工業金剛石行業深度：光伏領域需求旺半導體、國防未來空間大-220607（33頁）.pdf

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1、 http:/ 1/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 Table_main 行業研究類模板 深度報告 機械機械國防國防行業行業 報告日期：2022 年 6 月 7 日 工業工業金剛石：金剛石：光伏領域光伏領域需求需求旺旺，半導體、國防未來半導體、國防未來空間大空間大 工業金剛石行業深度 行業研究|機械國防行業|證券研究報告 行業觀點行業觀點 table_invest 行業行業評級評級 機械設備行業 買入 分析師：邱世梁分析師：邱世梁 執業證書號：S1230520050001 分分析師：王華君析師：王華君 執業證書號：S1230520080005 聯系人：王潔若聯系人：王潔若 Table_

2、relateTable_relate 相關報告相關報告 【培育鉆石】行業【培育鉆石】行業深度：深度：低滲透率，原石龍頭成長空間大 【中兵紅箭】深度【中兵紅箭】深度：培育鉆石+工業金剛石，兵器集團智能彈藥龍頭軍民品雙驅動 【黃河旋風】深度：【黃河旋風】深度：業績反轉向上，培育鉆石+工業金剛石龍頭再次崛起 【力量鉆石】深度：【力量鉆石】深度：培育鉆石新秀崛起，快速擴張業績彈性大 【四方達】深度【四方達】深度：CVD 培育鉆石未來之星；復合超硬材料駛入快車道 工業金剛石工業金剛石：上游上游中國壟斷、中游中國壟斷、中游分類分類眾多，下游應用場景多發展空間大眾多，下游應用場景多發展空間大 1 1）產業鏈

3、：產業鏈：上游看中國，我國壟斷全球 95%工業金剛石制造，目前工業金剛石單晶+微粉近150 億克拉，掌握全球工業金剛石行業規則制定及產品定價權；中游因工業金剛石高硬度、耐高溫等多個優異性能，制作成砂輪、切割線、刀具等多種形態產品，廣泛應用于下游石油鉆探、石材切割、光伏切割等市場，使用范圍廣、應用場景多。 2 2）高溫高壓法主供應高溫高壓法主供應，CVDCVD 法未來可期：法未來可期：目前工業金剛石主要由高溫高壓法制備，產品適用于多類鉆探、切削工具；CVD 法工業金剛石因其射頻大、耐高壓、透波強等諸多聲光熱電領域優勢，未來有望在半導體襯底、晶圓制備及紅外光學窗口、武器裝備方面有多種應用。 需求：

4、需求：短期光伏短期光伏+ +高端制造，長期四代半導體高端制造，長期四代半導體+ +軍工軍工，預計至，預計至 20252025 年年復合增速復合增速 1818% %- -2626% % 1 1）高端高端制造、制造、光伏光伏、消費電子快速上量、消費電子快速上量，預計至預計至 20252025 年需求年需求復合增速復合增速 1818% %- -26%26%：目前工業金剛石年市場需求約 45 億元，其中建筑石材需求占比 50%（約 22 億元） ，光伏/高端制造/消費電子占比 28%（約 13 億元） ，資源開采占 17%（約 8 億元） ，后期隨“汽車+N”高端制造市場促超硬刀具/微鉆需求上漲、“綠

5、電”光伏大賽道促金剛線切割快速放量、藍寶石襯底受益消費電子不斷攀升，預計 2025 年工業金剛石需求 88-114 億元，復合增速 18%-26%。 2 2）未來半導體未來半導體+ +軍工軍工，材料引領變革材料引領變革：CVD 法工業金剛石因耐高溫、射頻大、耐高壓等多項優異性能，未來有望在半導體散熱片、晶圓制造領域大幅放量、在軍工導彈整流罩、紅外光學窗口、防彈領域也有大應用空間。如在半導體和國防領域規模推廣，需求將上一大臺階。 供給供給：受受設備設備增加、增加、壓機壓機換新換新、工藝限制，、工藝限制，工業金剛石工業金剛石供不應求致價格進一步供不應求致價格進一步上漲上漲 1 1） 高溫高壓法高溫

6、高壓法工業金剛石工業金剛石制造制造： 根據超硬材料網數據顯示， 行業目前存量壓機 1-1.2 萬臺，其中用于工業金剛石 7000-9000 臺，年擴產上限 1500 臺（培育鉆石+工業金剛石） ；擴產核心因素：壓機數量增加（核心零部件鉸鏈梁產能受限,壓機擴產受制約） 、設備升級（顯著提升單次產量，同比增長 75%） 、工藝升級（單爐時間縮短，單產值提升）共促發展。 2 2）競爭競爭格局：格局：中兵紅箭、黃河旋風、力量鉆石、豫金剛石供應我國超 73%高溫高壓法工業金剛石，前三家供應約 65%份額；后期隨其他中小型企業的不斷擴張，上述三家企業合計市占率預期將有所下降，預計至 2025 年市占率下降

