材料切割设备行业之高测股份研究报告

材料切割设备行业之高测股份研究报告1.

高测股份：覆盖泛半导体领域的高硬脆材料切割龙头1.1.

深耕金刚线切割设备和工艺，逐步成长为高硬脆材料切割专家自

2006

年成立至今，高测股份一直围绕切割技术不断拓展应用场景，产品覆盖轮

胎断面、光伏硅片和半导体三条赛道。公司在

2007

年启动了轮胎断面切割机及切割丝

系列产品的研发，于

2009

年推出系列产品。为进一步打开成长空间，公司主动拓展切

割丝的应用场景，确立了“为高硬脆材料切割加工环节提供解决方案”的发展战略。依

托轮胎切割线设备、电气设计和电镀工艺研发经验，公司于

2011

年开始研究金刚线生

产线以及工艺，计划将金刚线应用场景拓展到光伏硅片领域。2015

年，金刚线切片机进

入验证阶段，并于

2016

年正式面向市场量产。自

2018

年，在持续推动光伏切割设备和

耗材产品技术迭代的同时，公司进一步将业务拓展到半导体领域，成功将金刚线的应用

延伸到半导体材料、磁性材料和蓝宝石材料等其他高硬脆材料加工领域。2020

年上市后，

公司进入切片加工服务领域。随着公司对行业与自身业务的理解不断加深，公司打造出了“轮胎检测+光伏材料

切割+半导体、磁材和蓝宝石切割+切片代工”四条业务增长曲线，成长为一家以切割技

术为核心驱动力的高新技术企业。1.2.

产品覆盖切割设备和切割耗材，深度合作头部光伏硅片客户在光伏硅片制造环节，公司产品覆盖了切割设备和切割耗材。切割设备：包括单/多晶截断机、单/多晶开方机、磨面抛光倒角一体机和金刚线切片机，能够实现光伏硅片

制成中硅棒截断、开方、磨面、抛光、倒角以及切片等工序。切割耗材：主要是电镀金

刚线。切割设备+耗材两步走，公司可为光伏企业提供车间级的切片解决方案，从而实

现硅片制造各工序的顺畅衔接，实现自动化流水作业，助力光伏企业降本、提质、增效。GC700X金刚线切片机和金刚线是公司的明星产品。金刚线晶硅切片机具有设计平

台化、张力控制高精度、细线化和先进性四大核心优势。产品集成了公司的偏心套/偏

心轴箱发明专利，充分实现轴距可调，能够兼容

16X/18X/210/220/230

不同尺寸硅片的

切割需求，符合光伏行业硅片不断向更大尺寸迭代发展的趋势。金刚线又称为电镀金刚石线，是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，从而制得的一种线形超硬

材料切割工具。公司生产的金刚线的线径主要在

50~450μm之间，可用于单晶硅、多晶

硅、半导体和磁性材料的切割。受益于产品性能与性价比，公司与光伏行业内的龙头建立了稳定的合作关系。合作

企业包括隆基股份、中环股份、保利协鑫、晶科能源、晶澳集团、天合光能、阳光能源、

环太集团、东方希望等行业内的领先企业。公司未来有望充分受益光伏行业增长红利以

及头部客户产能升级，在巩固切割技术优势的同时推动业绩持续正向增长。1.3.

