一、金剛線行業(yè)市場概況

    金剛線是近年投產(chǎn)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(qiáng)度鋼線基體上而形成。以生產(chǎn)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(lán)寶石等硬脆材料切割，而該等材料的主要傳統(tǒng)切割方式為砂漿切割。因此，金剛線行業(yè)的市場空間主要取決于兩個(gè)因素：一是金剛線對傳統(tǒng)砂漿切割的替代程度，二是光伏行業(yè)、藍(lán)寶石行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。

    （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(lán)寶石莫氏硬度為 9，因此，對硅、藍(lán)寶石等材料的物理加工工具的硬度有較高要求。硅材料、藍(lán)寶石的傳統(tǒng)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(yùn)動過程中帶動切割液和碳化硅混合的砂漿進(jìn)行摩擦， 利用碳化硅的研磨作用達(dá)到切割效果。金剛線切割技術(shù)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(jié)合的方法固著于鋼線基體上， 鋼線的高速運(yùn)動帶動金剛石以同樣的速度運(yùn)動，直接產(chǎn)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(yùn)動的切割線而“滾動-嵌入”切割線和硅材料之間達(dá)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(yùn)動的切割線直接劃過硅材料以達(dá)到切割效果。兩種切割技術(shù)對比如下圖所示：

    相較于傳統(tǒng)切割工藝，金剛線切割技術(shù)具有以下方面的優(yōu)勢：

    ①切割效率高。切割效率高主要來源于其技術(shù)特點(diǎn)：第一，金剛線采用固定方式結(jié)合金剛石，相比砂漿線處于游離狀態(tài)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(qiáng)，從而切削和使用壽命更長。第三，金剛線固著的金剛石的運(yùn)行速度與切割線一致，而游離狀態(tài)的砂漿運(yùn)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(shí)刀縫越大從而導(dǎo)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(qiáng)，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(xì)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(huán)境污染較小。砂漿切割會產(chǎn)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(huán)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(shí)會快速反應(yīng)并釋放出易燃?xì)怏wH2（氫氣）和熱量，如不進(jìn)行妥善利用、處置會造成嚴(yán)重污染。金剛線使用水基磨削液（主要是水），有利于改善作業(yè)環(huán)境，同時(shí)簡化洗凈等后道加工程序。

    ④產(chǎn)品質(zhì)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(wěn)定，產(chǎn)生 TTV小（總厚度變化,硅片表面特定測量點(diǎn)的最大值和最小值之差）。 

    ⑤運(yùn)營成本下降。金剛線切割的設(shè)備占用資本、空間占用、人力和電力占用均有下降，整個(gè)生產(chǎn)流程更加簡化，從而降低運(yùn)營成本。