商业贸易行业深度研究：培育钻石行业研究报告：巧艺夺天工悦己育新生_46页_4mb.pdf

行业 报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 商业贸易 证券 研究报告 2021 年 12 月 21 日 投资 评级 行业评级 强于大市 (维持 评级 ) 上次评级 强于大市 作者 刘章明 分析师 SAC 执业证书编号： S1110516060001 资料 来源： 贝格数据 相关报告 1 商业贸易 -行业专题研究 :纯收藏品退潮、虚 拟地产起势， NFT 应用探索深化 2021-12-16 2 商业贸易 -行业点评 :叮咚买菜 ： 21Q3 营 收、利润、盈利指引均大超预期，即时零售快 速 发 展 ， 前 置 仓 模 式 有 望 得 到 验 证 2021-11-22 3 商业贸易 -行业点评 :商贸行业点评 ： 京东 业绩超预期，后二选一时代履约能力及供应链 运营优势构筑公司壁垒、持续成长动能充沛 2021-11-20 行业走势图 培育钻石行业研究报告： 巧艺夺天工，悦己育新生 权威机构与大型珠宝商入局推动消费者理念更新。 培育钻石诞生于上个世 纪 50 年代，而后世界各地的研究室持续在该领域进行技术更新，生产方法 主要有高温高压法（ HTHP）和化学气相沉淀法（ CVD）。 21 世纪宝石级培 育钻石发生技术突破，生产技术提高，培育时间缩短，为供应时尚消费市场 提供基础。与天然钻石性质基本等同的培育钻石， 2018 年被权威机构 FTC 纳入钻石大类，引发行业标准、技术规范纷纷成立，知名珠宝商入局，教育 消费者理念更新。培育钻石因其性价比高、环保、个性化强的特点逐渐受到 消费者青睐。 培育钻石行业上中下游拓展空间广阔，上游市场规模有望突破 200 亿元。 培育钻石上游毛坯钻生产技术壁垒高 、行业竞争小、毛利率水平高，我国六 面顶压机在生产中具备重要地位，凸显我国技术优势；中游切割端集中于钻 石的矿业、贸易中心及劳动力成本较低的地区，与天然钻石同享产业链；下 游消费端目前主要有美国市场，中国市场前景广阔。随着知名珠宝商布局培 育钻石行业，消费者观念逐渐转变，相对于天然钻石的较低成本、年轻一代 “悦己消费”的增加、培育钻石生产过程对环境社会友好的特点，均成为培 育钻石下游市场拓展的动力。 产业链利润集中于生产与零售端 ， 培育钻石生产与零售端毛利率基本可达 50%以上， 由于天然钻石产量下滑以及钻石的市场需求扩大，我们认为培育 钻石的市场规模有望持续扩张。 根据相关假设，我们预计 全球培育钻石毛钻 市场规模在 2023 年可突破 200 亿元，终端市场规模 在 2025 年 可突破千亿。 知名培育钻石品牌先驱者带动行业发展。 中国 2020 年培育钻石产量约为 300 百万克拉，占据全球近 50%的产能，为世界上第一大培育钻石生产国家。 其中， HTHP 法主导国内培育钻石生产； CVD 法技术正在持续迭代更新。国 内知名培育钻石生产商有中兵红箭、黄河旋风和力量钻石等。中南钻石作为 中兵红箭的全资子公司，近年来完成培育钻石 的开发，以 HTHP 法生产，成 为国内培育钻石主要生产企业之一。黄河旋风成立于 1994 年，是历史悠久、 规模领先、品种齐全的超硬材料供应商，以研发能力结合全产业链优势助力 培育钻石业务发展。力量钻石专业从事人造金刚石产品研发、生产和销售， 培育钻石作为新增长点，未来将持续技术、市场突破。 投资建议： 行业景气度有望持续，产销双旺未来可期。 基于天然钻石产量 的下滑，培育钻石产能的逐步释放，我们预计在生产端培育钻石的渗透率会 进一步提升；终端消费方面，随着消费者的观念改变，包括知名品牌商入局 带动理念转变、悦己需求占比提升以及对于环境友好型生产的偏好，培育钻 石零售端有望持续放量，综上所述培育钻石行业未来可期，产销双旺助力行 业景气度攀升。