7、至 60%；綜合考慮擴產計劃，預計行業總產值至 2025 年達 103 億元，復合增速 23%。 4 4）結論結論一：一：因擴產速度有限，擴產受限+產能擠壓+需求增加，現有市場供不應求可能導致價格進一步上漲，工業金剛石未來盈利能力有望進一步提升；結論結論二二：CVD 法工業用途仍在研發階段，后期穩定量產+價格下降，具備明顯性能優勢及成本優勢后，有望在半導體、國防軍工等領域打開大發展空間。 競爭競爭格局格局：中兵紅箭中兵紅箭為為工業工業金剛石龍頭金剛石龍頭，黃河旋風、黃河旋風、力量鉆石力量鉆石布局較少布局較少 我們詳細比較了三大龍頭優劣勢，詳見正文。我們認為我們詳細比較了三大龍頭優劣勢，詳見正文

8、。我們認為中兵紅箭被低估：中兵紅箭被低估： （1 1）中兵紅箭中兵紅箭：抗抗風險能力風險能力強強：國企+現金多負債少+工藝技術好+工業金剛石行業龍頭地位穩固，存量壓機最多產能大；改善改善空間大：空間大：壓機結構改善+工藝改善+CVD 法技術儲備最先進公司之一+金剛石漲價， 長期業績彈性大， 被明顯低估被明顯低估； 黃河旋風、 力量鉆石工業金剛石布局較少， 四方達 CVD法未來有望生產應用于半導體、軍工領域工業金剛石。 投資建議：投資建議：工業金剛石工業金剛石發展發展空間大空間大中兵紅箭中兵紅箭、黃河旋風、力量、黃河旋風、力量鉆石鉆石、四方達四方達 工業金剛石發展空間大，重點推薦中兵紅箭、黃河旋

9、風、力量鉆石、四方達。 （1）中兵紅箭：全球培育鉆石原石+工業金剛石雙龍頭，軍工業務將扭虧，業績彈性大； （2）黃河旋風：業務高景氣，歷史包袱逐步卸載，利息和減值有望改善，業績反轉向上； （3）力量鉆石：行業新秀崛起，短期業績增幅大。 （4）四方達：CVD 法人造金剛石未來之星 風險風險提示：提示：競爭格局競爭格局變化和盈利能力波動變化和盈利能力波動、CVDCVD 法技術突破法技術突破的風險的風險 table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 2/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 投資投資案件案件 投資建議投資建議 工業金剛石發展空間大，重點推薦中兵紅箭、黃河旋風、力量鉆

10、石、四方達；工業金剛石發展空間大，重點推薦中兵紅箭、黃河旋風、力量鉆石、四方達；中兵紅箭培育鉆石原石+工業金剛石雙龍頭，軍工業務將扭虧，業績彈性大；黃河旋風歷史包袱逐步卸載，利息和減值有望改善，業績反轉向上；力量鉆石行業新秀崛起，短期業績增幅大；四方達 CVD 法人造金剛石未來之星。 關鍵假設、驅動因素與主要預測關鍵假設、驅動因素與主要預測 傳統油服市場持續回暖、“汽車+N”高端制造市場快速增長促超硬刀具/鉆頭超行業增速上漲；光伏“綠電”大賽道，金剛石線切割受益硅片放量；消費電子藍寶石襯底切割需求旺盛；未來 CVD 法人造金剛石有望引領半導體、軍工材料行業變革。 我們與市場的觀點的差異我們與市

11、場的觀點的差異 （1） 市場擔心市場擔心工業工業金剛石金剛石盈利能力盈利能力不足不足，后期面臨降價的風險后期面臨降價的風險。 需求：傳統切割市場+光伏、消費電子、高端制造大放量+未來 CVD 法人造金剛石半導體、軍工領域應用，工業金剛石應用空間廣，新材料有望引領行業變革，預計至 2025 年行業需求 88-114 億元，復合增速 18%-26%；供給：（1）中國供應全球超 95%工業金剛石，基本為高溫高壓法制造，2021 年工業金剛石單晶+微粉產量約 150 億克拉；（2）擴產核心因素：壓機數量提升+新型號大壓機單次產量增加+工藝提升導致單爐時間縮短，共促行業發展； （3）中兵紅箭、黃河旋風、

12、力量鉆石占我國約 65%培育鉆石原石制造市場份額，預計至 2025 年合計市占率下降至 60%，考慮各家擴產情況，預計 2025 年高溫高壓法工業金剛石行業總供給達 103 億，2022-2025 復合增速 23%。 供需格局：因擴產速度有限，擴產受限+產能擠壓（壓機產能轉至培育鉆石）+需求增加，現有市場供不應求可能導致價格進一步上漲，未來工業金剛石盈利能力有望向培育鉆石看齊。 （2） 市場市場擔心擔心 CVD 法快速放量，顛覆現有工業金剛石供應格局法快速放量，顛覆現有工業金剛石供應格局。 我們我們認為認為：高溫高壓法和 CVD 法因技術路徑及原理不同，其產品適用范圍也有顯著區別：高溫高壓法產

