離，從而達到切割效果。高硬脆材料加工難度很大，一方面，高硬脆材料硬度很高，較難加工；另一方面，高硬脆材料脆性高，被加工物料容易在加工過程中斷裂。金剛石在莫氏硬度表上的硬度為10，是目前已知的最高硬度的天然形成的材料。常見高硬脆材料的莫氏硬度指標如下表所示：
相關報告：北京普華有策信息咨詢有限公司《2021-2026年中國高硬脆材料行業競爭格局調查及投資前景預測報告》
常見高硬脆材料的莫氏硬度指標
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2、高硬脆材料切割技術發展歷程
從高硬脆材料切割技術的發展歷程來看，其切割方法經歷了內圓鋸切割、游離磨料砂漿切割、金剛線切割的技術升級路線，其中每一步改進都帶來了原材料利用率、切割效率的提升和切割成本的降低。
20世紀80年代以前，高硬脆材料一般采用涂有金剛石微粉的內圓鋸進行切割。隨著光伏和半導體行業的快速發展，由于內圓鋸切割的切縫大、材料損耗多，且對高硬脆材料的切割尺寸也有限制，從20世紀90年代中期開始，切縫窄、切割厚度均勻且翹曲度較低的線鋸切割方式逐步發展起來。線鋸切割以鋼線做刃具，主要分為游離磨料和固結磨料切割兩類。2003年以前，以碳化硅作為游離磨料砂漿的線鋸切割方式主要滿足于半導體行業的需求；2003年以來，隨著光伏發電產業化水平不斷提高，產業規模持續擴大，光伏產業開始步入爆發性增長階段，國內光伏硅片企業迅速發展并使用游離磨料砂漿切割工藝切割硅料。
由于游離磨料線鋸切割具有較多缺點，其逐漸被固結磨料線據切割所替代。固結磨料線據切割是一種在電鍍液中添加一定量的表面包覆有金屬鎳的金剛石微粉顆粒，在電鍍過程中，包覆有金屬鎳的金剛石微粉顆粒沉積在鋼線基體上，金剛石微粉顆粒被包覆進入鍍層而制成的固結線性鋸切工具。相較游離磨料線鋸切割，電鍍固結磨料線據切割具有更高的耐磨性，同時能夠承受更大的切削力，切削時間也大幅降低。
一方面，由于金剛線切割具有上述優勢，金剛線切割技術對傳統砂漿切割技術的替代正在快速推進。目前，金剛線切割技術已率先完成在光伏硅材料切割領域的規模化應用，極大地推動了光伏產業提質增效、平價上網進程。在半導體硅材料切割領域，金剛線切割也正逐步推廣應用。在藍寶石材料和磁性材料切割領域，金剛線切割也已成為重要的切割解決方案。
3、切割設備應用領域
隨著金剛線切割技術的不斷發展，金剛線和金剛線切割設備的應用領域已涵蓋光伏硅材料、半導體硅材料、藍寶石材料、磁性材料等下游行業。
（1）光伏產業
光伏產業鏈主要包括硅料、硅片、晶硅電池片、光伏組件、光伏發電系統5個環節。其中，硅棒和硅片切割是硅片生產環節的主要工序，金剛線切割技術可用于硅棒截斷、硅錠開方、硅片切割，其技術性能直接影響硅片的質量及光伏組件的制造成本，是光伏企業“降本增效”的核心技術環節。
目前，主要的光伏單、多晶硅片生產廠商已全面采用金剛線切割工藝。
在全球光伏產業蓬勃發展的拉動下，中國光伏產業持續健康發展，產業規模穩步增長，技術不斷突破創新，已經由“兩頭在外”的典型世界加工基地，轉變為全球光伏產業的發展創新制造基地，光伏產業已成為中國為數不多的可以同步參與國際競爭的、保持國際先進水平的產業之一。
切割設備和切割耗材行業處于光伏硅片行業的上游，是硅片制造企業的設備和耗材供應商。隨著光伏硅片行業集中度不斷上升，切割設備和切割耗材行業的機遇和挑戰并存：一方面，設備和耗材企業如能夠憑借技術水平和產品品質與頭部硅片企業建立業務合作關系，將占據有利的市場地位，伴隨著客戶市場份額的提高，預計經營業績及市場份額也將隨之提升；但另一方面，光伏硅片行業集中度提高使單個客戶的采購規模擴大，從而增強其議價能力，這將導致產品價格出現一定程度的下降，不利于行業內企業盈利水平的提升。
（2）下游半導體硅片行業發展
半導體硅片生產流程包括拉晶、滾磨切斷、線切割、倒角、研磨、腐蝕、熱退火、邊緣拋光、雙面拋光、最終拋光、清洗、檢測、外延等步驟和工藝環節。硅片制造過程中涉及到多種生產設備，拉晶、成型和拋光是保證半導體硅片質量的關鍵環節，涉及包括單晶爐、滾磨機、切片機、倒角機、研磨設備、CMP拋光設備、清洗設備、檢測設備等多種生產設備。
從半導體硅片的切割技術來看，目前主要采用游離磨料砂漿切割技術。由于半導體硅片對產品質量及一致性要求極高，半導體生產所用硅片的制備難度遠大于光伏硅片，游離磨料砂漿切割技術作為成熟、穩定的技術方案仍在被廣泛應用，而新一代金剛線切割技術在半導體硅片制造領域尚處于驗證推廣階段。參考金剛線切割技術在光伏硅片制造領域的應用經驗，未來一旦金剛線切割技術在半導體硅片制造實現規模化應用，金剛線切割技術的市場規模將大幅提升。
半導體硅片切割目前主要采用砂漿工藝進行切割，且主要采用國外生產的設備進行切割。未來，隨著金剛線切割逐步實現在半導體硅片切割環節的突破以及國內設備制造廠商技術水平的提升，國產金剛線切割設備有望逐步啟動工藝替代及進口替代進程。