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1、BoseraAssetManagementCo.,Ltd.從婚姻到悅己，從消費到工業【華西機械團隊華西機械團隊】培育鉆石行業框架請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明請仔細閱讀在本報告尾部的重要法律聲明僅供機構投資者使用僅供機構投資者使用證券研究報告證券研究報告2021年11月24日俞能飛（SAC NO S1120519120002）、曾雪菲【華西機械華西機械】先進制造業研究框架系列五：主要觀點實驗室合成真鉆石，多種優點推動行業增長。與仿鉆不同，培育鉆石是在實驗室中人工模擬天然鉆石結晶的過程及條件培育的真鉆石，擁有與天然鉆石完全相同的物理、化學性質和晶體結構。隨著行業標準逐步明確、下游品牌建設加

2、速，行業進入爆發期，現培育鉆石已擁有 IGI、 GIA 以及國內 NGTC 國檢等證書。HPHT與CVD為兩種制造培育鉆的方法，目前從工藝上看，二者核心差異在尺寸上，HPHT更適合批量生產1-5克拉的毛石，5克拉以上CVD具有優勢。產業鏈上下游毛利率較高，國內在HPHT法的設備及產能上具有優勢。 2020年全球培育鉆石毛坯產量600-700萬克拉，其中HPHT法和CVD法約各占50%。中國生產其中的約300萬克拉，90%以上使用HPHT法。培育鉆石上游HPHT技術、設備和產能均集中在中國，MPCVD技術和產能目前主要集中在美國等地、設備日美領先。中游加工環節，印度占據全球90%以上市場份額。下

3、游培育鉆石零售市場，美國約占80%。產業鏈上下游毛利率在60%左右，中游較低，在10-15%左右。作為鉆石的“身份證”，證書也在產業鏈中起到重要的作用。培育鉆石的消費與工業需求均有較大發展空間。消費端，全球鉆石珠寶市場消費需求穩步增長，2020年約為650億美元，國內鉆石滲透率對標美國有一倍以上的滲透空間。同時天然鉆石供給呈減少趨勢，為培育鉆石帶來較大的成長空間。培育鉆石和天然鉆石對比，在價格和可持續性上有明顯優勢，同等參數條件下價格僅為天然鉆石的20%-35%。培育鉆石有望以低價激發出更多的市場需求，順應悅己消費的興起。工業端，根據金剛石力學屬性，可制作磨、削、切、割等各類金剛石工具，目前市

4、場較為成熟，未來發展空間在技術進步帶來的下游應用拓展；根據金剛石在聲光電熱上的屬性可做功能材料，最大的應用在半導體上，CVD法更符合功能要求，通過降本有望廣泛應用。受益標的：1）HPHT法毛石生產商：力量鉆石、中兵紅箭、黃河旋風。2）CVD法毛石生產商：四方達、沃爾德。3）毛石生產設備廠家：國機精工。風險提示：技術外溢，行業競爭加??；產能投放不及預期；疫情反復對于產業鏈的沖擊；培育鉆石價格大幅波動2研究框架3供給需求中短期供給小于需求帶來高盈利消費需求工業需求滲透率提升：性價比高、替代天然鉆石創造需求：低價+悅己，購買邏輯變化金剛石工具：下游應用隨技術拓展功能材料：高科技前景廣闊，尚處研發設備

5、六面頂壓機MPCVD設備生產HPHT法CVD法加工品牌國產設備、技術、產能領先（產能全球占比90%+）美日設備領先、除中俄外其他國家主要采取CVD，國產技術設備追趕引導中長期供給創造需求，供需穩態毛利60%毛利10%毛利60%尺寸差異有更大的降本及應用空間資料來源：華西證券研究所整理圖：培育鉆石行業研究框架目錄1 1培育鉆石：實驗室合成真鉆石培育鉆石：實驗室合成真鉆石2 2產業鏈：產業分布與各環節價值產業鏈：產業分布與各環節價值3 3 培育鉆石和天然鉆石物化性質完全一致 產業逐步規范，認可度明顯提高 培育鉆的兩種技術：HPHT與CVD4 4工業需求：市場廣闊，方興未艾工業需求：市場廣闊，方興未

6、艾46 6風險提示風險提示消費需求：婚姻到悅己，替代到創造消費需求：婚姻到悅己，替代到創造5 5受益標的受益標的與仿鉆不同，培育鉆石是在實驗室中人工模擬天然鉆石結晶的過程及條件培育的真鉆石。人造鉆石在化學成分、晶體形態等化學物理性質方面與天然鉆石相差無幾，肉眼無法分辨，只有極為精密的儀器才能通過檢測微量元素和晶體生長的微小差異從而檢測出二者差異。培育鉆石在晶體結構的完整性、折射率、相對密度、色散等方面已經可以與天然鉆石媲美，在硬度値、導熱性、熱脹性、電阻率、可壓縮性等方面，兩者表現也幾乎完全一致。表：培育鉆石與天然鉆石化學物理性質完全一致，為真鉆石資料來源：公開資料整理，華西證券研究所5圖：培