规模效应驱动盈利能力提升，高研发投入占比催化技术落地随着光伏装机量逐年爬升，受益于下游光伏硅片企业近年来大量扩产，对硅片切片

设备与切片耗材的需求快速增长。作为硅片切割设备龙头，公司营业收入从

2016

年

1.47

亿元增长到

2020

年

7.46

亿元，2016-2020

营收

CAGR高达

50.1%，2021Q1-Q3

前三季

度的营业收入达到

9.73

亿元，同比+91.90%；归母净利润由

2016

的

589

万元上升至

2020

年的

5886

万元，2016-2020

年归母净利润

CAGR达

77.8%，2021Q1-Q3

前三季度的归母净

利润达

1.12

亿元，同比+177.24%。公司营收和利润高速增长主要由公司光伏硅片切割设

备和耗材系列产品销量迅速增长驱动，轮胎检测系列设备稳定贡献公司业绩。2016-2020

年公司毛利率水平小幅下降，但受益于期间费用率逐步下降，公司销售

净利率水平稳步提高。从

2016

年到

2020

年，公司的销售净利率水平从

4.0%上升至

7.9%，

2021

前三季度销售净利率进一步上升至

11.5%；期间费用率自

2016

年

30.9%下降到

2020年

27.9%，

2021

年前三季度期间费用率进一步下降至

22.17%，同比-7.3pct。2016

年至

2020

年公司的销售费用率的下降最为明显，四年合计下降

2.2pct，销售

费率的逐渐下降主要系公司产品知名度逐渐提升和营收大幅增长导致；管理费用率（含

研发费用）四年下降

0.4pct，财务费用率四年下降

0.4pct，体现出规模效应对公司盈利

能力的提升。随着规模效应逐步体现，我们判断公司的期间费用率将不断优化，未来在

15%-20%水平上稳定波动，净利率有进一步的上升空间。公司研发投入持续增长，研发营收占比一直保持在

7%以上，2020

年达

11.52%，

远高于行业平均水平。在高研发投入的催化下，公司技术不断进步，核心竞争力得到保

证。截至

2021

年

9

月末，公司拥有已授权专利

329

项，其中发明专利

15

项，拥有已登

记的软件著作权

44

项，在同行业中名列前茅。自成立以来，公司以切割技术为核心竞争力，形成了一个以底层技术为基础，核心

应用技术为依托，不断拓展切割工艺应用场景的的研发格局。根据可转债募集说明书，

公司掌握了包括精密机械设计制造技术、自动化检测控制技术、精密电化学技术在内的

3

项底层技术，包括高精度轴承箱设计制造技术、高超细金刚石线高线速切割工艺技术、基于大数据算法的切割过程工艺自适应技术等在内的

16

项核心应用技术。通过底层技

术和应用技术相互支撑，公司两度成功进入新行业，将公司切割技术的应用场景从单一

轮胎检测逐步拓展至光伏、半导体和磁材、蓝宝石行业。受益于下游高景气，公司在手订单饱满。自

2018

年，公司合同负债和应收账款高

速增长，公司在手订单充足，短期业绩高增确定性较强。截至

2021Q3

末，公司合同负

债

2.12

亿元，同比+250%；存货

5.45

亿元，同比+81.9%；应收账款

5.28

亿元，同比+60%。

受制于产能有限，公司存货周转率下降，未来随着公司产能逐渐落成，规模效应得到集中体现，公司存货周转率和经营性现金流都有望得到改善。1.4.

成立乐山和盐城高测，发力大尺寸切片代工服务截至

2021Q3

末，高测股份共有

5

家直接或间接控股子公司，分别为壶关高测、乐

山高测、长治高测、洛阳高测和盐城高测。高测股份母公司主要从事高硬脆材料切割设

备和金刚线的研发、生产和销售以及总部管理职能。长治高测、壶关高测主要从事金刚

线的研发、生产；洛阳高测主要从事金刚线切片机的关·键部件轴承箱的研发和装配。2.

硅片开启扩产潮，切割设备&耗材需求高增2.1.

金刚线切割为主流技术路线，切割设备&耗材配合实现切割目的2.1.1.

切片机价值量较高，设备效率是关键光伏硅片加工环节包括长晶、截断、开方、磨倒和切片等工序，涉及长晶炉、截断

机、开方机、磨倒一体机、切片机等设备。从单晶硅片及切片设备投资构成看，最核心

是单晶炉和切片机。单晶炉约

1.4

亿元/GW，切片设备约

0.4

亿元/GW，这两种设备价

值量占比最高，分别在长晶环节占比

57%、切片环节占比

50%；此外切方加工设备约

0.3

亿元/GW，其他设备约

0.2

亿元/GW，合计设备投资

2.3

亿元/GW。对于切割设备，衡量性能的关键在于效率提升。设备的效率主要体现在增加单位时

间里的加工量，即切割速度越快、一次可加工的硅棒材料越长、尺寸越大，加工量越大，

单位时间内能够切出更多的硅片；同时机器的稳定性也是加工量的重要保证。此外设备的良率、张力控制等性能也极为重要。2.1.2.