13、品耐磨性及硬度高，生長速度快價格低廉，適用于各類切割、磨削類耗材工具；CVD 法金剛石膜具備良好的散熱性、耐高壓、透波率，未來在半導體領域及軍工紅外光學窗口等方面有著良好應用，二者技術互補，協同發展。 中兵紅箭：抗風險能力強：國企+現金多負債少+工藝技術好+工業金剛石行業龍頭地位穩固，存量壓機最多產能大；改善空間大：壓機結構改善+工藝改善+CVD 法技術儲備最先進公司之一+金剛石漲價，長期業績彈性大，被明顯低估；黃河旋風、力量鉆石工業金剛石布局較少，四方達 CVD 法長期應用于半導體、軍工領域可期。 股價上漲的催化因素股價上漲的催化因素 工業金剛石下游需求大幅提升；CVD 法技術突破，產品可廣

14、泛應用于半導體、軍工等領域。 投資風險投資風險 CVD 法技術突破帶來競爭格局變化風險、下游高端制造不及預期風險。 qRoRpOoNxPmRnPtQzQoMrQbR8Q7NtRqQpNtReRoOpRjMoOxO8OpPuNMYoMnRuOpNmP table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 3/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 正文正文目錄目錄 1. 工業金剛石：工業制備基礎產品，我國壟斷上游制造工業金剛石：工業制備基礎產品，我國壟斷上游制造 . 5 1.1. 工業金剛石產業鏈：上游中國壟斷，中游種類多，下游應用廣 . 5 1.2. 自然界最硬物質，高端金剛石工具進口

15、替代空間大 . 7 1.3. 高溫高壓法制備磨削/切割工具，CVD 法適用半導體+軍工 . 11 2. 需求：光伏高端制造大放量，中長期展望半導體需求：光伏高端制造大放量，中長期展望半導體/軍工軍工 . 13 2.1. 現階段（高溫高壓法） ：建筑、油服市場穩健，光伏、消費電子快速發展 . 13 2.2. 中長期（CVD 法） ：第四代半導體材料應用廣，軍用未來可期 . 15 3. 供給：高溫高壓法至供給：高溫高壓法至 2025 年供給復合增速年供給復合增速 23%，CVD 法突破后有望放量法突破后有望放量 . 20 3.1. 競爭格局：中兵紅箭、黃河旋風、力量鉆石、豫金剛石供應我國超 65%

16、高溫高壓法工業金剛石 . 20 3.2. 高溫高壓法擴產 3 大因素：壓機數量增加、設備升級、工藝提升 . 21 3.3. 高溫高壓法工業金剛石：預計 2022-2025 年供給復合增速為 23% . 24 4. 重點推薦中兵紅箭、黃河旋風、力量鉆石，四方達重點推薦中兵紅箭、黃河旋風、力量鉆石，四方達 . 27 4.1. 中兵紅箭：培育鉆石+工業金剛石，兵器集團智能彈藥龍頭軍民品雙驅動 . 30 4.2. 黃河旋風：業績反轉向上，培育鉆+工業金剛石高景氣 . 31 4.3. 力量鉆石：超硬材料新秀崛起，快速擴張業績彈性大 . 31 4.4. 四方達：CVD 人造金剛石未來之星，復合超硬材料駛入

17、快車道 . 31 5. 風險提示：競爭格局變化、盈利能力波動風險提示：競爭格局變化、盈利能力波動 . 32 圖目錄圖目錄 圖 1：工業金剛石產業鏈總覽圖：上游中國壟斷，下游廣泛應用建材、光伏、高端制造領域，未來有望向半導體、軍工擴產 . 5 圖 2：2020 年我國工業金剛石單晶及微粉總產量 145 億克拉 . 6 圖 3：2020 年以來工業金剛石單價已累計上漲 60% . 6 圖 4 :工業金剛石下游市場規模（單位：億元） . 7 圖 5：工業金剛石下游市場消耗數量（單位：億克拉） . 7 圖 6：金剛石具有很高的硬度和耐磨性，是目前自然界中最硬的物質 . 8 圖 7：金剛石工具相比普通硬

18、質合金工具具有顯著性能優勢 . 9 圖 8：高溫高壓法合成人造金剛石的工藝流程 . 11 圖 9：CVD 法合成人造金剛石的工藝流程 . 12 圖 10：半導體 3 代材料發展歷程，目前碳化硅、氮化鎵為第三代半導體主要材料 . 15 圖 11：各種半導體材料的物理特性，金剛石在耐高溫、功率大、耐高壓等方面具有顯著優勢 . 16 圖 12：日本成功研發超高純 2 英寸金剛石晶圓量產 . 17 圖 13：2021 年中國大陸半導體市場規模 119 億美元 . 17 圖 14：金剛石散熱襯底提升氮化鎵功率處理，降低成本、尺寸及重量 . 18 圖 15：金剛石在國防軍工領域的應用 . 19 圖 16：