7、育鉆石（左）和天然鉆石（右）肉眼下無差別資料來源：公開資料整理，華西證券研究所1.1 培育鉆石與天然鉆石性質完全一致圖：莫桑石和立鋯與鉆石是完全不同的物質，僅光學性質相似資料來源：公開資料整理，華西證券研究所1.2 行業標準明確，認可度明顯提高行業標準不斷明確。鉆石業界主流的三大評級機構GIA(美國寶石研究院)、 IGI(國際寶石學院)和HRD Antwerp已經可以提供培育鉆的鑒定證書（GIA僅提供電子版）。國內影響力最大的珠寶檢測機構NGTC于2021年推出培育鉆專用檢測證書。6表：培育鉆石近年來在產業和市場認可度上都加速提升主題時間內容行業組織和技術規范2018.7美國聯邦貿易委員會(F

8、TC)對鉆石的定義進行了調整，將實驗室培育 鉆石納入鉆石大類2019.2歐亞經濟聯盟推出培育鉆石HS編碼2019.3HRD針對培育鉆石采用了天然鉆石的分級語言2019.3GIA更新實驗室培育鉆石證書的術語2019.3培育鉆石展團初次亮相香港珠寶展2019.7印度推出毛坯培育鉆石HS編碼2019.7中寶協成立培育鉆石分會2019.1央視報道實驗室種出鉆石引發全國關注2019.11培育鉆石展團參加北京國際珠寶展2019.11世界珠寶聯合會(CIBJO)創立培育鉆石委員會2019.11歐盟通過新的海關編碼區分天然鉆石和培育鉆石2019.12NGTC合成鉆石鑒定與分級企業標準發布實施市場動向2017.

9、5施華洛世奇旗下培育鉆石品牌Diama在北美地區正式開售2018.5戴比爾斯宣布推出培育鉆石飾品品牌Lightbox2019.5美國最大珠寶零售商Signet開始在其線上品牌銷售培育鉆石2019.10美國最大珠寶零售商Signet開始在線下門店銷售培育鉆石2019.11美國第一個在線培育鉆石交易平臺lab-Grown Diamond Exchange (LGDEX)在紐約成立2019.11Rosy Blue宣布開辟獨立的培育鉆石業務線2019.12戴比爾斯向客戶發布引導手冊明確區分天然鉆石和培育鉆石資料來源：力量鉆石招股說明書，華西證券研究所下游認可度逐漸提高。傳統珠寶巨頭推出培育鉆品牌：20

10、17年5月，施華洛世奇旗下培育鉆石品牌 Diama在北美地區正式開售；2018年，全球鉆石龍頭戴比爾斯宣布推出培育鉆石飾品品牌Lightbox。獨立培育鉆石品牌逐漸興起：美國Diamond Foundry(2012)、中國凱麗希CARAXY(2015)、中國Light Mark小白光(2020)等相繼成立，培育鉆的市場影響力越來越大。1.3 4C評價標準已初步構建培育鉆石國標已經初步構建，4C為評級標準，與天然鉆石相同。最新的培育鉆石國標中，除了明確合成鉆石品質評價與自然界的稀有度無相關性，其他品質評價項目多參照了GB/T 16554鉆石分級執行。從顏色（Color）、凈度（Clarity）、

11、切工（Cut）及重量（Carat）四個維度對鉆石的品質進行評測，簡稱4C分級。顏色級別分為D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N。評價維度維度描述等級鉆石重量(Carat Weight)鉆石重量是決定鉆石價值的最大元素，一般投資鉆石都以一克拉以上為主。鉆石凈度(Clarity)鉆石可能會包含其他雜質，這些包裹物越少的話就越稀有，價值也越高，所以就根據它包裹物的大小，數量，顏色。位置以及特性分為I3到FL，英文是Imperfect至Flawless.鉆石顏色(Color)鉆石是一種純碳結晶，應該是純白色，但若含有其他不純物元素，則會出現不同顏色，因為大多數鉆石都含有氮元素，略呈黃色。色澤等級

12、可分為從DZ的大致5個等級。其中D、E、F為最優等次無色，以D為最優，E、F為次。后是G、H、I、J為次優等接近無色。鉆石切工(Cut)切工（CUT PROPORTION FINISH） 可分為6個等級，分別是EXCELLENT、VERY GOOD、GOOD、MEDIUM、FAIR、POOR。表：培育鉆石4C標準（GIA標準）資料來源：GIA，IGI官網，華西證券研究所71.4 培育鉆石技術發展歷程關于人造金剛石的研究由來已久，工業上已經應用成熟。18世紀末，法國化學家拉瓦錫發現鉆石是在地球深部高壓、高溫條件下形成的一種由碳元素組成的單質晶體，為后世的培育鉆石技術提供了理論基礎。1953年，瑞

13、士工程公司（ASEA）首次合成出了40粒小顆的鉆石，開啟人工制備金剛石的新紀元。此后，工業級鉆石的合成技術得到廣泛應用，目前幾乎三分之二的工業用鉆已由合成鉆石替代，主要應用于鉆頭、拉絲模具、磨料、工藝品等領域。寶石級培育鉆石隨著技術進步逐漸出現，近兩年穩定生產大克拉技術突破迎來行業爆發點。1970年，寶石級大顆粒的鉆石在美國通用電氣公司合成成功。2012年，隨著合成技術不斷成熟，培育鉆石在美國消費市場零星出現。2020年，國內培育鉆石廠商能批量穩定生產3-6克拉鉆石毛坯，顏色可達最高可達D色，凈度最高可達VVS，4C標準上達到較好水平。8圖：培育鉆石市場發展概況回顧資料來源：培育鉆石網，華西證

