（報告出品方/作者：海通證券，佘炜超、趙靖博）

1. 風起于青萍之末—培育鑽行業快速爆發

1.1.培育鑽石和天然鑽石：冰箱裏面和大自然的冰都是冰

天然鑽在超高溫高壓環境中形成，並且隨著地殼運動過程到地表。天然鑽石形成于 地底下 100 多公裏深處的碳元素層，其超高溫高壓的環境可以將石墨形態的碳元素擠壓 成金剛石結構。天然鑽石整個形成過程只要數天時間，但是需要經過數百萬年的地殼運動後跟隨火山噴發到地球表面成爲可以開采到的鑽石，而通過模擬培育鑽石的生長機理 可以人工合成培育鑽石大大增加了鑽石的産出效率。

培育鑽石理論曆史悠久，目前進入快速發展階段。培育鑽石的理論基礎最早可追溯 至 18 世紀末法國化學家拉瓦錫的發現。1952年，美國聯邦碳化硅公司的科學家威廉·艾弗索運用化學氣相沉積法（簡稱 CVD）讓含碳的氣體不斷沉積在鑽石籽晶上，逐漸積 聚和硬化形成鑽石。1954 年，通用電氣的“超級壓力項目”負責人霍爾博士帶領團隊，在 培育鑽石技術領域取得突破，誕生了業內所稱的“高溫高壓法合成鑽石”（簡稱 HPHT）。 1963 年，由中科院地球化學研究所、中科院物理研究所、鄭州三磨研究所和地質科學 院等單位率先研制出中國第一顆人造鑽石。1990 年代，第三種合成技術“爆壓法”、第四種合成技術“高能超聲波處理”也陸續面世。2005 年，中國吉林大學超硬材料國家重點實 驗室運用 HPHT 技術合成出 4 毫米 IIa 型鑽石。2019年，中南鑽石公司取得重大技術 突破，宣布合成大顆粒“首飾用鑽石”（又稱“寶石級鑽石”）。相比天然鑽石的悠久曆史， 誕生于上世紀中期的培育鑽石雖然發展曆史較短，但得益于合成技術的迅猛發展，其行業進入快速崛起的發展階段。

培育鑽和天然鑽之間的關系可以簡單以冰箱做的冰和自然形成的冰來理解。培育鑽 石即合成鑽石，是人工模擬天然金剛石結晶條件和生長環境采用科學方法合成出來的金 剛石晶體。從産品屬性看，培育鑽石和天然鑽石均是純碳的結晶體，擁有完全一樣的物 理、化學以及光學性質，透明度、折射率、色散等方面媲美天然鑽石，在亮度、光澤、 火彩、閃爍等飾品特性方面完全與天然鑽石相同。另外，培育鑽石從本質上不同于仿鑽 類的莫桑石（碳化硅）和水鑽，和天然鑽石一樣都是屬于純碳構成的晶體。2018 年 7 月，美國聯邦貿易委員會(FTC)修正鑽石的定義，刪掉“天然”一詞，將天然鑽石和實驗室 鑽石都統一歸類爲鑽石。

由于形成條件不同，天然鑽石和培育鑽石的性質有所差異。天然鑽石晶體和實驗室 培育鑽石的形成溫度所差無幾，但天然鑽石大多爲八面體(八個等邊三角形晶面)晶體， 而培育鑽石晶體包含八面體和立方體(六個正方形晶面)的晶體。

1.2. 供給端技術進步和官方背書共同推動行業需求爆發

1.2.1.行業爆發的驅動因素 1：技術進步帶來供給端的突破

高溫高壓法和氣相沉積法是培育鑽石合成的兩種主要方法： 1）高溫高壓法（HPHT），作爲第一代的鑽石生長技術,高溫高壓技術完全模擬 天然鑽石的生長過程，在地上重現碳元素層的反應並將石墨轉換成鑽石即石墨粉在 超高溫、高壓條件及金屬觸媒粉催化作用下發生相變生長出金剛石晶體；

2）化學氣相沉積法（CVD），即含碳氣體和氧氣混合物在高溫、低壓條件下被 激發分解出活性碳原子，通過控制沉積生長條件促使活性碳原子在基體上沉積交互 生長成金剛石晶體，采用沉積設備合成。 由于與天然鑽石生長方式不同，HPHT 培育鑽石存在金屬雜質，CVD 鑽石存在生長紋，因此可通過光譜儀區分。並且培育 鑽石內部結構過于完美，人工修改會有一定的痕迹，也可以作爲判別方法，但是鑒定難度依然較大。