建议关注高温高压法下生产培育钻石压机供给的变化，以及 中美零售端需求的迭代。推荐标的：【力量钻石】 ， 建议关注： 【中兵红箭】 、 【黄河旋风】、【豫金刚石】 、【国机精工】 。 风险 提示 ： 宏观经济和市场需求波动风险，原材料价格波动 风险，技术风险， 市场竞争加剧风险，行业发展不及预期风险 -14% -10% -6% -2% 2% 6% 10% 14% 2020-12 2021-04 2021-08 商业贸易 沪深 300 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 内容目录 1. 技术持续发展 +国标初步构建，培育钻石迎来行业新机遇 . 6 1.1. 科学性质等同天然钻石，培育钻石成市场新兴选择 . 6 1.2. 模 拟天然钻石高温高压条件， HTHP 法主导国内培育钻石生产 . 6 1.3. 生产技术诞生于上世纪 50 年代，各地实验室持续技术突破 . 8 1.4. 多家机构参与分级规范，培育钻石国标完成初步构建 . 9 2. 培育钻石产业链上中下游共同发力，拓展行业空间 . 13 2.1. 上游生产端：毛坯钻生产行业竞争小、技术门槛高、利润空间大 . 13 2.1.1. 培育钻石原材料为石墨粉和金属触媒粉，直接材料在成本中占比不到 2% 14 2.1.2. 两种生产方法各有优势互不替代、 HTHP 五道工序精心打造培育 钻石 . 16 2.1.3. 六面顶压机形成我国培育钻石上游产业链护城河，在全球竞争中显现优势 . 20 2.1.4. 上游毛胚钻生产商毛利率水平在 60%左右，可与天然钻石毛胚钻毛利率持平 . 22 2.2. 中游切割端：印度为全球培育钻石切磨中心，与天然钻石共用切磨产业链资源 24 2.2.1. 世界钻石切磨四大中心：比利时安特内普、以色列特维拉夫、美国纽约、印 度孟买 . 24 2.2.2. 印度为全球钻石切磨中心，培育钻石与天然钻石共用加工产业链 . 25 2.3. 下游消费端：美国先行，中国加速布局 . 28 2.3.1. 天然钻 石产量下滑，培育钻石市场需求处于快速崛起阶段 . 28 2.3.2. 天然钻石品牌近年陆续进军培育钻石 . 29 2.3.3. 年轻一代消费观改变，悦己指数上升 . 31 2.3.4. 生产过程对环境社会友好，符合消费者绿色理念 . 32 2.4. 产业链利润分布与天然钻石基本一致， 2023 年培育钻石生产市场规模有望超 200 亿元 . 33 2.4.1. 天然钻石产业链：利润集中于珠宝零售与钻石开采，钻石开采实现最高营运 利润率 . 33 2.4.2. 培育钻石产业链：产业链中下游与天然钻石基本一致，生产端低成本奠定培 育钻石市 场价格表现 . 35 2.4.3. 培育钻石市场渗透率逐步提升，终端市场规模预计突破千亿 . 36 3. 国内外培育钻石知名公司速览 . 38 3.1. 国内企业占全球近半产量 ， HTHP 法为主 CVD 法持续迭代 . 38 3.2. 中兵红箭：老牌军工企业，培育钻石行业的先驱者 . 40 3.3. 黄河旋风：历史悠久的超硬材料供应商，研发优势助力产品结构调整 . 41 3.4. 力量钻石：人造金刚石头部企业，培育钻石为新增长点 . 42 4. 投 资建议 . 45 5. 风险提示 . 45 图表目录 图 1：天然钻石开采于自然环境 . 6 图 2：培育钻石生产于实验室 . 6 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 图 3： 2015-2020 年全球天然钻石产量（百万克拉） . 