2022年连城数控研究报告 光伏硅片设备领先供应商，横向拓展业务边界

1、硅片设备龙头企业，横向拓展业务边界

1.1、光伏设备领先供应商

连城数控成立于 2007 年，是全国技术领先的晶体硅生长和加工设备供应商。公司 以硅片设备为核心，为主流硅片生产商隆基绿能、双良节能、华耀光电等下游客户提供 高性能的晶硅制造和硅片处理等生产设备，主营产品包括单晶炉、线切设备、磨床、智 能化生产线、电池片设备等。经过多年的持续研发和创新，公司已在全国范围内树立起 技术过硬、服务迅速的良好品牌形象。

股权结构稳定，实控人具备隆基背景。海南惠智为公司控股股东，直接持有公司 30.34%股份。钟宝申和李春安为连城数控实控人，为一致行动人，李春安先生直接持 有公司 4.70%的股份，两人通过海南惠智持有公司 30.34%的表决权，合计拥有公司 35.04%的表决权。两位实控人均为隆基绿能前十大股东之一，钟宝申先生自 2014 年 6 月至今任隆基绿能董事长。

子/参股公司协同发展。公司通过参控股公司进行业务的多维布局，包括光伏领域 在硅片、组件、电池设备的全流程设备布局，光伏产业链的耗材布局，及利用晶体拉晶 的技术积累进行的蓝宝石、碳化硅的长晶设备布局三个方向。公司采用部分参股方式， 降低新业务布局的管理成本。

1.2、产线丰富，业务线拓展

公司的主要产品是晶体硅生长和加工设备，包括单晶炉、线切设备、磨床、智能化 生产线和硅料处理设备等硅片生产环节所需设备，种类齐全。新产品研发的主要方向包 括电池片和组件设备，碳化硅、电子级银粉、蓝宝石、石墨等晶体的生长、加工和处理 的全自动生产设备。

硅片设备为主要销售收入来源，多成长极开始实现收入。从收入结构看，单晶炉、线切设备、磨床仍为主导产品，2021 年实现销售收入 17.76 亿元，占营业收入的 87.04%，单晶炉营收 10.97 亿元，占总营收 53.76%，毛利率 41.94%，增长 3.61pct， 为公司第一大业务。自 2020 年，新产品的营收占比开始增加，包括智能化生产线、设 备改造、硅料处理 、电池片等，2021 年公司电池片设备及银粉业务，实现收入 4,108.56 万元，占营业收入的 2.01%。部分传统产品的营收减少，包括氩气回收装置和 插片机。2022H1 晶体生长设备营收 8.84 亿元，占比减少至 72.54%，电池片设备实现 收入 0.53 亿元，辅材实现收入 2.11 亿元，合计占比 21.73%。

1.3、盈利能力向好，研发稳步推进

受益于光伏行业扩产，下游需求增加，2015-2021 年，公司营收和归母净利润 CAGR分别为34.28%和49.63%，整体处于快速成长阶段。有两个阶段存在一定波动： （1）2019 年受“531 光伏新政”影响营收同比下降-7.67%；利润端，由于销量增 速放缓及单价有所下降，公司归母净利润在 2018-2019 年出现负增长，后随着“531” 负面影响的消除，业绩重新保持稳定快速增长。 （2）2021 年公司净利润 3.46 亿元，同比下降 8.89%，主要原因是公司经营规模 扩大，开展的碳化硅、石墨、蓝宝石等新业务领域尚处于业务培育期，期间费用增加； 公司加强产研创新，研发投入加大。 2022 年上半年公司营业收入为 12.19 亿元，同比增长 49.48%，归母净利润 1.78 亿元，同比增长 5.20%；毛利率 25.82%，主要业务毛利率受辅材销售业务影响略有下 降，但总体保持稳定。

期间费用率略有上升，持续投入研发。公司期间费用率近年来整体较为稳定， 2022 年上半年公司期间费用率 10.12%，由于新业务拓展投入，2021 年以来销售费用 率和管理费用率略有上升。公司持续进行研发投入，2022 年公司上半年研发费用 0.82 亿元，研发费用率 6.70%，截至 2022 年 6 月 30 日，公司及控股子公司累计获授专利 349 项、软件著作权 74 项、商标 32 项，其中专利包括发明专利 25 项、实用新型 320 项、外观设计 2 项，国外专利 2 项。