切割设备&耗材高度配合，金刚线性能至关重要金刚线（电镀金刚石线）为切割耗材，是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，从而制得的一种

线形超硬材料切割工具。以金刚线为切割工具，配合专用的切割设备及切割工艺，可对高硬脆材料进行切割

加工。其工作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”，实现切割目的。工作流

程为切片机的放线辊将金刚线放入并缠绕在主辊上，形成金刚线线网，再由收线辊引出，

布线完成后主辊带动金刚线网往返高速运动切割硅棒，一根硅棒切片通常耗时需

60

分

钟至

70

分钟。金刚线当前主要应用于光伏硅片的切割，在硅片切割过程中要承受高频率的往复运

动和很大的张力，金刚石线的金刚石分布密度和固结强度、金刚石切割能力、钢线的抗

疲劳性能等方面都直接影响金刚石线的性能，金刚石线的性能指标直接影响切片的质量

和成本。实际生产应用中，金刚石线的性能指标主要表现为切割能力、切割质量和断线

率。硅片切割对张力控制、金刚线技术指标要求较高，否则易发生断线造成硅料损坏或

重新布置线网而降低生产效率。一是切片机对金刚线的张力波动控制需在±0.5

牛顿以

内，否则金刚线容易断线；二是金刚线的破断拉力、线径、切割能力等技术指标需保持

一致性，若破断拉力偏小、线径偏大、切割能力不足，在硅片切割过程中，极易发生断

线。硅片切割过程中，金刚线切片机多达

300

个部件需高精密协调配合工作，才能保证切片机高速、高精度、高稳定性工作，进而才能保证硅片的质量及切割生产效率。硅片

的切片加工是一项难度较高的精密加工过程，需高精密的切割设备与高质量的金刚线及

优良的切割工艺才能保证硅片切割生产的高质、高效、低成本。2.1.3.

金刚线切割降本增效优势明显，成为光伏硅片主流切割技术路线金刚线切割降本增效优势明显，叠加国产切割设备&耗材商快速发展，已成为主流

技术路线。硅等高硬脆材料的切割技术经历了内圆锯切割、游离磨料砂浆切割、金刚线

切割的升级路线：内圆锯切割切缝大、材料损耗多、对切割尺寸存在限制，游离磨料砂

浆切割加工效率低、不利于加工更硬的材料且环境污染严重，而金刚线切割具有更高耐

磨性、承受更大切削力且切削时间也大幅降低，故从

2009

年开始，金刚线切割技术被

引入到光伏硅材料切割领域。但起初金刚线切割设备和耗材主要依靠国外进口，2014

年

以来随着金刚线切割技术的日趋成熟以及下游金刚线切割设备、耗材供应商技术水平的

快速发展，金刚线切割成本快速下降，主要的光伏单、多晶硅片生产厂商已全面采用金

刚线切割工艺。2.1.4.