7 图 4： CVD 培育钻石法发展历史 . 8 图 5： HTHP 培育钻石法发展历史 . 9 图 6： IGI 国际宝石学院培育钻石证书 . 10 图 7： HRD 比利时高阶层钻石议会培育钻石报告 . 11 图 8： GIA 美国宝石研究院培育钻石证书 . 12 图 9：华测珠宝检测中心为 Caraxy 开具的培育钻石鉴定报告 . 12 图 10：培育钻石行业组织和技术规范的发展历程时间线 . 13 图 11：天然钻石的形成及开采 . 14 图 12：力量钻石石墨粉采购价格 . 15 图 13：力量钻石金属触媒粉采购价格 . 15 图 14：培育钻石单位耗用石墨粉和金属触媒数量 . 15 图 15：力量钻石原材料耗用量及培育钻石产量（万克拉） . 15 图 16：力量钻石石墨粉及金属触媒粉投入产出比 . 15 图 17：力量钻石培育钻石成本构成（万元） . 16 图 18：力量钻石培育钻石各成本占比 . 16 图 19： 1954 年霍尔和当时的 HTHP 钻石合成机器 . 16 图 20： HTHP 六面顶压机 . 16 图 21：现代 CVD 合成钻石设备 . 17 图 22： CVD 微波等离子反应炉 . 17 图 23：培育钻石高温高压法（ HTHP）工艺流程图 . 18 图 24：力量钻石六面顶压机型号对石墨粉投入产出率影响 . 21 图 25：压机型号对培育钻石产量占金属触媒粉耗用量比重影响 . 21 图 26： 2020 全球主要地区宝石级别培育钻石毛胚产量（万克拉） . 21 图 27： 2020 全球主要地区宝石级别培育钻石毛胚产量占比 . 21 图 28：中国及全球培育钻石原石市场规模情况 . 21 图 29：力量钻石培育钻石销售收入情况 . 22 图 30：力量钻石培育钻石销售量情况 . 22 图 31： 力量钻石培育钻石销售均价 . 23 图 32：力量钻石培育钻石单位成本及毛利率情况 . 23 图 33：力量钻石各等级培育钻石销售均价（元 /克拉） . 23 图 34：力量钻石各等级培育钻石各等级销售占比 . 23 图 35：印度拥有全球最大的钻石切磨市场 . 25 图 36：印度毛坯钻石进口额（亿美元） . 26 图 37： 印度钻石切割抛光后出口额（亿美元） . 26 图 38：印度培育钻石毛坯钻进口额持续上涨（百万美元） . 26 图 39：印度培育钻石裸钻出口额（百万美元） . 26 图 40：印度培育钻石单月 毛坯钻进口额（百万美元） . 26 图 41：印度培育钻石单月裸钻出口额（百万美元） . 27 图 42：切磨钻石市场为印度主要宝石出口市场（亿美元） . 27 图 43：毛坯钻石是印度主要的宝石进口市场（亿美元） . 27 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4 图 44：全球天然钻石毛坯产值持续下降 . 28 图 45：全球天然钻石毛坯产量持续下降 . 28 图 46：全球钻石珠宝销售额持 续增长 . 28 图 47：培育钻石市场渗透率逐年攀升 . 29 图 48：美国为培育钻石主要消费市场 . 29 图 49：培育钻石产量分布 . 29 图 50：大牌珠宝商相继推出培育钻石品牌 . 30 图 51：美国钻石消费主要原因 . 32 图 52：中国钻石消费主要原因 . 32 图 53：钻石行业产业链详拆 . 33 图 54：全球天然钻石开采竞争格局 . 33 图 55：钻石开采商毛利率情况 . 34 图 56：抛光后裸钻身价高增 4.5 倍（ 单位：美元） . 34 图 57：钻石产量详解（单位：百万克拉） . 