2、硅片环节：一体化服务，完善客户体系

2.1、光伏装机量增长，设备空间广阔

光伏发电是利用半导体光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术，光伏产 业链由硅料、硅片、电池、组件、发电系统多个产业环节顺序组成。光伏装机量预测持续高增长。全球已有多个国家提出了“零碳”或“碳中和”的气 候目标，发展包括光伏在内的可再生能源已成为全球共识，再加上光伏发电在越来越多 的国家成为最有竞争力的电源形式，我们预计全球光伏市场将保持高速增长。

根据 CPIA 数据，2021 年全球光伏新增装机 170GW，创历史新高。其中，我国光伏新增装机 54.88GW，同比增长 13.9%；欧盟新增装机 25.9GW，同比增长近34%；美国预计新增装机近 26.8GW，预期同比增长约 39.6%；印度新增装机11.89GW，同比增长218%左右。在光伏发电成本持续下降推动下，全球光伏新增装机仍将快速增长，保守情况下预计 2025 年全球/我国新增装机量 315/105GW。2022年上半年，中国光伏产业总体实现高速增长，产业链主要环节保持强劲发展势头，多晶硅、硅片、电池、组件产量同比增长均在 45%以上。上半年中国光伏发电新增装机30.88GW，同比增长137.4%。CPIA 乐观预计光伏市场或将开启加速模式，并将今年全球和我国的新增装机预测均调高10GW。

光伏硅片设备仍处于放量阶段。受益于下游硅片厂商的不断入局及扩产，光伏硅片 设备的需求仍高，我们通过对光伏硅片各环节设备量价假设，预计 2022/2023/2024 年 全球硅片设备市场 355.5/361.7/368.1 亿元，其中单晶炉设备市场规模 229.8/234.3 /238.2 亿元。我们对硅片环节设备做以下假设测算规模： （1）参考 CPIA 的数据，假设 2022/2023/2024 年硅片新增产能 177.1/155.3 /173.3GW; （2）因硅片环节设备替换周期较长，我们仅考虑大尺寸硅片带来的产线更替，假 设 2022/2023/2024 年对上年前的硅片产能替换 15%/15%/10%。考虑电池片等后续环 节设备需同步更替，我们假设硅片环节设备替换循序渐进； （3）我们假设单 GW 单晶炉/开方机/磨床/切片机投资价值量较为稳定，分别为 9600/2889/340/840/1280 万元。

2.2、硅片不断升级驱动设备更新

（一）单晶硅片由 P 型转向 N 型升级。2021 年，单晶硅片（p 型+n 型）市场占比 约 94.5%，其中 p 型单晶硅片市场占比由 2020 年的 86.9%增长到 90.4%，n 型单晶硅 片约 4.1%。随着下游对单晶产品的需求增大，单晶硅片市场占比也将进一步增大，且 n 型单晶硅片占比将持续提升。N 型硅片掺磷，光照条件下无硼氧复合对，改善了光致 衰减（LID）和热辅助光诱导衰减（LeTID）；P 型硅片光照条件下硼氧复合对多。并最 终体现在发电量上，极大的提高光伏系统的收益率。

N 型电池推升 N 型硅片需求。2021 年，N 型 TOPCon 电池平均转换效率达到 24%， 异质结电池平均转换效率达到 24.2%，两者较 2020 年均有较大提升，IBC 电池平均转换效率达到 24.1%，随着在生产成本的降低及良率的提升，n 型电池逐渐成为电池技术 的主要发展方向之一。据 PVInfolink 统计，预计到 2022 年年底，TOPCon 电池产能有 望超过 60GW，HJT 产能有望达到 15GW，N 型电池产能增长趋势明显，将推升 N 型硅 片的产量需求。N 型硅片在拉晶过程中需要对单晶炉进行改造或替换。N 型单晶最大的难点是高少 子寿命，而要获得高少子寿命的单晶则需要多晶硅原料纯度更高、热场纯度更高、石英 部件等，对拉晶、切片的环境要求也更高。以导流筒为例，其纯度等级分为 I 级 <200PPM、II 级<100PPM、III 级<30PPM，分别满足光伏 P 型单晶、N 型单晶和半导 体硅单晶的生产要求。