14、券研究所1.5 培育鉆石技術：高溫高壓法（ HPHT ）高溫高壓法（HPHT）合成的基本原理是在人造的高溫高壓環境下將石墨進行相轉變生成鉆石，一般需要10GPa、3000以上的壓力和溫度。如果有金屬觸媒（如Fe、Ni、Co、Mn等以及它們的合金）的參與，石墨相變為鉆石所需要的條件將大幅降低，通常壓力為5.4GPa，溫度為1400。高溫高壓法制備過程中需要使用到的核心設備為六面頂壓機、合成塊和石墨芯柱等。其制備流程為：1）石墨芯柱制備：首先將石墨粉、金屬觸媒粉和添加劑按照原材料配方所規定的比例混合后再經過造粒、靜壓、真空還原、檢驗、稱重等工序制作成石墨芯柱；2）合成塊組裝：將石墨芯柱和復合塊、輔

15、件等密封傳壓介質按照技術要求和操作工藝規定組裝在一起，將葉蠟石粉混合壓制成復合塊，再將石墨芯柱、復合塊及導電鋼圈、堵頭、加熱組件及絕緣組件等設計成合成塊。3）單晶合成：將合成塊放入六面頂壓機內，按照設定程序進行加溫加壓并長時間保持恒定，待晶體生長結束后停熱卸壓并去除密封傳壓介質取得合成柱。合成工序是石墨粉經過物理反應生產成金剛石單晶和培育鉆石的過程，是整個生產工藝流程的核心環節。4）提純處理：提純處理是剔除合成柱中未反應完全的殘留石墨以及混雜其中的觸媒金屬、葉蠟石等雜質，從而獲得純凈的金剛石單晶和培育鉆石。9圖：合成塊結構示意圖資料來源：力量鉆石招股說明書，華西證券研究所圖：單晶合成示意圖資料

16、來源：力量鉆石招股說明書，華西證券研究所CVD法指將含碳元素的混合氣體置于高溫低壓的環境下，將晶種至于真空腔體內，通入含氮、甲烷和氫的含碳混合氣體，其中甲烷是合成鉆石碳原子的來源、而氮則其催化作用，增加鉆石生長速度，氫可以抑制石墨的形成，在高溫等離子的作用下，含碳氣體被離解，碳原子在鉆石基底上沉積成鉆石膜。微波等離子體CVD是制備高質量金剛石的首選方法。1） 抽真空：在CVD設備基座上放置鉆石襯底（晶種），將腔內氣壓抽至0.1個大氣壓；2） 通氣加熱：向真空腔內通入含氮、甲烷和氫的含碳混合氣體，通過處理讓其形成等離子體；3） 沉積：氣體在成為等離子體的過程中碳原子會向鉆石晶種靠近，逐漸在其表面

17、上沉積出一層鉆石薄膜。表：三種典型CVD法合成金剛石的特點和應用情況CVD種類沉積速率(/)優點缺點應用微波等離子體CVD法0.1-34.0等離子體密度高，放電電極無污染；控制好、質量高、生長面積可控、純度高、質量好(工具級、熱沉級和光學級)。成本高，腔室尺寸有限，金剛石膜尺寸小。合成大單晶、培育金剛石、光學薄膜、光電材料，耐磨涂層等。熱絲CVD法1-10成本效益高、操作簡單、沉積率高、成膜面積大(直徑200- 300mm)。使用氣體成分，加氧困難，熱絲污染，純度相對較低。耐磨部件/零件、切削和磨削工具。直流電弧等離子體噴射CVD法5-930電離度高，等離子體密度高;沉積速率高，沉積面積大，金

18、剛石質量高，薄膜尺寸大，導熱系數高。工藝復雜，耗氣量高。污染的電極。減少應用程序。工具、散熱片及光學元件。資料來源：化學氣相沉積法合成金剛石的研究進展，華西證券研究所101.5 培育鉆石技術：化學氣相沉積法（ CVD ）微波等離子法熱絲法離子體噴射法1.5 培育鉆石技術：HPHT和CVD法對比高溫高壓法（HTHP）合成培育鉆石以塔狀為主，生長速度快、成本低、純凈度稍差，但綜合效益具有優勢，特別是在1-5ct培育鉆石合成方面具有明顯優勢；化學氣相沉積法（CVD）合成培育鉆石呈板狀，顏色不易控制、培育周期長、成本較高，但純凈度高，較適宜 5ct 以上培育鉆石合成。表：HPHT與CVD法培育鉆石的對