硅片大尺寸+薄片化发展，金刚线切割细线化、高速度成趋势降本增效为光伏行业永恒的主题，硅片呈现大尺寸和薄片化两个发展方向。此前

M1

等小尺寸硅片占据行业主流，2019

年隆基股份、中环股份分别推出

M6、G12

大尺

寸硅片，2020

年隆基股份、晶科能源、晶澳集团等

7

家企业联合推出

M10

大尺寸硅片。

硅片厚度对电池片的自动化、良率、转换效率等均有影响，相较于

PERC和

TOPCon的

高温工艺&不对称结构，HJT的低温工艺&对称结构将允许更加轻松地实现薄片化，助

力降本、提质、增效。目前主流硅片的厚度为

170μm，在

HJT路线下，硅片厚度能够

减薄至

120-150μm，未来有望达

100μm。从硅成本角度说，薄片化趋势可以降低产业

链下游对硅料的依赖，节约硅料和硅成本。目前

HJT路线获得了产业链的认可，但是适

用于

HJT电池片的大尺寸薄片化切片技术需要与下游电池片、组件制造端需求匹配，薄

片化更为依赖产业链各环节的合作推进。大尺寸和薄片化趋势对切片设备和工艺提出了较高要求。大尺寸趋势下切片环节核

心技术难点在于设备兼容性、硅片良率：一是市场上存量的切片设备大部分无法兼容

182、

210

等大尺寸，加快了切片机的更新迭代；二是大尺寸碎片率高于小尺寸，部分厂商的

大尺寸切片良率较低，对切片工艺要求较高。薄片化趋势下切片容易出现碎片、崩边、

划伤、

TTV、线痕、弯曲、边缘翘曲等问题，对切片机、金刚线及切割工艺提出了较

高要求。为了满足硅片的大尺寸、薄片化趋势，切片设备和耗材呈现细线化、高速度趋势。

（1）细线化：一方面金刚线线径越细，锯缝越小，切割时产生的硅料损失越少；另一

方面相同切割工艺下，金刚线越细，固结在钢线基体上的金刚石微粉颗粒越小，切割加

工时对硅片的表面损伤越小，硅片表面质量越好，硅片

TTV等质量指标表现也就越好。

（2）高速度：金刚线高线速运动，使得单位时间内作用于硅棒表面的金刚石颗粒数量

增加，进而提升切割效率、提升单机产能。2.2.

下游光伏高景气，带动切割设备&耗材需求光伏平价时代来临，下游装机快速增长催生硅片端扩产需求。我们预计硅片厂

2020-2022

年年均新增硅片产能约

150GW，对应

2020-2022

年年均新增设备需求约

300

亿元（2

亿元/GW）。硅片厂纷纷扩产带动切割设备和耗材需求。根据我们的测算，2021-2025

年切割设

备&耗材市场空间合计分别约为

230、260

亿元。我们假设（1）切割设备：建设

1GW单晶硅片产能需配置

1

台单晶截断机、2

台单晶开方机、6

台磨倒一体机和

14

台金刚线

切片机。对应的单

GW切割设备价值量约为

0.25

亿元。（2）金刚线：根据每片硅片（约

4W）需耗用金刚线约

1.5

米测算，生产

1GW硅片需要

37.5

万千米金刚线，单价为

40

元/千米，对应的单

GW金刚线价值量约为

0.15

亿元。则

2021-2025

年切割设备&耗材

市场空间合计分别约为

230、260

亿元。3.

技术优势显著，不断推进产品迭代&应用拓展3.1.

产品持续迭代，可调轴间距技术顺应大尺寸潮流公司坚持技术驱动发展，持续高研发投入。2016-2019

年研发支出占营业收入比例

一直保持在

8%以上的水平，2020

年达

11.7%，远高于行业平均水平。在持续的研发投入支撑下，公司金刚线切割技术不断取得新进展，切割设备和切割

耗材产品持续快速迭代，产品技术参数领先于同行。切割设备方面，公司于

2016

年

3

月推出第一代金刚线切片机

GCQP630

机型；随后公司不断推出更高线速度、适用更细

金刚线的产品，性能及质量继续提升。切割耗材方面，2016

年公司自主研发的金刚线生

产线投入使用，并不断推出更细线径的金刚线。2020

年公司针对大尺寸硅片切割推出了新一代可调轴距的切片设备——GC700X，

该款产品配有专用调整套，通过不同角度的偏心安装，实现轴距的调整，从而兼具多种

尺寸切割，满足

166mm、182mm、210mm等不同尺寸硅片的切割需求，公司针对可调

距技术申请了专利保护。针对未来可能的半片工艺，公司未来将进一步升级硅片切割方案：通过更小的轴距

变换，同时满足

210*105mm、220*110mm、230*115mm、166mm规格的切割要求，为

客户带来更广阔的工艺应用空间，解决细线（~40μm）、半片尺寸切割的碎片、TTV问

题。在金刚线切片机和金刚线研发并持续迭代升级的同时，公司在光伏硅片制造的截断、

开方、磨抛等环节持续研发创新，陆续成功推出了单/多晶截断机、单/多晶开方机和硅

棒磨倒一体机等设备。公司已能够向光伏企业提供覆盖“硅棒/硅锭截断、开方、磨倒、切片”