（二）硅片大尺寸趋势下，单晶炉及切片机升级改造需求增加。2021年 182mm和 210mm 尺寸合计占比由 2020 年的 4.5%迅速增长至 45%，未来其占比仍将快速扩大。 166mm 是现有电池产线可升级的最大尺寸方案，因此将是近 2 年的过渡尺寸。单个硅片尺寸增大，除拉晶环节的单位成本降低以外，单块组件电池片数随之降低， 组件有效发光面积增大，带来转换效率以及功率的提升，单瓦成本随之下降。根据中环 股份 2021 年 6 月的公告披露信息，以电池转化效率 22.8%计算，G12170μm 单晶硅片 在电池环节单瓦硅成本为 0.749 元/W，较 G1170μm 硅成本降低 0.0552 元/W，较 M6170μm 硅成本降低 0.0061 元/W。

大直径的单晶硅棒需要提升单晶炉副室尺寸，需对切片机进行升级，且如果热场直 径太小，拉大尺寸单晶硅棒成本也将更高。2019 年主流热场尺寸为 28 寸，2020 年主 流热场尺寸从 28 寸跨过 30 寸直接到 32 寸，160 单晶炉和 36 寸大热场已经成为新开工 工厂的标配。 （三）硅片薄片化趋势下，切片机功率要求提高。2021 年，P 型单晶硅片平均厚 度在 170μm 左右，较 2020 年下降 5μm；用于 TOPCon电池的 n 型硅片平均厚度为 165 μm，用于异质结电池的硅片厚度约 150μm，用于 IBC 电池的硅片厚度约 130μm。配合 薄片化需求，金刚线不断细线化，金刚线母线直径由 2020 年的 48-57μm 下降为 2021 年的 43-56μm。

硅片薄片化可以在硅片面积不变的情况下压缩用料，从而降低硅耗和硅成本。N 型 电池的发展也为硅片薄片化带来更多需求，如异质结电池的对称结构、低温或无应力制 程完全可以适应更薄的硅片，而且其效率不受厚度影响，即使减薄到 100μm 左右，依 赖超低表面复合，短路电流的损失可以通过开路电压得到补偿。但硅片厚度对电池片的 自动化、良率、转换效率均有影响。

薄片的切割，需要对切片设备及切割工艺提出更高的要求：（1）需要实现高线速条件下更高的切割稳定性； （2）切削液系统需要有更好导入，起到冷却、润滑、排屑作用； （3）金刚线需要有更好的颗粒均匀性以及更好的切削能力； （4）其他插片机、清洗机、分选机也需要相应优化； （5）在切割工艺端，超薄片更易表现出弯曲、以及进刀收刀的边缘翘曲，因此需 要在工艺端与设备、金刚线有更好的匹配度。

2.3、硅片环节一体化服务优势，产品升级&产能释放

硅片环节一体化服务。公司产品线完备，可提供硅棒生产所需的晶体硅生长设备， 以及后续加工至硅片的各工艺步骤所需的全套智能化加工设备，是国内少数能提供光伏 硅片制造整体解决方案的供应商之一。2019 年，公司自动化事业部研制出首条硅片工 厂自动化生产线，使公司实现由单一设备供应商向成套设备解决方案提供商的转型，使 公司具备整体硅片工厂制造设备的交付能力。2020 年 1 月设立连智智能，由连智智能 承担自动化相关业务。

（一）单晶炉： 公司 2021 年单晶炉销售收入 10.97 亿元，占同期营业收入的 53.76%，为公司的主 力产品。公司单晶炉随着技术的不断创新，产品毛利率逐年增长，2021H1 公司产品毛 利率 41%，与晶盛机电相似。单晶炉持续推出新品，维持技术优势。公司单晶炉的投料量、喉口直径、炉室直径 等都位于行业领先地位。2021 年 6 月，公司参加第十五届（2021）国际太阳能光伏与 智慧能源（上海）展览会（SNEC2021）,首次展出直径 1600mm 单晶炉 KX380PV 和 新型切片机，满足大尺寸硅片的技术要求。