目前來看兩種路線互有優劣，未來可能在中長期內呈現共存格局。HPHT 生産周期短，小顆粒成本優勢明顯；CVD 純淨度高，聚焦高品級産品。高溫高壓（HPHT）合成 培育鑽石以塔狀爲主，生長速度快、成本低，綜合效益優勢明顯，特別在 1-5ct 培育鑽 石合成方面具有明顯優勢，但因爲金屬觸媒的存在不可避免的含有雜質，淨度稍差。CVD 合成培育鑽石呈板狀，顔色不易控制、培育周期長、成本較高，純淨度高，但由于生長 紋等存在，其亮度稍差，較適宜 5ct 以上培育鑽石合成。目前，兩個技術路線仍在不斷 進步，HPHT 主要在産品大小、良率、生長效率等指標有提升空間，CVD 在設備降本、 産品産出和生長效率等方面有優化空間。

無論是 HPHT 還是 CVD 培育鑽石的質量都在不斷進步。根據 GIA 對數以千計的 HPHT（收集于 2007-2016 年）和 CVD 培育鑽石裸鑽（收集于 2003-2016 年）的分析， 兩種工藝制備的培育鑽展現出如下趨勢：

1）培育鑽石顔色接近無色的比例逐漸提升：早期 HPHT法合成的多爲黃色/黃-橙 色彩鑽，後來 D-J 級無色和接近無色鑽石的占比顯著提高，其中 72%呈 D-F 色，科學 家認爲大多數 HPHT 鑽石的顔色都是生長結果，沒有經過後處理。CVD 鑽石顔色分布 則沒有明顯變化，大多數爲 D-N 級，其中 67%爲 G-J，21%爲 D-F 級，目前大多數無 色和接近無色的 CVD 鑽石都經過了合成後的改色處理。

2）鑽石克拉數上限也不斷取得突破：HPHT 鑽石的克拉數範圍在過去這些年的變 化不大，裸鑽 1-1.5 克拉占比最高，約 34%，大顆粒鑽石占比非常小。2015 年起，俄 羅斯 New Diamond Technology 向 GIA 提供了多顆大于 5 克拉的無色和接近無色的裸 鑽，代表 HPHT 在克拉數上的進步。CVD 鑽石的大小呈現持續提升的趨勢，2009-2013 年，大多數鑽石落在 0.25-0.5 克拉區間，2014 年以後，大多數鑽石大于 0.5 克拉。2003 年，GIA 收到第一顆 1 克拉以上 CVD 裸鑽，此後 CVD 鑽石克拉數上限也不斷取得突破。

供給端逐步突破，克拉鑽的誕生給寶石級金剛石應用創造條件。工業用人造金 剛石中顔色、重量和純淨度達到一定標准的寶石級金剛石大單晶可作爲培育鑽石鑲 嵌飾品應用于消費領域。2012 年至 2015 年，培育鑽石已在部分國家時尚消費市場 零星出現；2016 年前後，我國采用溫差晶種法生産的無色小顆粒培育鑽石開始嘗 試小批量生産和銷售；2018 年之後，國內 HPHT 廠商逐步突破大克拉培育鑽技術， 目前前幾大廠商能批量穩定生産 2-10 克拉鑽石毛坯，顔色可達最高可達 D 色，淨 度最高可達 VVS，在 4C 標准上已達到較好水平。另外，CVD 技術也在持續進步， 過去常用的技術是燃燒火焰、熱絲和直流等離子（電弧噴射）。2018 年後 MPCVD （微波等離子）技術開始産業化應用，目前市場上的主流公司 Element 6，IIa Technologies、Diamond Foundry 等都使用 MPCVD 做工業化生産，供給端技術的 不斷成熟給寶石級金剛石的應用創造了良好的條件。

1.2.2.行業爆發的驅動因素 2：鑒定機構官方背書，認可度快速提升

鑽石的價值依賴于其在 4C 標准下的評價，因此鑒定結果對鑽石價值量影響較 大。目前主流鑽石鑒定機構在歐美爲主，包括美國寶石學院、國際寶石學院、比利 時鑽石高層議會在內的國際鑒定機構爲主流的國際三大鑒定機構，目前主流的 4C 標准便是由其中的 GIA 提出。

官方機構背書，下遊接受度快速提升。2018 年 7 月，美國聯邦貿易委員會（FTC） 爲培育鑽石“正名”，對鑽石的定義進行了調整，刪去了“天然”的定義，將實驗室培育 鑽石納入鑽石類。鑽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 也陸續推出了與天然鑽石相似的培育鑽石分級體系，爲培 育鑽石的價值提供權威認證。 2005 年, IGI 爲培育鑽石出具分級證書，並采用天然 鑽石的 4C 分級標准。2019 年, GIA 開始爲培育鑽石提供 4C 標准的分級報告。2020 年, GSI 發布了培育鑽石的全方位等級報告 LGX。2021 年 3 月，國內檢測機構 NGTC 出具培育鑽石的分級證書，詳細分級與天然鑽石一致。（報告來源：未來智庫）