19、比類型項目高溫高壓法（HPHT）化學氣相沉積法（CVD）合成技術主要原料石墨粉、金屬觸媒粉含碳氣體（CH4）、氫氣生產設備六面頂壓機CVD沉積設備合成環境高溫高壓環境高溫低壓環境合成產品主要產品金剛石單晶、培育鉆石金剛石膜、培育鉆石產品特點顆粒狀片狀應用情況應用領域金剛石單晶主要作為加工工具核心耗材：培育鉆石用于鉆石飾品主要作為光、電、聲等功能性材料，少量用于工具和鉆石飾品主要性能超硬、耐磨、抗腐蝕等力學性能光、電、磁、聲、熱等性能應用程度技術成熟，國內應用廣泛且在全球具備明顯優勢國外技術相對成熟，國內尚處研究階段，應用成果較少資料來源：力量鉆石招股說明書，華西證券研究所11目錄1 1培育鉆石

20、：實驗室合成真鉆石培育鉆石：實驗室合成真鉆石2 2產業鏈：產業分布與各環節價值產業鏈：產業分布與各環節價值12 上游：中國是鉆石毛坯主要生產商 中游：印度為主要加工地 下游：美國市場為最大消費地3 34 4工業需求：市場廣闊，方興未艾工業需求：市場廣闊，方興未艾6 6風險提示風險提示消費需求：婚姻到悅己，替代到創造消費需求：婚姻到悅己，替代到創造5 5受益標的受益標的2.1 鉆石產業鏈整體概覽設備廠商：同時用于工業金剛石生產和培育鉆石生產、行業存量大、盈利能力較差，國機精工（三磨所）是唯一有六面頂壓機業務的上市公司，其六面頂壓機目前的毛利約為10%。毛坯鉆石生產商：培育鉆生產商一般是工業金剛石

21、生產商轉化而來，無技術積累廠商較難進入市場。設備廠商產能和擴產動力有限，另外新設備需要調試，調試周期大約3-4個月，產能擴張短期存在限制。技術壁壘和供需關系帶來較高的毛利，如力量鉆石19-20年培育鉆石毛利在60%以上。打磨切割加工商：格局分散，技術水平低，依賴廉價勞動力，盈利水平低，2020年利潤約為3%-5%。鉆石鑒定機構：GIA/IGI/HRD/NGTC為裸鉆鑒定機構，鑒定證書是對鉆石品質的權威認證，大多數品牌鉆都配備證書。品牌零售商：下游分散，品牌力帶來定價能力，如萊紳通靈19-20鉆石業務毛利率達到58%。圖：培育鉆石產業鏈資料來源：公開資料整理，華西證券研究所13上游鉆石毛坯生產中

22、游鉆石加工下游鉆石零售六面頂壓機MPCVD設備生產設備HPHT法中南鉆石（中兵紅箭子公司）黃河旋風華晶（豫金剛石）力量鉆石CVD法Element Six（美）Diamond Foundary（美）IIa Technologies（新）征世科技（中）杭州超然（中）印度加工廠品牌零售商Lightbox（美）Diama（奧地利）Diamond Foundry(美）CARAXY凱麗希（中）小白光 Lightbox（中）第三方鑒定機構GIA（美）IGI（比利時）HRD（比利時）NGTC（中）國機精工Seki Diamond中小廠家鉆石鑒定機構2.2 培育鉆石設備毛坯生產設備14高溫高壓設備：六面頂壓機國

23、內技術產能領先。1965年我國自主研發的金剛石六面頂壓機問世，生產效率較原來國外研發的兩面頂壓機提高近20倍，元素六、日本住友電工、韓國ILJIN公司等國際企業均購買中國生產的大型六面頂壓機替代原有的兩面頂壓機。生產廠家：國機精工（三磨所）等，價格約100萬元/臺MPCVD設備：CVD金剛石反應器日本技術領先。Seki Diamond的金剛石反應器為目前最先進的，國內也有產能，但性能上有所差距，會對鉆石品質有所影響。國外設備約300-400萬元/臺，國內設備價格較低，約為50-100萬元/臺。據力量鉆石招股書數據，公司擬購入3臺CVD合成設備，對應金額750萬元，平均250萬元/臺。圖：六面頂

24、壓機結構圖資料來源：公開搜索，華西證券研究所圖：MPCVD設備結構圖資料來源：Seki Diamond官網，華西證券研究所2.3 上游：產能分布集中，大部分集中在中國全球產能較為集中，中國是培育鉆石的主要產地，占比達40%50%。不同于天然金剛石產能受地理條件限制主要集中在南非、扎伊爾等，培育鉆石的產能大部分集中在中國。貝恩2020-2021鉆石行業報告中數據顯示，2020年培育鉆石產能全球約600700萬克拉，其中中國產能遠超其他國家達300萬克拉，占比約50%，其次為印度和美國，分別為150萬克拉及100萬克拉，合計占比超30%。國內產能90%以HPHT法為主，國外以CVD法為主。生產國內

25、鉆石產能則主要集中在寧波晶鉆、上海征世、華晶金剛石、中南鉆石、黃河旋風等企業。從生產技術角度而言國內主要還是采用HPHT法生產，而全球其他地區如印度、美國、歐洲等基本采用CVD法生產鉆石。整體來看，去年全球HPHT法培育鉆石的產能大約占45%；而CVD法產能大約占55%。HPHT法與CVD法存在著技術壁壘，預計短期之內我國仍然將以HPHT法為主。圖：中國培育毛坯鉆石產量全球領先資料來源：貝恩2020-2021鉆石行業報告，華西證券研究所圖：使用HPHT（左）/CVD（右）法的國家及占比資料來源：貝恩2020-2021鉆石行業報告 ，華西證券研究所90%6%4%中國俄羅斯其他25%25%37%1