等硅片制造全部生产环节的各类核心生产设备。3.2.

切割设备&耗材为国产供应商主导，

高测双轮驱动享高市场份额目前光伏切割设备的主要供应商为高测股份、上机数控、连城数控，三家企业已占

据绝大多数市场份额，2020

年三家合计占比

93%；其他国内厂商的市场份额相对较低，

国外厂商已基本退出；金刚线市场国产供应商也逐步实现了进口替代，国内市场中美畅

新材和高测股份

2019

年合计占比约

64%。未来公司有望通过切割设备反哺金刚线业务，顺论驱动不断提高市占率。（1）设备

方面，公司市占率不断提升，我们预计在上机数控向下游硅片环节延伸、连城数控绑定

隆基股份的情况下，2021

年公司市场份额能达

70%左右；公司上市募资积极扩建切割

设备产能，青岛高测高精密数控装备产业化项目（一期）全部达产后将形成年产约

500

台（套）高精密数控装备的产能，我们预计部分厂房可于

2022

年

1

月投入试运行。（2）

金刚线方面，公司与美畅新材的差距主要在于产能规模，未来随着公司金刚线产能进一

步扩张，市占率有望进一步提升。2020

年公司金刚线产能为

540

万千米，目前公司启动

了将“单机六线”改造优化为“单机十二线”的技改活动，原

IPO计划建设

60

条金刚

线生产线并形成年产

320

万千米金刚线的产能，变更为建设

20

条金刚线并形成年产

320

万千米金刚线的产能，公司预计

2021

年

12

月完成全部产能建设；同时公司将逐步启动

对现有“单机六线”生产线的技改工作，公司预计全部改造工作将于

2022

年

Q1

完成，

全部技改完成后，公司金刚线产能会有大幅提升。高测股份是行业内唯一同时具备切割设备和切割耗材（金刚线）研发积累的公司，

对于切割工艺的理解更加深刻。在

HJT推动硅片往大尺寸、薄片化方向发展的时间点下，

凭借技术优势，公司业绩将持续受益。未来公司有望通过切割设备反哺金刚线业务，设

备和材料相互印证，形成“设备+材料”双轮驱动的发展格局。3.3.