2. 培育鑽石：替代需求疊加新增需求，毛坯端市場空間廣闊

2.1.培育鑽石需求來源 1：對天然鑽石進行替代

隨著培育鑽石合成技術不斷提高、市場消費理念和消費習慣改變，行業關注度和市 場需求顯著提升，我們認爲培育鑽石已成爲人造金剛石行業最重要的發展方向之一。相 對于天然鑽石，培育鑽石在品質、價格、環保和科技等方面具有明顯競爭優勢，我們認 爲未來有望替代天然鑽石部分需求，其替代原因主要有以下幾點：

1）天然鑽儲量有限，培育鑽對其缺口進行補充是必然趨勢。根據前瞻經濟學人網 援引《全球鑽石行業報告》，2015-2020 年全球鑽石毛坯産量先上升後下降，近年來産量 呈下降趨勢且降幅加速，期間鑽石毛坯産量最高在 2017 年時達到了 152 百萬克拉，到 2020 年僅有 111 百萬克拉。貝恩保守預測 2023-2030 年全球天然鑽石原石供應每年將 減少 1%-2%，需求增長爲每年 1%-2%，供需缺口將持續擴大。我們認爲，往更長遠看， 隨著已有礦源壽命陸續到期，天然鑽石供不應求是不可避免的趨勢，培育鑽性質和天然 鑽相同替代天然鑽石是大勢所趨。

2）天然鑽的生産過程存在道德問題，“血鑽”導致金伯利進程誕生。《金伯利進程國 際證書制度》（Kimberley Process），是指對毛坯鑽石進出口貿易所實施的一項監管制度， 其目的是爲了根除非洲血鑽石的非法貿易，維護非洲地區的和平與穩定。2002 年 11 月， 聯合國大會第 55/56 號決議通過了《金伯利進程國際證書制度》，2003 年 1 月 1 日起正 式實施。這項制度規定，出口國必須爲每一批出口的毛坯和半成品鑽石封裝並由出口國 政府主管機構簽發的金伯利進程證書，進口國政府在驗明出口國官方證書無誤後，方可 准予進口。對未附有金伯利進程成員簽發的證明書的毛坯鑽石進口以及面向非金伯利進 程成員的毛坯鑽石的出口都是禁止的。除此之外，天然鑽石的開采過程中還存在童工等 道德問題，其開采活動可能會受到一定限制。

3）根據中國超硬材料網，天然鑽石存在環境問題，培育鑽石更加低碳。培育鑽石 對環境的影響僅爲開采鑽石的 1/7。在地表環境方面，培育鑽石對地表環境的影響僅爲 開采鑽石的 1/1281。在碳排放量方面，培育鑽石的碳排放量僅爲天然鑽石的十五億分之 一。在水資源方面，培育鑽石的耗水量僅爲天然鑽石的 69 億分之一。在能源方面，培 育鑽石對能源的耗費僅爲天然鑽石的 1/2.1。綜合來看，培育鑽石符合當前社會對可持 續發展理念的推進，更符合年輕一代消費者對低碳環保生活方式的追求。

4）培育鑽石性價比突出，僅爲天然鑽石終端售價的 35%左右。天然鑽石上遊鑽石 開采商通過壟斷礦産資源控制供給。天然鑽石終端價格體系基本穩定。而培育鑽石在顔 色、粒度、淨度等方面與天然鑽石別無二致，但同等粒度和品級培育鑽石的市場價格僅 爲天然鑽石的一半甚至更低。2016 年培育鑽石零售價格約爲天然鑽石的 80%，2017 年 至 2020 年這一比例分別降低至 65%、50%、50%、35%，大幅降低消費者購買力門檻， 普及度有較大提升空間。目前天然鑽石占據寶石級鑽石供給份額的 90%左右，我們認爲 未來培育鑽石供給有望成爲主要的供給來源。

2.2.培育鑽石需求來源 2：需求下沉，高端時尚飾品空間廣闊

相對于天然鑽石，培育鑽石的消費場景更加豐富多樣。在技術進步、産能提升和終 端消費品牌定價權影響之下，過去幾年培育鑽石成品零售價呈下降趨勢，和天然鑽石的 價差持續拉大，培育鑽石的市場快速下沉，出現在各大時尚品牌的高端項鏈、耳飾、手 鏈系列産品中。