26、3%新加坡美國印度中歐和中東15300, 41%150, 21%100, 14%100, 14%50, 7%20, 3%中國印度美國新加坡歐洲&中東俄羅斯2.4 中游：勞動密集度高，印度為主要加工地中游產業為勞動密集型，印度為主要加工地。培育鉆石的中游，主要對鉆石毛坯進行貿易、加工和設計鑲嵌，中游加工的毛利率約在10%以下。由于鉆石加工需要根據不同的成品需求加工出不同的形狀，因此加工行業較難實現自動化生產，需要經驗人員進行切磨操作，因此人力成本較高，屬于勞動密集型行業。目前印度是全球培育鉆石的切磨中心，2015-2020年印度進口全球80%以上的毛坯鉆石，2020年達到95%，其切磨加工集中在

27、蘇拉特等地，形成了高度集中的加工產業集群。而中國鉆石切磨：工廠分散在廣東、廣西、河南、湖南等地，在切磨加工后的成品鉆石銷往世界各地。鉆石加工即在鉆石毛胚上進行切割、磨光等多個步驟，使其形成一定的形狀以及光澤，主要加工流程可以分為：毛坯設計、劈分、粗磨、打圓成型、拋光等。16圖：鉆石加工流程圖資料來源：培育鉆石網，華西證券研究所2.5 下游：美國為最大的成熟消費市場，渠道線上化趨勢培育鉆石最大消費市場在美國。根據貝恩咨詢數據，2020年培育鉆石零售市場，主要集中在美國、中國、印度三大國家，其中美國銷售份額最高，居于首位，且增速快于其他國家。下游珠寶品牌商大多都是美國品牌，據統計目前美國已經擁有

28、25 個培育鉆石品牌，中國擁有 19 個，歐洲擁有 9 個，其他地區則較少。線上渠道增速較快。主要品牌商線上銷售比例提升，美國從2013年的9%提升至2020年的22%；中國從2013年的2%提升至2020年的16%。圖：全球培育鉆石消費主要集中在美國資料來源：貝恩2020-2021鉆石行業報告，華西證券研究所17圖：2020年世界培育鉆石品牌數量資料來源：公開信息整理，華西證券研究所91925051015202530歐洲中國美國圖：美中下游銷售線上化比例提升資料來源：貝恩2020-2021鉆石行業報告 ，華西證券研究所9%10%14%22%2%4%12%16%2013201620192020

29、美國中國2.6 鉆石認證證書：鉆石的身份證18鉆石證書是鉆石的身份證，權威鉆石檢測認證機構出具的鉆石證書是鉆石最重要的質量憑證。國際權威裸鉆證書：GIA鉆石等級證書，由美國寶石學院(GIA)簽訂發行。HRD鉆石等級證match書，由比利時鉆石高層議會簽訂發行。AGS鉆石等級證書，由美國寶玉石學會簽訂發行。IGI鉆石等級證書，由國際寶石學院簽訂發行（對培育鉆石態度更為積極）。國內權威證書： NGTC鑲嵌鉆石分級證書，由國家珠寶玉石質量監督檢驗中心發行。許多培育鉆石品牌鉆石配有雙證：國際和國內的兩套證書。鑒定費用根據鉆石重量大小變化，越大的鉆石鑒定越貴，GIA 1-1.19克拉的裸鉆鑒定費用為11

30、0美元。圖：GIA（左）、IGI（中）、NGTC（右）鉆石證書示意圖資料來源：我愛鉆石網，華西證券研究所目錄1 1培育鉆石：實驗室合成真鉆石培育鉆石：實驗室合成真鉆石2 2產業鏈：產業分布與各環節價值產業鏈：產業分布與各環節價值19 培育鉆石可對天然鉆石形成替代 消費者更加注重可持續性，悅己消費興起 預計培育鉆毛石市場空間能達到400億元3 34 4工業需求：市場廣闊，方興未艾工業需求：市場廣闊，方興未艾6 6風險提示風險提示消費需求：婚姻到悅己，替代到創造消費需求：婚姻到悅己，替代到創造5 5受益標的受益標的203.1 天然鉆石供給不足、培育鉆石有成長機會全球鉆石珠寶市場消費需求穩步增長。2

31、019年全球鉆石珠寶銷售額達到790億美元，2013年至2019年期間全球鉆石珠寶銷售額年均復合增長率為1.34%。2020年受到疫情沖擊出現下滑的趨勢。全球天然鉆石市場供給減少，為培育鉆石帶來更大成長空間。天然鉆石礦產資源屬于非可再生資源，2018年全球前四大鉆石開采商及其主要產礦地分別為埃羅莎、戴比爾斯、力拓和佩特拉鉆石，四大巨頭包攬2018年全球近65%的天然毛坯鉆石產量。2008年至2018年期間，全球天然毛坯鉆石產量年均復合增長率為-1.14%。戴比爾斯發布的2019鉆石行業洞察報告預測，到2025年將有Argyle（2020年）、Victor（2019年）、Diavik（2025年