34 图 58：钻石产业链营收规模分拆（单位：十亿美元） . 34 图 59：珠宝品牌商的利润情况 . 34 图 60：钻石产业链营运利润分拆 . 35 图 61： CVD 法培育钻石生产成本（千 美元 /克拉） . 35 图 62：培育钻石价格占天然钻石价格比重（ %） . 35 图 63：天然钻石与培育钻石产业链各阶段价格对比（元） . 36 图 64：中国珠宝行业市场规模及预测 . 36 图 65：全球钻石珠宝销售额情况统计 . 37 图 66： 2020 年全球宝石级 HTHP 培育钻石主要生产商分布 . 38 图 67： 2020 年全球宝石级 CVD 培育钻石主要生产商分布 . 39 图 68：公司分产品营收情况（亿元） . 40 图 69：中南钻石股权结构 . 40 图 70：研发支出（左轴；单位：亿元）及研发人员数量（右轴；单位：人） . 41 图 71：公司专利数量变化情况 . 41 图 72：公司营业收入情况 . 41 图 73：各业务营收占比 . 42 图 74：培育钻石营业收入（单位：万元） . 42 图 75：研发费用（单位：亿元）及研发费用率情况 . 42 图 76：公司发展阶段 . 42 图 77：公司 2017-2021H1 营收及同比 . 43 图 78： 公司 2018-2021H1 各产品营收占比 . 43 表 1：培育钻石与天然钻石成分、性质、外观相同 . 6 表 2：高温高压法（ HTHP）以及化学气相沉积法（ CVD）特点比较 . 7 表 3：天然钻石 GB/T 16554 标准的 4C 分级 . 9 表 4：中国部分企业、协会的培育钻石分级标准 . 10 表 5：培育钻石重要节点事 件 . 14 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 5 表 6： 高温高压法（ HTHP）和化学气相沉积法（ CVD）两大类生产方法对比 . 17 表 7：培育钻石高温高压法（ HTHP）工艺流程解析 . 19 表 8：行业内部分企业和行业团体的培育钻石分级标准 . 19 表 9：力量钻石培育钻石评定标准 . 19 表 10：不同型号合成设备参数情况及生产效率 . 20 表 11：力量钻石六面压机培育钻石产能、产销情况 . 22 表 12：中国培育钻石行业重点上市企业基本情况 . 31 表 13：培育钻石生产与天然钻石开采资源消耗对比 . 32 表 14：培育钻石市场空间测算 . 37 表 15：公司主要核心技术 . 43 表 16：六面顶压机的不同型号及对应产量 . 44 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 6 1. 技术持续发展 +国标初步构建 ，培育钻石迎来行业新机遇 1.1. 科学性质等同天然钻石，培育钻石成市场新兴选择 培育钻石是在实验室里模拟天然钻石的自然形成环境培育而成的合成钻石，以 HTHP 法 （高温高压）和 CVD 法（化学气相沉淀法）合成为主，又称生长钻石。 天然钻石诞生于 地表以下约 160 公里处。每一枚天然钻石都是由碳元素构成的，随着时间的推移，地幔中 的高温高压使碳元素结晶形成自然界中最坚硬的矿物 天然钻石。 培育钻石与天然钻石均为纯碳构成的晶体，两者在晶体结构完整性、透明度、折射率、色 散等方面均无明显差异 。专业人士可以通过高科技设备分辨实验室培育钻石和天然钻石， 但肉眼无法区分二者外观上的差异。培育钻石和天然钻石的差异主 要体现在生产过程以及 稀缺性两个方面。培育钻石生产过程约为半个月至一个月，简单、环保、成本较低，稀缺 性较低。而天然钻石的形成耗时数百万甚至数十亿年，是一种不可再生资源，稀缺性较高； 其开采过程释放大量二氧化碳，对地表造成不可逆的损害。