19、四家工業金剛石供應商總壓機數目及工業金剛石壓機數目（截至 2021 年底） . 20 圖 17：核心企業超硬材料業務 2021 年收入（億元） . 20 table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 4/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 圖 18：核心企業工業金剛石業務 2021 年收入（億元） . 20 圖 19： 核心企業超硬材料業務 2021 年市場份額 . 21 圖 20：核心企業工業金剛石 2021 年市場份額 . 21 圖 21：壓機數量提升、設備升級大型化、工藝提升共促行業產能擴張 . 21 圖 22：主要六面頂壓機供應商年壓機產量 . 22 圖 23：制約

20、產能擴張的核心瓶頸-鉸鏈梁 . 22 圖 24：壓機腔體變大有效提升壓機單爐產量 . 23 圖 25：工藝提升促單爐時間縮短，同步提升壓機產量產值 . 24 圖 26：擴產受限+產能擠壓+需求增加，供不應求可能導致價格進一步上漲 . 27 圖 27：2021 年三家上市公司超硬材料及工業金剛石收入 . 29 圖 28：三家公司 2021-2022 年工業金剛石業務收入及利潤 . 29 圖 29：力量鉆石歷史包袱小，毛利率/凈利率最高 . 29 圖 30：中兵紅箭在手現金充足，擴產阻力小 . 29 表表目錄目錄 表 1：部分金剛石工具生產公司一覽，大行業，小公司 . 7 表 2：金剛石單晶及微粉

21、產品的物理特性 . 9 表 3：金剛石工具分為鋸切工具、磨削工具及鉆進工具，用于機械制造、建材切割、石油鉆探等多個領域 . 10 表 4：CVD 金剛石主要制備方法一覽，目前 MPCVD 法為主流 . 12 表 5：HTHP 和 CVD 在合成技術、合成結果和產品應用等方面差異明顯 . 13 表 6：需求端：傳統建筑石材市場穩健、高端制造、光伏切割、藍寶石襯底切割有望快速放量 . 14 表 7：CVD 法制備單晶金剛石和多晶金剛石性能差異 . 15 表 8：大尺寸單晶金剛石晶圓制備技術 . 17 表 9：預計至 2025 年單晶金剛石晶圓市場需求 65.4 億美元 . 18 表 10：常用紅外

22、窗口材料與金剛石的特性比較 . 19 表 11：我國六面頂壓機性能不斷提升：產品迭代速度加快 . 23 表 12：力量鉆石工業金剛石業務收入測算，至 2025 年收入復合增速 32% . 25 表 13：黃河旋風工業金剛石業務收入測算，至 2025 年收入復合增速 20% . 25 表 14：中兵紅箭工業金剛石業務收入測算，至 2025 年收入復合增速 21% . 26 表 15：高溫高壓法工業金剛石行業供給 2022-2025 年復合增速 23%（單位：億元） . 26 表 16：中兵紅箭、黃河旋風、力量鉆石三家企業業務對比 . 28 表 17：中兵紅箭、黃河旋風、力量鉆石三家企業核心優勢

23、. 30 table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 5/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 1. 工業金剛石：工業工業金剛石：工業制備基礎制備基礎產品產品，我國壟斷上游制造我國壟斷上游制造 1.1. 工業工業金剛石產業鏈金剛石產業鏈：上游中國上游中國壟斷壟斷，中游，中游種類種類多，下游應用廣多，下游應用廣 圖圖 1：工業工業金剛石產業鏈總覽圖金剛石產業鏈總覽圖：上游中國壟斷，下游廣泛應用上游中國壟斷，下游廣泛應用建材建材、光伏、高端制造領域，未來有望向半導體、軍工擴產、光伏、高端制造領域，未來有望向半導體、軍工擴產 資料來源：岱勒新材/美暢股份/力量鉆石招股說明書，浙商

24、證券研究所 上游上游：世界看中國，中國看河南。：世界看中國，中國看河南。 我國壟斷全球我國壟斷全球工業金剛石工業金剛石單晶單晶+微粉微粉制造制造，市場存量市場存量壓機壓機 7000-9000 臺臺：我國自2001 年突破工業金剛石關鍵粉末觸媒技術后，工業金剛石行業得到了快速發展，在 table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 6/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 以河南省為核心的多家工業金剛石企業，技術先進、產能充足、產業鏈配套齊全，已形成研發、生產一體化的超硬材料產業集群，根據超硬材料網數據顯示，我國目前行業存量壓機 1-1.2 萬臺，其中用于工業金剛石 7000-9