具备 CCZ 拉晶炉的技术储备。多次直拉工艺（RCZ）是当前拉制光伏单晶硅棒的 主流技术，而连续直拉工艺（CCZ）是光伏单晶硅技术的主要创新方向，在拉制硅单晶 产品过程中实现连续投入 1~5mm 的颗粒料或碎料，最终实现一次开炉仅使用一个石英 坩埚，并拉制出 3~6 根约 3500~4500mm 长的单晶棒。CCZ 的明显特点是可以一边长 晶一边化料，节约普通直拉单晶所必须的长晶前预先化料的事件，从而增加产出效率， 节约成本。连城数控已一定的具备 CCZ 技术储备，并于 2021 年申请了《用于连续单晶 硅生长的石英坩埚及其制造方法和组合坩埚》的发明专利。

（二）线切设备： 公司线切设备 2021 年销售收入 5.45 亿元，占当期总收入的 26.74%。公司线切设 备包括切片机、切方机、切断机和线切改造，以 2019 年销售额为例，切片机占线切设 备收入的 92.9%，切方机占比 4.4%。

线切设备技术优势：2008 年，公司成功研制出中国第一代具备自主知识产权的多 线切方机，实现对进口设备的替代，填补了国内空白，其张力控制技术和控制精度等均 居于国际领先水平。公司线切设备不断创新迭代，以切片机为例，导轮直径（主辊直 径）、导轮间距（主辊间距）、最大线速度和平均装载量等指标不断优化，处于行业领先 位置。2021 年 6 月，公司在 SNEC2021 展览上展出三主轴新型切片机,能够兼容 166、 182 到 210 尺寸硅片的生产要求。公司线切设备的毛利率略有波动，主要因为公司重点推广的能满足切割 210 硅片的 先进型号切片机，选型较多的进口配件导致单机成本上升较大。公司后期采取加快产品 迭代、持续优化产品设计和供应链体系等措施提升切片机产品的毛利率。

（三）磨床、智能化生产线等设备：磨床、智能化生产线等设备营业收入基本呈现 逐年稳定增长的趋势。

2.4、优质客户粘性高，非隆基客户不断拓展

公司客户开拓顺利，在手订单充沛。2022 年上半年，公司设备类产品新增订单金 额为 33.1 亿元左右；截至 2022 年 6 月 30 日，公司主要产品在手订单金额为 49.5 亿元 左右，其中包括设备类订单金额为 48.2 亿元；其他类订单金额为 1.3 亿元。 与隆基建立稳固的合作关系。公司核心战略客户隆基绿能是光伏一体化的龙头企业， 公司一直承包了隆基的大部分单晶炉订单。2021年公司来自隆基股份的营业收入 14.77 亿元，占比 72.42%。因光伏设备定制化程度较高，且各环节技术存在大量 KnowHow， 往往需要和客户进行联合研发，因此公司和隆基的稳定深入合作，给公司产品的迭代与 新品开发带来了较大助益。

着力开发非隆基客户群。公司 2021 年通过积极拓展，来自隆基绿能以外新用户的 订单占到一半以上，截至 2022 年第一季度末，公司在手订单中非隆基客户订单约占 80% 左右，客户结构得到优化，也将逐步降低单一大客户的营收占比；公司已取得双良节能、 华耀光电等客户批量订单，为公司业务稳定持续增长奠定了良好的客户基础。

3、光伏领域拓展：设备&辅材延伸

3.1、电池片设备：参控股公司多维布局，层次化发展

2019 年，公司成立自动化事业部，致力于光伏电池及半导体芯片生产所需硅片薄 膜沉积生产线（PECVD 技术、PVD 技术、ALD 技术）及配套自动化设备的开发。公司 通过控股艾华半导体、上海釜川及参股公司拉普拉斯等多维度参与电池片设备，目前艾 华半导体光伏电池片项目产品主要是 ALD 设备，参股公司则在 LPCVD、PECVD、湿 法设备等均有布局。2022H1 公司电池片设备收入 5,348.04 万元，已超 2021 年全年收 入；2022 上半年，上海釜川取得 2-3 亿左右的电池片湿法（清洗、制绒、刻蚀）设备 订单、艾华半导体取得约 3 亿左右的 ALD 设备订单。