32、）、Komsomolskaya（2021年）等大型天然鉆石礦山因達到使用壽命而關閉，由于新建或擴建項目未能彌補關閉礦山減少的天然鉆石產量從而造成未來一段時間天然鉆石產量將不斷下降。培育鉆石供給端快速放量。從印度進口培育鉆石毛坯的數據可看出，培育鉆石供給端產量快速增加。圖：全球鉆石珠寶銷售額穩步提升資料來源：力量鉆石招股書，華西證券研究所圖：全球天然鉆石產量呈下滑趨勢資料來源：貝恩2020-21全球鉆石行業報告 ，華西證券研究所圖：印度培育鉆石毛坯進口金額快速提升資料來源：GJEPC，華西證券研究所127126152147139111201520162017201820192020全球天然鉆石產

33、量（百萬克拉）728728742760790680201520162017201820192020全球鉆石珠寶銷售額（億美元）1.12.41.43.46.26.6201620172018201920204-10M21印度培育毛石進口額（億美元）3.2 我國鉆石需求量增速快于國際，滲透率仍有提升空間國內鉆石需求量穩定增長。根據戴比爾斯歷年行業洞察報告，2013-2019年國內鉆石珠寶銷售量年復合增速為2.6%，2019年達到687億元，2020年因為疫情影響回落到650億元。中國鉆石市場規模與美國差距較為懸殊，對標天然鉆石有一倍以上滲透空間。2020年，美國、中國、日本分別為全球前三大鉆石消費國

34、。美國鉆石消費額占全球的48%，而居第二位的中國鉆石消費額僅占全球市場的13%，不到美國的1/3，存在較大的追趕空間。國內培育鉆石需求增加。Light Mark數據顯示，其線下單店8個月增長6.6倍，天貓單店4個月增長9.4倍，平均客單價1.6萬元，入店率12%，試戴轉化率20%。隨著產能增加，更多品牌出現，國內有望加速增長。圖：我國鉆石珠寶銷售量穩定增長資料來源：戴比爾斯Diamond Insight Report，華西證券研究所圖：我國鉆石滲透率仍有提升空間資料來源：世界珠寶協會，華西證券研究所2171%67%70%63%51%46%61%48%37%0%10%20%30%40%50%60

35、%70%80%一線城市二線城市三線城市金飾滲透率（%）鉑飾滲透率（%）鉆石滲透率（%）54056058060062064066068070020132014201520162017201820192020中國鉆石需求量（億元）3.3 培育鉆石可對天然鉆石形成替代培育鉆石在4C性質上不遜于天然鉆石從克拉數看，培育鉆石目前能做到最大克拉數約為12克拉，1-2克拉可以穩定量產（終端需求量較大）。從凈度上看，培育鉆石終端銷售以VVS2/VS1/VS2/SI1色為主，達到高水平。從顏色上看，培育鉆石終端銷售以D/E/F色為主，已達到最高水平。從切工上看，培育鉆石和天然鉆石基本沒有差距，品牌銷售幾乎都為E

36、X水平。培育鉆石與天然鉆石相比在價格和可持續性上有明顯優勢：同等參數條件下價格僅為天然鉆石的20%-35%。據2020-21全球鉆石行業報告，2017-2020年培育鉆石批發價占天然鉆石零售價的比例從65%下降到了35%，未來隨著培育鉆石的規?；a，比例或將持續下降。培育鉆石更加具有可持續性。千禧一代和Z世代更加追求產品可持續性。資料來源：貝恩2020-21全球鉆石行業報告，華西證券研究所22圖：1克拉G色VS凈度的裸鉆培育鉆石占天然鉆石的價格比例表：每克拉天然鉆石與培育鉆石毛坯生產的環境影響對比資料來源：Frost & Sullivan，華西證券研究所參數天然鉆石培育鉆石比值碳排放（克）5

37、70000.0282.04105:1Sox排放0.0140-Nox排放0.042910(-11)4.7108:1土地破壞量（公頃）9.110(-4)710(-7)1281:1能源消耗5.391082.511082.15:1工傷事故率0.1150-65%50%50%35%55%20%20%20%2017201820192020零售批發233.4 悅己消費興起，品牌布局培育鉆美國、中國消費者都將“悅己”作為最重要的鉆石購買原因。過去鉆石品牌通過營銷，將鉆石與愛情、婚姻深度綁定。近年來，隨著人們婚戀觀念、消費觀念的變化，也隨著職業女性比重逐漸提升，鉆石消費早已不再限于婚戀情景，越來越多的女性開始自購

38、鉆戒，完成了“鉆戒”與愛情的解綁。貝恩的報告中，鉆石最大消費國中美二國都將悅己作為最重要的購買原因。珠寶巨頭紛紛開設培育鉆石品牌，引導消費習慣。世界天然鉆石巨頭戴比爾斯在2018年推出培育鉆石系列Lightbox Jewelry，并投資9400萬美元積極擴大產能。 位于美國俄勒岡州的新制造工廠已于2021年11月正式投產，將其產能擴大10倍，完全投產后，Lightbox每年可生產約20萬克拉的人造鉆石。另外，全球鉆石零售巨頭也紛紛布局培育鉆石品牌，包括全球最大珠寶電商Blue Nile；珠寶零售商Signet、Brilliant Earth等都已布局培育鉆石業務。資料來源：貝恩2020-21全