25、000 臺；根據磨料磨具網數據顯示，2020 年我國工業金剛石總產量 200 億克拉（工業金剛石單晶+金剛石微粉+金剛石復合片），其中工業金剛石單晶+微粉 145 億克拉，壟斷全球 95%工業金剛石原料市場份額。 圖圖 2：2 2020020 年年我國工業金剛石單晶及微粉總產量我國工業金剛石單晶及微粉總產量 145145 億億克拉克拉 資料來源：中國磨料磨具工業年鑒，浙商證券研究所 技術突破技術突破致價格下跌，近些年受下游需求旺盛致價格下跌，近些年受下游需求旺盛+培育鉆石產能擠壓顯著上漲。培育鉆石產能擠壓顯著上漲。工業金剛石早期由歐美等國家壟斷，產品價格居高不下，可達 100 美元/克拉；中南

26、鉆石于 2001 年通過自主研發突破了關鍵粉末觸媒技術，開啟了人造金剛石快速發展道路，產品因產量大幅提升價格快速下降，2015 年前后跌至 0.1 元/克拉，多家工業金剛石企業迎來“至暗時刻”；2020 年起，受光伏、消費電子、新能源汽車制造等高端制造領域快速增長需求，以及培育鉆石對工業金剛石帶來的產能擠壓，工業金剛石供不應求產品價格上漲，后續有望維持高位甚至進一步上升。 圖圖 3：20202020 年年以來工業金剛石單價已累計上漲以來工業金剛石單價已累計上漲 6060% % 資料來源：公開資料，浙商證券研究所整理 中游中游：金剛石工具：金剛石工具制造制造企業企業，大行業，小公司大行業，小公司

27、 921241401531681511361431491421458010012014016018020102011201220132014201520162017201820192020金剛石單晶產量（億克拉）8000.10.20.301002003004005006007008009002001200220032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022 table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 7/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 中游環節主要為各類金剛石

28、工具制造企業，通過將工業金剛石經過破碎、與硬質合金結合、 聚晶等多種工藝， 打造多種金剛石工具， 如金剛線、 金剛砂輪、 金剛砂帶、金剛石復合片等，廣泛用于下游多種切割、磨削、鉆探、拋光等場景。該產業鏈環節分類雜、產品形態多，使用范圍廣，故行業集中度較低，行業里多為小規模公司。 表表 1：部分部分金剛石工具金剛石工具生產生產公司一覽，大公司一覽，大行業行業，小公司，小公司 公司名稱公司名稱 主營業務主營業務 20212021 收入收入（億元億元） 四方達超硬材料股份有限公司 聚晶金剛石及相關制品 4.2 河南亞龍金剛石制品股份有限公司 金剛石復合片及刀具等 北京沃爾德金剛石工具股份有限公司 金

29、剛石刀具等 3.3 楊凌美暢新材料股份有限公司 電鍍金剛石線等 18.5 長沙岱勒新材料科技股份有限公司 金剛石線等 2.7 博深股份有限公司 金剛石圓鋸片、鉆頭及刀具等 15.8 晶日金剛石工業有限公司 金剛石單晶、金剛石鋸片和金剛石聚晶等 山東昌潤鉆石股份有限公司 磨削鋸切級金剛石、金剛石單晶及微粉等 資料來源：天眼查，浙商證券研究所 下游下游：多種多種高端制造核心零部件，高端制造核心零部件，CVDCVD 法有望進一步拓展終端應用場景。法有望進一步拓展終端應用場景。 目前金剛石終端應用仍以傳統建筑石材切割為主，占據銷售額的 50%，規模 22億；機械、電子板塊增幅快（包含光伏切割、消費電子

30、切割，現階段占比 28%，規模13 億），未來有望成為工業金剛石需求重要增長領域；資源開采/地質鉆探主要使用工業金剛石與硬質合金構成的復合片（市場份額 17%，規模 8 億），隨油服/礦山開采市場增長；未來 CVD 法生產的工業金剛石，可用于半導體領域的集成電路芯片、散熱片等，以及軍工的導彈整流罩、紅外光學窗口等。 圖圖 4 :工業金剛石工業金剛石下游市場下游市場規模規模（單位（單位：億元：億元） 圖圖 5：工業金剛石下游市場工業金剛石下游市場消耗數量（消耗數量（單位單位：億億克拉）克拉） 資料來源：硬質合金商務網，浙商證券研究所 資料來源：央視財經，浙商證券研究所 1.2. 自然界自然界最硬

31、物質，高端金剛石工具進口替代空間大最硬物質，高端金剛石工具進口替代空間大 金剛石：金剛石：自然自然界界最硬物質，人工制造打開應用空間。最硬物質，人工制造打開應用空間。金剛石俗稱“金剛鉆”，是鉆石的原身，它是由碳元素組成的礦物，是碳元素的同素異形體，在地球深部高221328建筑石材（50%）機械、電子（28%）資源開采/地質鉆探（17%）其他（5%）73 41 25 7 建筑石材機械、電子資源開采/地質鉆探其他 table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 8/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 壓、高溫條件下形成一種由碳元素組成的單質晶體。金剛石具有很高的硬度和耐磨性，是目