ALD技术通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应室并在沉积基底上发生表面饱和化 学反应形成薄膜。ALD 设备在电池片表面制备 Al2O3 膜实现钝化效果，以达到更高的光 电转化水平。Al2O3 由于具备较高的负电荷密度，可以对 P 型半导体如 PERC 电池背面 和 TOPCon 电池的正面提供良好的场效应钝化，即在近表面处增加一层具有高度稳定 电荷的介质膜在表面附近造一个梯度电场，减少表面电子浓度从而降低表面电子空穴的 复合速率。

3.2、组件设备：多样化布局提高组件环节设备覆盖

公司的组件设备产品主要是高精度串焊机、叠焊机、排版机等设备，已完成样机研 发并获取下批量订单，已具备大规模生产的基础条件。据 CPIA 数据，2021 年光伏组件 环节新投产线设备投资额为 0.62 亿元/GW，与 2020 年相比稍有降低。串焊机设备是核 心，一条 250MW 的产线需配置 4 台串焊机，单台价格在 135-150 万元，即串焊机的单 GW 投资为 2000-2400 万元。

3.3、电子级银粉：银浆降本趋势下的高需求耗材

公司电子级银粉由子公司江苏连银新材料有限公司进行研发制造与销售，公司银粉 业务目前采用的是传统化学还原法的球状银粉制备工艺技术路线。2021 年完成了部分 产品的研发和生产线建设，产品通过主流银浆客户的验证，进入量产阶段。2022 年拟 采用领先工艺对银粉产品进一步优化，预计于 2022 年四季度试产。2023 年将逐步增加 基于领先技术路线开发的产品销售占比，为公司银粉业务的长期可持续性发展打好基础。

银粉国产化替代是光伏降本的重要途径之一。银粉是银浆的主要成分，采购占比达 到 90%，所以银粉作为正面银浆的导电相，是正面银浆制备的关键技术壁垒，选择银 粉的粒径、形貌以及银粉在银浆中的含量直接影响着正面银浆的导电性，这些性质也将 重要影响光伏电池的光电转换效率。所以光伏正面银浆对银粉性能要求很高。目前生产 正面银浆用银粉厂商主要包括日本 DOWA、美国 AMES 等，现有电子级银粉供应商中， 日本 DOWA 银粉粒径集中、表面有机包覆较好、分散性良好、质量稳定，且产能充足， 占据了全球 50%以上的正面银浆用银粉市场，国产替代空间巨大。银浆的主要成份为 银粉，其价格与国际市场白银价格挂钩，因此银浆方面成本下降的主要路径有单耗的减 少、银含量降低和国产化。

4、长晶技术泛半导体领域拓展：半导体硅片设备&SiC&蓝宝石设备

4.1、半导体硅片设备:持续研发抓住国产替代机遇

半导体硅片设备市场空间广阔。半导体硅片产业链涵盖了包括硅单晶拉制、硅研磨 片、硅抛光片、硅外延片等半导体行业上下游多个生产环节，其中，单晶炉为硅片环节 核心设备，在设备投资额价值量占比约 25%。参考 IC insights 全球晶圆产能数据，换 算假设 2022 年晶圆月产能 976.3 万片（12 英寸当量），新增产能 78.1 万片/月，我们假 设硅片设备投入 1 亿元/万片月产能，则 2022 年半导体硅片设备市场规模 78.1 亿元， 单晶炉设备市场规模 19.5 亿元。