39、球鉆石行業報告，華西證券研究所圖：中美印三國消費者選擇購買鉆石的原因資料來源：公開信息整理，華西證券研究所圖：鉆石零售巨頭培育鉆布局和營銷情況3.5 預計寶石級培育鉆毛石市場空間達到400億元242020年印度加工鉆石占95%，可用印度鉆石進出口數據反映鉆石行業情況。培育鉆石迎來爆發式增長。2018年以來，培育鉆石在進出口兩端都有近翻倍的增速。2021年4-10月進出口數據分別為6.6億美元、7.3億美元，已經超過2020年全年（2020/4-2021/3）。印度進口培育鉆石毛石占所有毛石的比例呈波動增加趨勢。從2020年至2021年10月的月數據可以看出，培育鉆在所有鉆石中的滲透率呈現出提升

40、的趨勢，2021年10月達到7%。預計培育鉆毛石潛在市場空間400億元。印度進出口數據可看出，天然鉆毛石年均市場規模在120-130億美元；未來培育鉆石潛在市場空間預計達到其50%，即400億元左右。同時，培育鉆石還會普及到更多原先天然鉆石沒有普及到的應用場景上，不僅僅是替代天然鉆石，有望激發出更多的市場需求。圖：印度進出口培育鉆石量近年來迅速增加資料來源：GJEPC，華西證券研究所圖：印度進口培育鉆毛石占所有毛石的比例呈波動增加趨勢資料來源： GJEPC，華西證券研究所注：全年數據為當年4月至來年3月1.12.41.43.46.26.61.32.22.34.27.07.30.01.02.03

41、.04.05.06.07.08.0201620172018201920204-10M21印度培育毛石進口額（億美元）印度培育裸鉆出口額（億美元）0%2%4%6%8%10%12%20/01 20/03 20/05 20/07 20/09 20/11 21/01 21/03 21/05 21/07 21/09培育鉆石占比（%）目錄1 1培育鉆石：實驗室合成真鉆石培育鉆石：實驗室合成真鉆石2 2產業鏈：產業分布與各環節價值產業鏈：產業分布與各環節價值25 成熟：小顆粒金剛石作為超硬材料作磨具、刀具 新興：片狀金剛石作為功能材料用于高科技領域 CVD法在新興領域有較大發展空間3 34 4工業需求：市場

42、廣闊，方興未艾工業需求：市場廣闊，方興未艾6 6風險提示風險提示消費需求：婚姻到悅己，替代到創造消費需求：婚姻到悅己，替代到創造5 5受益標的受益標的4.1 人造金剛石的工業應用總覽26金剛石硬度高、熱導率高、透光性好，化學性質穩定，耐腐蝕性好，在多種行業中應用廣泛。伴隨金剛石制備技術持續發展，金剛石材料性價比逐漸凸顯、下游領域逐步拓展，驅動行業發展。人造金剛石的工業應用主要包括兩個方面一是利用人造金剛石超硬、耐磨、抗腐蝕的力學特性，可制作磨、削、切、割等各類金剛石工具，應用于金屬及合金材料、高硬脆材料（硅、藍寶石、磁性材料等）、軟韌材料（橡膠、樹脂等）及其他難加工材料的加工。二是利用人造金剛

43、石在光、電、聲、磁、熱等方面的特殊性能，作為重要的功能性材料，應用于電子電器、裝備制造、航空航天、國防軍工、醫療檢測和治療等高科技領域。單晶、微粉、聚晶是金剛石三大產品類別。圖：人造金剛石下游產品示意圖資料來源：公開資料整理，華西證券研究所4.2 金剛石工具發展較為成熟，技術進步帶來下游領域拓展27金剛石工具按照使用方式一般可劃分為鋸切工具、磨削工具和鉆進工具。鋸切工具主要包括鋸片、鋸條、繩鋸、線鋸、刀具等；磨削工具分為固結磨具、涂附磨具、膏狀液態磨具三類，具體包括砂輪、磨頭、切割片、磨盤、油石、砂布、砂帶、拋光膜、研磨膏、研磨液等；鉆進工具主要包括地質鉆頭、油氣井鉆頭、工程薄壁鉆頭，應用于地

44、質勘探、油氣勘探開采及各類建筑物鉆孔。主要使用HPHT法制造小顆粒單晶，通過破碎、球磨等形成微粉，微粉通過加合金燒結形成聚晶金剛石。隨著技術進步，下游應用領域逐漸拓展，向高端應用滲透。如航空航天領域，國外已研發出鈦合金、碳纖維復合等新型難加工材料加工用的金剛石刀具，并已通過有關認證且在波音和空客公司成功使用。圖：金剛石工具的應用情況資料來源：公開信息整理，華西證券研究所與牙輪鉆頭相比，PCD鉆頭使用壽命長，鉆井效率高，經濟效益好。預計未來石油PCD鉆頭市場需求將有快速提升。電子產業上游晶圓切割等環節已在日本、臺灣市場大范圍推廣，LED和藍寶石切割環節將成為金剛石切割線的又一新興領域。金剛石單晶