32、前自然界中最硬的物質。 圖圖 6：金剛石：金剛石具有很高的硬度和耐磨性，是目前自然界中最硬的物質具有很高的硬度和耐磨性，是目前自然界中最硬的物質 資料來源：百度百科，浙商證券研究所 本文本文重點分析人造金剛石中用于工業領域的金剛石原料、工具重點分析人造金剛石中用于工業領域的金剛石原料、工具、應用場景及相應用場景及相關上市公司。關上市公司。 工業工業金剛石金剛石原料：原料：分為分為金剛石單晶及金剛石微粉兩種形態金剛石單晶及金剛石微粉兩種形態 工業金剛石產品類型為金剛石單晶和金剛石微粉。工業金剛石產品類型為金剛石單晶和金剛石微粉。 金剛石單晶產品根據顆粒形貌和應用領域不同可進一步細分為磨削級單晶、

33、鋸切級單晶和大單晶，金剛石微粉產品根據顆粒形貌和應用領域不同可進一步細分為研磨用微粉、 線鋸用微粉和其他工具用微粉。 table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 9/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 表表 2 2：金剛石單晶及微粉產品的物理特性：金剛石單晶及微粉產品的物理特性 產品類別 產品名稱 產品特性 產品用途 應用場景 金剛石單晶 磨削級單晶 粒度范圍集中在 60/70 目以細； 晶體完整、 熱穩定性高、 低磁性 制作砂輪、磨輪、磨塊、滾輪、滾筒等磨削工具 硬質合金、石材、陶瓷和玻璃等非金屬硬脆材料的磨、削以及拋光 鋸切級單晶 粒度范圍集中在 20/25 以細；晶

34、形規則、 邊緣鋒利、 機械強度高 制作鋸片、繩鋸和刀具等鋸切工具 建筑材料及半導體硅片、光學玻璃、陶瓷等切割 大單晶 粒度范圍集中在 20/25 目以粗，晶體完整，內部雜質較少 制作金剛石鉆頭、刀具、修整器 有色金屬、 光學平面鏡、芯片晶圓等超精密加工 金剛石微粉 研磨用微粉 粗端 7m 以下，粒度分布集中，晶型規則，微粉顆粒強度高，雜質含量低 制作研磨膏和研磨液等 精密元器件、 精細陶瓷、液晶玻璃、寶石及半導體等產品的研磨和拋光 線鋸用微粉 粗端 7-14m，晶型較好，多棱角、鋒利度好、粒度分布集中 制作金剛石線鋸 藍寶石、單晶硅、多晶硅、精密陶瓷、磁性材料切割 其他 粗端 14m 以上，具

35、有良好的分散性、耐磨性 制作砂輪、磨片、復合片 陶瓷、石材和玻璃等材料的磨削 資料來源：惠豐鉆石招股說明書、浙商證券研究所 金剛石金剛石制備工具性能優異制備工具性能優異：金剛石工具具有超硬、超耐磨、耐高溫、抗氧、抗腐蝕等優異的性能，具有較低的摩擦系數、較高的導熱性能和較低的熱膨脹系數，是一種非常特殊且不可替代的新型工具； 如圖所示，普通硬質合金車刀每磨除 1 克金屬需要消耗磨料 4-15 克，而金剛石車刀僅消耗 2-4 克；普通硬質合金打磨汽車發動機氣缸需 300 塊碳化硅磨石，而金剛石磨石僅需一塊， 損耗大大降低； 其余在加工表面精細度、 橢圓度/錐度以及成本節約等方面，金剛石工具都具備顯著

36、優勢。 圖圖 7：金剛石工具：金剛石工具相比相比普通硬質合金工具具有顯著性能優勢普通硬質合金工具具有顯著性能優勢 資料來源： 中國人造金剛石產業競爭力提升的對策研究 ，浙商證券研究所 table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 10/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 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。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。 金剛石工具廣泛應用于石材、玻璃、陶瓷、硅片、硬質金屬、合金、寶石、瑪瑙、玉器等各類材料的切、削、磨、鉆，其終端應用已涵蓋建材石材、裝備制造、汽車制造、家用電器、電子電器、清潔

37、能源、勘探采掘等諸多領域。 表表 3 3：金剛石：金剛石工具工具分為鋸切工具、分為鋸切工具、磨削磨削工具及鉆進工具，用于工具及鉆進工具，用于機械機械制造、建材制造、建材切割切割、石油石油鉆探等多個領域鉆探等多個領域 金剛石工具金剛石工具 描述描述 產品名稱產品名稱 應用領域應用領域 鋸切工具鋸切工具 包括鋸片、鋸條、繩鋸、線鋸、刀具等 鋸片 石材、建材、地板磚、建筑、裝修、玻璃、陶瓷、耐火材料、公路、橋梁、碼頭、機場、雕刻等 刀具 機械、汽車、摩托、機床工具、軸承、航空航天、電子和微電子、軍工、空間技術等 燒結體 拉絲、機械、石油、地質，煤炭、木材、水泥制品 薄壁鋸 邊材、建筑、裝修、公路、橋