悅己動機有望成爲培育鑽石需求場景增加的最大內生動因。2020 年全球 640 億美元鑽石首飾市場中，約 37%用于婚嫁場景，63%用于非婚 嫁場景，其中 48%用于高端非婚嫁首飾市場。高端非婚嫁場景也爲培育鑽提供了一個很 大的潛在市場。根據貝恩咨詢 2020 年 11 月做的網上消費者調研，中國和美國消費者 自購或者收到天然鑽石制品作爲禮物的前三大場景爲 1）自購、滿足自己的需求，2） 作爲禮物送給別人，3）婚嫁場景。中國消費者中，第一種原因占比接近一半，體現出 強大的（多數爲女性）悅己需求。且培育鑽顔色款式多樣，設計感更強，需求滿足度更 高。

培育鑽生産廠商、天然鑽生産廠商、珠寶奢侈品廠商紛紛入場，需求快速增長趨勢 不可阻擋。包括天然鑽石巨頭 De Beers，美國最大珠寶零售商 Signet Jewelers，知名 時尚飾品品牌施華洛世奇和潘多拉在內的下遊行業參與者近幾年來陸續接納、推出培育 鑽石品牌/産品系列。我們認爲通過大品牌的消費者教育，未來培育鑽石的滲透率有望 加速提升。

固有觀點改變需要時間，培育鑽石在美國的接受度快速提升。以美國爲例，幾年前消費者對培育鑽石的印象主要是“假”、“便宜”，到 2020 年， 人們對培育鑽的認知變得更爲全面，“人工”、“可負擔”、“有吸引力的”、“美麗”、“可持續” 等印象也成爲主流。我們認爲雖然目前國內消費者對于培育鑽石的接受度相對較低，但 是隨著認知度的不斷提升，有望複制美國消費者認知變化，未來國內培育鑽石行業滲透 率有較大的提升空間。

3.供求剪刀差不斷拉大，量價齊升成爲中短期主旋律

3.1.培育鑽石産業鏈：上遊毛坯端有望成爲最具爆發力的環節

上遊毛坯端目前擁有最高的利潤率。短期內，從培育鑽石産業鏈看，主要由上遊毛 坯鑽石生産商、中遊切割加工商、下遊品牌商及鑒定機構四部分構成，其中上、下遊爲 核心環節，利潤率形成微笑曲線。上遊毛坯生産商利潤率爲 19%-21%，而中遊鑽石加 工利潤率僅-3%-2%，下遊大型品牌商利潤率約爲 8%-10%。上遊行業集中度高，國內 高溫高壓（HPHT）廠商遙遙領先，化學氣相沉積（CVD）技術也在加速追趕，上遊毛 坯段成爲目前最具爆發力的環節。

中國占據全球培育鑽行業一半産能，印度、新加坡、美國基本貢獻了剩余産能。根 據貝恩咨詢統計，2020 年全球寶石級培育鑽石産量爲 6-7 百萬克拉，分布在中國、美 國、印度、新加坡、歐洲和俄羅斯。其中中國是主要的供應地年産量在 300 萬克拉左右， 占據全球接近一半的産能，另外印度、美國、新加坡産能分別在 150、100、100 萬克 拉左右，基本貢獻了全球剩余産能。

中國企業以 HPHT 路線爲主，海外企業以 CVD 路線爲主。中國培育鑽石生産企業 主要有黃河旋風、中南鑽石（中兵紅箭子公司）、甯波超然、上海征世等，其中黃河旋 風和中兵紅箭爲上市公司，主要采用 HPHT 法生産培育鑽石，占據國內主要份額，甯波 超然和上海征世采用 CVD 發生産培育鑽石，也處于快速發展期，另外豫金剛石、力量 鑽石、國機精工等亦有部分産能；印度培育鑽石生産企業主要有 Creative Technoogies、 New Diamond Era、Diamond Eleents 和 ALTR，美國培育鑽石企業主要有 Diamond Foundry、Lightbox/Element Six（Lightbox 爲戴比爾斯培育鑽石品牌，Element Six 爲 戴比爾斯的培育鑽石生産子公司）以及 Washington Diamonds。

3.2.需求增速遠快于供給增速，供求剪刀差不斷拉大

培育鑽石行業需求快速爆發，對天然鑽石的滲透率不斷提升。印度作爲全球培育鑽 石加工中心，能夠一定程度上反映全球培育鑽石當前滲透率情況。據印度珠寶和金飾出 口促進委員會（GJEPC）統計數據，過去幾年培育鑽石滲透率持續提升，按印度進出口 數據看，自 2020 年 Q3 起印度培育鑽石進出口數據迎來爆發。以供給端産能增速來 看，需求增速遠快于供給端增速。