45、微粉聚晶金剛石PCD復合板礦山切削齒石油鉆頭拉絲模坯刀具汽車木材航空高端工具制品鉆石線光伏半導體LED藍寶石砂輪機械加工涂料航天軍工低端工具制品石料建材4.3 金剛石功能材料，降本后將有巨大應用空間28人造金剛石具備優異的聲、光、電、磁、熱等特殊性能，可作為超導材料、 光功能材料、磁功能材料、生物醫藥材料、功能膜等應用于電子電器、高端裝備制造、航空航天、醫療檢測及治療等高科技領域。半導體領域是最有想象力的應用領域。金剛石被認為是制備下一代高功率、高頻、高溫及低功率損耗電子器件最有希望的材料。需要向大尺寸、低缺陷、低電阻率和高導熱的方向發展，適合用CVD法制作，目前因成本太高無法大量生產。單晶金

46、剛石晶圓片：鉆石具有的“功率半導體性能因數”比硅高出10,000倍，Diamond Foundry已經使用等離子體反應器技術制造200mm單晶金剛石晶圓。作為極致的熱通量基材：在許多領域散熱已成為電力電子和射頻電源應用效率更高的關鍵限制因素，間接帶來能源效率差的問題，金剛石性能大大優于硅和碳化硅，用金剛石作為基底可以提供最極致的半導體性能。直接用作半導體：可替代氮化鎵和碳化硅半導體，在高電壓，大電流電力有極大優勢，也可在高功率無線通信中替代真空管。表：金剛石的半導體性質顯著優于其他常用物質資料來源：Diamond Foundry，華西證券研究所硅碳化硅氮化鎵鉆石帶隙（eV）1.13.23.44

47、5.5擊穿場（MV / cm）0.33520載流子遷移率(cm2/Vs)14509004404500空穴遷移率(cm2/Vs)4801202003800導熱系數（W / cm.K）1.551.5-324巴利加優值129091017200圖：金剛石在半導體的應用資料來源：公開信息整理，華西證券研究所金剛石晶圓金剛石基氮化鎵目錄1 1培育鉆石：實驗室合成真鉆石培育鉆石：實驗室合成真鉆石2 2產業鏈：產業分布與各環節價值產業鏈：產業分布與各環節價值29 HPHT：力量鉆石、黃河旋風、中兵紅箭 CVD：四方達、沃爾德 設備：國機精工3 34 4工業需求：市場廣闊，方興未艾工業需求：市場廣闊，方興未艾6

48、 6風險提示風險提示消費需求：婚姻到悅己，替代到創造消費需求：婚姻到悅己，替代到創造5 5受益標的受益標的5.1 HPHT法：力量鉆石（301071）30公司業務專注人造金剛石行業。公司自成立以來專注人造金剛石行業十余年，主要產品包括金剛石單晶、金剛石微粉與培育鉆石，形成三大核心產品體系。2021H1 公司營收同比+125.38%至 2.18億元，其中培育鉆石業務實現營收0.89億元。大腔體合成設備占比高。截至2020年末，公司大腔體六面頂壓機（700及以上）占比91.3%，遠超約20%的行業平均水平。公司目前已掌握大腔體合成系列技術、高品級培育鉆石合成技術等在內的人造金剛石全套核心技術，構筑

49、了完善技術體系與競爭壁壘。增加壓機儲備，積極擴產培育鉆石。公司六面頂壓機從2020年6月末的227臺提升到2021年6月末的483臺。2021年公司登陸科創板，計劃募集資金再投320臺壓機，用于生產培育鉆石。公司培育鉆石能夠批量生產2-10克拉大顆粒高品級培育鉆石毛坯。圖：公司營收、凈利、毛利率情況資料來源：公司年報，華西證券研究所圖：1H21公司產品結構資料來源：公司年報，華西證券研究所40.8%29.8%28.0%1.4%鉆石成品金剛石微粉大單晶金剛石其他業務0%10%20%30%40%50%60%70%0.00.51.01.52.02.53.03.54.02017201820192020

50、1-3Q21營業收入（億元）凈利潤（億元）毛利率（右軸）5.2 HPHT法：中兵紅箭（000519）31百年軍工企業，業務布局超硬材料、特種裝備、改裝汽車等板塊。其中，超硬材料業務板塊主要產品包括人造金剛石和立方氮化硼單晶及聚晶系列產品、復合材料、培育鉆石、高純石墨及制品等，為公司第二大收入來源，近年來收入結構保持平穩，2020年收入占比近30%。子公司中南鉆石為國內領先的培育鉆石廠商。中南鉆石人造金剛石產品應用于工業和消費領域。工業金剛石方面，公司產銷量及市場占有率連續多年穩居世界首位。培育鉆石方面，中南鉆石擁有大顆粒鉆石單晶科研、生產的技術優勢，在HTHP技術生產培育金剛石產品方面具有技術