38、梁、碼頭、機場、石材、耐火材料、玻璃、陶瓷等 電鍍制品 石材、機械、寶石加工、學導體加工、鉆探、電子、航空航天、軍工、陶瓷、玻璃等 磨削工具磨削工具 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 砂輪 機械、汽車、摩托、機床工具、木材、石材、復合片、電子、家電、航空戴天、軍工等 珩磨條、精磨片 機械、電子、玻璃、陶瓷、軍工、油嘴、空間技術等 滾輪 普通砂輪、超硬砂輪和軍工等 磨盤、磨鋸、磨輪 石材、地板磚、玻璃、耐火材料、陶瓷等 鉆進工具鉆進工具 包括地質/油 （氣）井/工程鉆頭 鉆頭 石油、地質、煤炭、核工業、水電工程、建材、建筑、公路、鐵路、隧道、橋梁、碼頭

39、基樁、空間技術等 資料來源：超硬材料網，浙商證券研究所 傳統金剛石傳統金剛石工具市場份額不斷提升，高端金剛石工具仍需進口。工具市場份額不斷提升，高端金剛石工具仍需進口。國產金剛石工具在技術工藝水平和中低端產品質量方面與國際企業基本持平，建筑石材、光伏硅片加工領域發展迅速，國內產品取代進口并大量出口；但半導體精密加工中聚晶立方氮化硼（PCBN）、聚晶金剛石（PCD）加工仍以進口為主，而航空航天等行業的應用剛剛起步?？傮w上，中國超硬材料在精加工方面與國外先進水平相比仍有較大發展空間。 table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 11/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 1.3

40、. 高溫高溫高壓法高壓法制備制備磨削磨削/切割切割工具工具，CVD 法法適用適用半導體半導體+軍工軍工 全球人造金剛石行業主要有高溫高壓法（全球人造金剛石行業主要有高溫高壓法（HTHP）和化學氣相沉積法（）和化學氣相沉積法（CVD）兩大類生產方法兩大類生產方法，目前國內人造金剛石產品生產主要采用高溫高壓法（HTHP），兩種技術形成優勢互補、協同發展的良性局面。 高溫高壓法高溫高壓法：壟斷我國現階段工業金剛石產能壟斷我國現階段工業金剛石產能 高溫高壓法合成人造金剛石的過程如下：高溫高壓法合成人造金剛石的過程如下：由石墨粉、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

41、原、檢驗、稱重等工序制作成石墨芯柱，然后將石墨芯柱與復合塊、輔件等密封傳壓介質組裝在一起形成可用于合成金剛石單晶的合成塊，之后放入六面頂壓機內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，之后進行提純處理和分選檢測獲得金剛石單晶。 圖圖 8：高溫高壓法合成人造金剛石的工藝流程：高溫高壓法合成人造金剛石的工藝流程 資料來源：力量鉆石招股說明書，浙商證券研究所 CVD 法法：量產：量產+成本下降難突破，未來應用范圍大成本下降難突破，未來應用范圍大 CVD 法（化學氣相沉淀）鉆石是以一塊天然鉆裸石為母石，利用高純度甲烷、加上氫、氮等氣體輔助，在微波爐中以高壓方式

42、，讓甲烷中與鉆石一樣的碳分子不斷累積到鉆石原石上，經過一層層增生，可形成大至 10 克拉之透明鉆石；該法能夠制備純度較高、尺寸較大的金剛石顆粒和金剛石膜，具有更高的利用價值，同時隨著技術的進步，可以工業化生產的尺寸也顯著擴大，應用價值持續提升，應用領域也進一步拓展，未來有望廣泛應用于電子器件、激光器、導彈、航天等領域。 table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 12/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 圖圖 9：CVDCVD 法合成人造金剛石的工藝流程法合成人造金剛石的工藝流程 資料來源：培育鉆石網，浙商證券研究所 MPCVD 法是當前世界上研究和制備金剛石薄膜的主流方

43、法法是當前世界上研究和制備金剛石薄膜的主流方法。MPCVD 法可以制備面積大、均勻性好、純度高、結晶形態好的高質量金剛石薄膜，適合在各種曲面（異形表面）上涂復金剛石薄膜，能制備各種不同需要的金剛石薄膜制品。并且可以原位實施基體與金剛石薄膜之間的中間層的多種不同處理工藝，適用性強。設備具有使用操作簡便，能長期穩定運行，生產的重復性好，能耗低，運行成本低的優點。 表表 4 4：CVDCVD 金剛石主要制備方法一覽，金剛石主要制備方法一覽，目前目前 MPCVDMPCVD 法為主流法為主流 分類分類 特點特點 代表公司代表公司 備注備注 MPCVD 純度與高質量的天然單晶金剛石幾乎完全相同，重量超過