我們認爲由于産能和人才資源稀缺，培育鑽石短期産能擴充有限。我國培育鑽石處 于供不應求狀態且還在穩定提高。目前，全國大型壓機過萬台，其中 3000 台左右用于 生産培育鑽石， 2021 年新增壓機約 800-1000 台，受制于新裝機量和裝機速度，培育 鑽石産能難以短時間大規模擴充。並且，我國培育鑽石行業面臨人才培養嚴重不足的局 面，培育鑽石技術嚴重不平衡，多數單位新技術的儲備平時不夠，處于臨時抱佛腳的狀 態。

4.重點公司分析

4.1.四方達：油氣片行業業績穩定增長，順利切入培育鑽石行業

公司收入長期以來維持穩定增長，傳統油氣片業務快速複蘇。盡管 2020 年由于疫 情影響，收入和淨利潤出現一定下滑，2021 年隨著行業的逐步恢複，傳統業務業績快 速回升。公司業績長期維持穩定，2021 年行業需求快速增長之後四方達業績快速增長。 2021 年 Q1-3 營業收入爲 3.11 億元，同比增長 29.48%；2021Q1-3 歸母淨利潤爲 0.71 億元，同比增長 52.99%。毛利率和淨利率也得到快速提升，分別爲 54%、23%。

CVD 路線設備和技術已有儲備。目前，公司參股子公司天璇半導體自主研發的 MPCVD 設備已順利通過企業自主驗收，標志著公司向批量化生産 CVD 培育鑽石的規 劃邁進了一大步。後續公司也將不斷對設備進行優化升級，爭取打造最具競爭力的 CVD 金剛石生産設備，實現 MPCVD 設備研制的國産化。爲公司實現高質量 CVD 金剛石批 量生産提供有力的設備保障，以滿足培育鑽石及金剛石其他應用領域的市場需求。

4.2.力量鑽石：培育鑽行業新銳，業績快速增長

公司業績長期維持穩定，2021 年行業需求爆發之後力量鑽石業績快速增長。2021 年 Q1-3 營業收入爲 3.44 億元，同比增長 106.89%；2021Q1-3 歸母淨利潤爲 1.61 億 元，同比增長 271.21%。毛利率和淨利率也快速提升，同比增速分別爲 63%、47%。

從無到有，公司培育鑽石技術快速進步。在鑽石消費市場需求增加、天然鑽石供給 不斷下降、全球鑽石消費市場變革的背景下，公司爲把握市場機遇，持續投入研發資源 對培育鑽石合成關鍵技術進行不斷研究和攻關，在培育鑽石生長層制備、高效除氮技術、 合成腔體優化技術、晶型控制技術、晶體改色技術、晶體表面處理技術等方面不斷取得 技術突破，公司培育鑽石産品實現從無到有、從低品級小碎鑽的零星生産到大顆粒高品 級培育鑽石批量供應，目前公司已經批量化生産 2-10 克拉大顆粒高品級培育鑽石，處 于實驗室技術研究階段的大顆粒培育鑽石可達到 25 克拉。公司大顆粒高品級培育鑽石 合成技術已取得授權發明專利，由公司主持完成的“寶石級無色鑽石合成結構”研發項目 被河南省科學技術廳確認爲科學技術成果。（報告來源：未來智庫）

4.3.中兵紅箭：超硬材料全球龍頭，有望乘行業東風而起

業績表現優秀，公司自身現金流充足。2021 年 Q1-3 營業收入爲 48.5 億元，同比 增長 24.3%；2021Q1-3 歸母淨利潤爲 6.1 億元，同比增長 84.2%。毛利率和淨利率也 快速提升，分別爲 24.8%、12.5%。並且根據公司 2021 年中報，公司貨幣資金爲 47 億元，公司自身現金流充足，有做較大資本開支的潛力。

公司子公司中南鑽石技術力量雄厚，處于世界領先地位。中南鑽石擁有大顆粒鑽石 單晶科研、生産的技術優勢，在 HTHP 技術生産培育金剛石産品方面具有技術領先優勢， 目前以 2-10 克拉産品爲主。

特種裝備業務國內領先，競爭力突出。公司具有多種産品科研試驗設計條件，擁有 多種生産方式的技術和裝備能力，具備國家多個重點型號産品的研發和批量生産能力， 能夠滿足不同産品的生産要求，處于國內先進水平，並擁有專業化試驗場和部分産品危 險性評估試驗場。

（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）

精選報告來源：【未來智庫】。未來智庫 – 官方網站