硅片设备持续国产替代。硅片设备的国产替代实现要从国内硅片生产和国产设备渗 透率两个层面进行： （1） 目前，全球硅片市场主要由境外厂商占据，市场集中度较高，龙头硅片厂 商垄断全球 90%以上的市场份额，除中国台湾环球晶圆外均为国外企业。 伴随政策红利、市场需求以及国产化热潮，国产厂商逐渐起步。根据集微 咨询数据，我国 12 英寸半导体硅片规划产能超 6000 万片/年。 （2） 硅片设备国外主要厂商包括：美国 QuantumDesign、Kayex、德国的 PVA TePla AG、Gero 及日本的 Ferrotec 等，占据了全球绝大多份额。国内主 要厂商包括晶盛机电、北方华创、京运通、连城数控等。当前国内扩产晶 圆厂扩产趋势下，设备国产化率仍较低，综合考虑产业链安全、采购难度、 售后服务响应、设备性价比、政策支持等因素，设备国产替代是国内设备 厂商和晶圆厂商长期共同推进的主题。

2013 年，公司在美国设立连城晶体技术公司，并购美国 500 强公司 SPX 旗下拥有 60 年历史的凯克斯（KAYEX）单晶炉事业部。此后，公司先后推出优化改进的新型 8 英寸、12 英寸单晶炉，并研制出 24 英寸半导体级单晶炉以及单晶超导磁场。根据公司2022 年 7 月 15 日公众号显示，连城凯克斯成功生长出 12 英寸半导体级单晶硅棒，是 在连城凯克斯自主研发的 KX360Mcz 半导体级单晶炉的基础上，加以两极 3000Gs 以上 的超导磁场，生长出 12 吋硅棒，在控径与控速上满足半导体级硅棒要求。

4.2、SiC设备：第三代半导体市场空间广阔，公司抓住行业机遇

碳化硅作为第三代半导体材料的典型代表，具有高禁带宽度、高电导率、高热导率等优越物理特征，在新能源汽车、新能源发电、轨道交通、航天航空、国防军工等领域的应用有着不可替代的优势。碳化硅晶片通过研磨、抛光、清洗制成碳化硅衬底，主要分为导电型衬底和半绝缘衬底两种，其中，在导电型衬底上生长碳化硅外延层，可进一步制成功率器件，并应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域；在半绝缘型衬底上生长 GaN 外延层，可进一步制成微波射频器件，应用于5G通讯、雷达等领域。

碳化硅功率器件市场空间广阔。根据 Yole 的数据，2021 年碳化硅功率器件的市场 规模在 10.90 亿美元，到 2027 年有望达到 62.97 亿美元，市场空间巨大，其中 80%以 上用于新能源汽车领域。在新能源汽车中，碳化硅功率器件应用于电机驱动系统中的主 逆变器，能够显著降低电力电子系统的体积、重量和成本并提高功率密度，在特斯拉 Model3、比亚迪·汉 EV、蔚来 ET7 等车型中已经得到应用。且在新能源领域，SiC 光 伏逆变器提效显著，随着成本下降将迎来广泛运用：SiC 光伏逆变器相比于 Si 二极管可 以减少约 30％的损失；且由于 SiC 散热快，缩小了系统的冷却结构，可使逆变器的体 积和重量减少 40%～60％左右。

碳化硅材料因其技术含量高而呈现难度大、良率低、制作成本高的特点，目前先进 技术及主要市场均被国外厂商占据，国内碳化硅衬底主要依赖进口。目前国际上主要量 产衬底尺寸集中在 4-6 英寸，先进厂商已研发出 8 英寸衬底产品。国内目前实现量产主 要为 4 英寸，6 英寸产能尚处于起步阶段。在下游市场需求快速增长和技术进步的驱动 下，国内碳化硅产业将迎来快速发展期。

4.3、蓝宝石设备:市场稳定增长，公司已形成批量订单

蓝宝石材料方面，截至 2022 年 5 月，公司蓝宝石结晶热处理炉的研发工作已完成， 产品形成批量订单。公司持续进行蓝宝石方向的产品研发及技术积累。蓝宝石为 Al2O3 晶体，工作温度高达 1900°C，蓝宝石的应用领域主要涉及 LED 衬底材料、消费电子 和军事等应用，其中衬底为蓝宝石最主要的应用。受益于 LED 行业和消费电子行业巨 大需求，全球蓝宝石市场规模继续扩大。根据中研产业研究院数据，2019 年蓝宝石市 场规模已达到 54 亿美元，预计 2024 年全球市场规模将达到 107 亿美元。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）