设备延伸至半导体硅片，金刚线拓宽应用场景2018

年以来，基于公司的自主核心技术，公司持续推进金刚线切割技术在半导体硅

材料、蓝宝石材料、磁性材料等更多高硬脆材料加工领域的研发及产业化应用。半导体硅片目前主要采用砂浆工艺进行切割，且主要采用进口设备。未来国产金刚

线切割设备有望逐步实现工艺替代及进口替代。在半导体硅片制造环节，公司正在研发

新产品持续推进金刚线切割硅片工艺技术替代传统的砂浆切割硅片工艺技术，持续推进

国产设备替代国外进口设备，助力半导体硅片生产环节的降本、增效。设备方面，2018

年公司实现了半导体金刚线截断机、6

英寸半导体金刚线切片机、

半导体金刚线的小批量销售；2019

年公司

8

英寸半导体金刚线切片机研发样机已在客

户现场持续进行了较长时间的半导体硅棒切割生产验证；截至

2020

年底累计取得了

16

台新型切割设备的销售订单（其中包括：4

台半导体切片机、3

台半导体单线截断机、1

台磁材切片机、1

台磁材切断机、7

台蓝宝石切片机），截至

2021H1

末，公司半导体、

蓝宝石等创新业务设备类产品在手订单金额约

0.25

亿元（含税），并实现设备类收入

0.22

亿元（其中包括半导体截断机、蓝宝石切片机及磁材设备）。耗材方面，公司金刚线也面向半导体硅片、蓝宝石材料及磁性材料。其电镀工艺流

程与光伏用金刚线基本相同，但由于切割对象的物理性质和切割精度不同，对金刚线的

指标要求如线径、砂量、镀层厚度等均有较大的差异。2020

年公司实现半导体、蓝宝石、

磁性材料等金刚线销售收入约

0.3

亿元；2021H1

实现创新业务耗材类收入

0.23

亿元。3.4.

新签订单充足，获新老玩家共同认可强产品竞争力下，公司光伏切片设备新签订单充足。从

2016

年

1.5

亿元迅速增长

至

2019、2020

年的

8.7、5.7

亿元，2021

年初以来公司与高景、通威、晶澳等客户签订

重大合同。截止至

2021H1

末在手订单超

7.57

亿元（其中包含半导体、蓝宝石、磁性

材料等创新业务设备类产品在手订单含税金额约

0.25

亿元），光伏切片设备约

7.32

亿元。此外，公司

2021

年

10

月还与电池片新玩家爱康科技签订战略合作协议，双方将通

过在

N型硅片切片领域的深度合作，逐步实施异质结

N型大尺寸硅片厚度从

150μm至

120μm、90μm的降本路径，解决

HJT电池降本方向的核心要点，加快

HJT产业化速

度。4.

进军切片代工释放业绩弹性，专业化分工提高产业链效率4.1.

商业模式清晰，产能逐步释放2021

年

3

月公司于四川乐山投资建设“光伏大硅片研发中心及智能制造示范基地项

目”，可形成年产约

5

亿片

G12

单晶硅片的产能规模，就此启动了公司在光伏大硅片切

割加工方面的产业化布局；2021

年

7

月，公司公告投资建设乐山

20GW光伏大硅片及

配套项目（配套京运通）和建湖

10GW光伏大硅片项目。我们预计公司

2021

年形成

5GW产能，2022

年形成

16GW产能，2023

年形成

35GW产能。公司的切片代工业务有两类客户：一种面向下游硅片厂，即硅片厂负责拉棒，高测

负责切片，然后将切出的硅片返回给硅片厂；另一种是面向下游电池片客户，由电池片

厂购买硅棒，高测负责切片，再将切好的硅片返回给电池片厂。公司一般在客户附近场

地建设产能，方便为客户服务。4.2.

专业分工实现降本增效提质，解决客户核心痛点4.3.

切割设备&耗材&切片代工三轮驱动，提供业绩新增长点4.3.1.

围绕切割技术布局代工业务，形成研发闭环高测股份是一家以硬脆材料加工技术驱动的技术公司。针对不同场景下用户的痛点，

提供技术解决方案。在这个逻辑下，公司布局切片代工服务不是转型，而是对原来切割

技术应用的延伸。通过发展代工业务打通应用端，形成切割设备&耗材&切片代工三轮驱动，有助

于公司拿到第一手数据形成数据闭环，从而推动正向研发。设备厂商需要下游大规模应

用才能获取数据进而改进设备和工艺，在公司没有切片产能之前，数据必须从客户处获

取，但不同的客户之间配合度和工况不同，所以数据可比性不强、时效性不佳。公司通

过发展代工服务，成功打通最终生产数据、装备制造数据和上游研发数据闭环：一方面

可以及时反馈设备问题，研发端能够迅速改进设备技术，从而提高研发效率、优化研发

资金的投入；另一方面，通过积累一定量的数据，公司可以打造数据库，提升设备的自

动化、智能化程度，在切片中可以提前预判、进行参数调整。4.3.2.

切片代工利润可观，硅片价格影响较大代工费：以

2021

年

12

月

30

日中环公布的

P型、160μm、210

硅片为例，硅片价

格为

7.7

元/片。我们假设

1

片

210

硅片对应

10W发