44、10 克拉，體積大550mm3; 德國 AIXTRON 公司、日本SEKI 和 PLAS 公司 微波法為目前市場上主流方法，主要技術在IAF 和美國 HFCVD 沉積區域大，設備結構簡單，操作容易 美國的 SP3、Crystallame、CVD-diamond、Diamonex、DDK 等公司 壓力可調，溫度可至50，可加入多組熱絲陣列。 table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 13/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 DC Arcplasma jet CVD 技術比較完善，主要特點是沉積速度快，金剛石膜質量接近 MPACVD，最大沉積直徑 150mm 以上 West

45、inghouse Electric, SP3 北京科技大學單位也開發并完善了該項技術 直流輝光直流輝光PCVD 沉積速率高、沉積面積大、品質好、裂紋少、可在高氣壓下工作、放電穩定、設備簡單等 韓國、奧地利有研究 中國吉林大學有研究 資料來源：智研咨詢，浙商證券研究所 兩種技術互補，協同發展：兩種技術互補，協同發展：兩種生產方法采用不同的合成原理和合成技術，生產出的產品類型和產品特點也各不相同，主要產業應用也側重在不同的終端領域。我國目前主要采用高溫高壓法（HTHP），在未來相當長的時間內，HTHP 和 CVD 將保持共同發展的態勢，這是人造金剛石行業的基本特色。 表表 5 5：HTHPHTHP

46、 和和 CVDCVD 在合成技術、合成結果和產品應用等方面差異明顯在合成技術、合成結果和產品應用等方面差異明顯 類型類型 項目項目 高溫高壓法（高溫高壓法（HTHP） 化學氣相沉積法（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

47、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 工業金剛石 差異 由于化學氣相沉積法（CVD）在合成金剛石單晶時只能在布有晶種的基板上 生長，屬于二維生長，且只能生長單層，不適宜合成小顆粒單晶，無法滿足工業領域對金剛石單晶的需求，因此在工業應用方面不會替代高溫高壓法（HTHP）。 資料來源：力量鉆石招股說明書，浙商證券研究所 2. 需求需求：光伏：光伏高端制造高端制造需求向好需求向好，半導體半導體/軍工軍工未來空間大未來空間大 2.1. 現階段現階段（高溫高壓法）（高溫高壓法）：建筑、建筑、油服市場

48、穩健油服市場穩健，光伏，光伏、消費電子消費電子快速發展快速發展 現階段現階段工業金剛石工業金剛石行業規模約行業規模約 4545 億億, ,其中產品其中產品 50%50%（約（約 2222 億）億）下游下游應用于建筑應用于建筑石材石材切割，切割，28%28%（約（約 1313 億）用于高端制造、光伏、消費電子襯底切割，億）用于高端制造、光伏、消費電子襯底切割，17%17%（約（約 8 8億）用于億）用于資源開采資源開采、地質勘探等地質勘探等； 傳統建筑石材傳統建筑石材用金剛石切割工具需求穩定用金剛石切割工具需求穩定：通過切割、磨削等方式來加工石材等產品，屬于工業金剛石傳統應用加工領域，成本低廉，

49、切割效果良好，是目前主流的建材切割工具；在國家政策支持下，以及城市化進程加速和住宅更新換代的巨大需求，中國建筑行業逆勢增長將進一步激活，市場規模整體呈上升趨勢，預計到2035 年，中國的城鎮化率達 75%，工業金剛石工具隨建筑工業發展平穩增長。 油服市場回暖，資源開采油服市場回暖，資源開采用金剛石進一步擴容：用金剛石進一步擴容：自 2020 年四季度以來，油氣開采類產品市場景氣度正在逐步回升，截至 2022 年 3 月，活躍鉆機數已增至 661 臺， table_page 行業行業深度報告深度報告 http:/ 14/33 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 逐步恢復至疫情前水平。隨著世界經濟的

50、進一步恢復和油價的走高，未來這一趨勢有望持續；PDC 鉆頭具有高磨損性，屬于油氣開采過程中的耗材，隨著鉆井數量增多+鉆井深度增加，鉆頭需求量也將增長，從而帶動石油復合片市場進一步擴容。 高端制造“汽車高端制造“汽車+N+N”市場大漲，“進口替代”市場大漲，“進口替代+ +合金替代”共促放量：合金替代”共促放量：以工業金剛石為原料制造的 PCD（聚晶金剛石）刀具/微鉆等產品，廣泛應用于下游多種精密機械加工，汽車、消費電子、鋼鐵加工、航空航天等多種領域，需求因 1、高端制造需求增加促機床數量增加+開工率提升，機床升級+老舊替換共促行業進入上行周期，2、精細化生產對高性能刀具提出更多要求，超硬刀具取