与天然钻石相比，较高的性价 比使培育钻石成为钻石消费领域的新兴选择，其拥有广阔的发展前景。 图 1： 天然钻石开采于自然环境 图 2： 培育钻石生产于实验室 资料来源： Caraxy 官网， 天风证券研究所 资料来源： Caraxy 官网， 天风证券研究所 表 1： 培育钻石与天然钻石成分、性质、外观相同 属性 培育钻石 天然钻石 化学成分 碳 C 碳 C 折射率 2.42 2.42 相对密度 3.52 3.52 色散 0.044 0.044 硬度值 90GPA 90GPA 导热性 2 X 103 W/M/K 2 X 103 W/M/K 热胀性 0.8 X 10-6 K 0.8 X 10-6 K 透光度 DEEP UV TO FAR TR DEEP UV TO FAR TR 电阻率 1016 OHM-CM 1016 OHM-CM 可压缩性 8.3 X 10-13 M2/N 8.3 X 10-13 M2/N 资料来源： Caraxy 官网，天风证券研究所 1.2. 模拟天然钻石高温高压条件， HTHP 法主导国内培育钻石生产 实验室主要采取高温高压法（ High Pressure High Temperature，简称 HTHP）以及化学 气相沉积法（ Chemical Vapor Deposition，简称 CVD）制造钻石。 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 7 高温高压法（ HTHP）： 高温高压法，英文名称为 High Pressure High Temperature （ HTHP），是指模拟天然金刚石的生长环境，以石墨、金刚石粉或石墨 -金刚石粉为碳 源，在高温高压、金属触媒等生长环境中形成的等轴晶系晶质体，简称为 HTHP 合成 钻石，或 HTHP 培育钻石。在该过程中，纯净的碳粉被压缩进一个生长胶囊随后被放 置在一个培育仓中，液压装置模拟天然钻石在 地下深处的高温高压形成条件，压强 5-6GPa，温度 1300-1600 C；在高温高压下，碳原子之间互相连接形成钻石晶体。 HTHP 工艺可以改善品质较低的天然钻石和合成钻石的颜色和纯度，并可以将钻石颜 色调成粉红色、蓝色或黄色等。 化学气相沉积法（ CVD）： 化学气相沉积法，英文名称为 Chemical Vapor Deposition （ CVD），是指将含碳元素的混合气体置于一定条件下，气体中的碳原子按金刚石的结 构在预先放置在生长舱中的种晶上沉淀，不断长大后形成的等轴晶系晶质体，简称为 CVD 培育钻石。 CVD 的培育首先 将一个天然或培育钻石的籽晶片置于气体原料（主要 是氢气 H2 和甲烷 CH4）的环境中；在低压高温（压力小于 1Pa,温度 8001000）的 条件下，甲烷在高能微波或放电等方式的激发中分裂出一个个碳的等离子体，等离子 体沉积到“种子钻石”上，籽晶片就会“一层一层”越长越大。 表 2： 高温高压法（ HTHP）以及化学气相沉积法（ CVD）特点比较 高温高压法（ HTHP） 化学气相沉积法（ CVD） 主要原料 石墨粉、金属触媒粉 含碳气体（ CH4）、氢气 生产设备 六面顶压机 CVD 沉积设备 合成环境 高温高压环境 高温低压环境 主要产品 金刚石单晶、培育钻石 金刚石膜、培育钻石 产品特点 颗粒状 片状 应用领域 金刚石单晶主要作为加工工具核心耗材；培育钻石用于钻石饰品 主要作为光、电、声等功能性材料，少量用于工具和钻石饰品 主要性能 超硬、耐磨、抗腐蚀等力学性能 光、电、磁、声、热等性能 应用程度 技术成熟，国内应用广泛且在全球具备明显优势 国外技术相对成熟，国内尚处研究阶段，应用成果较少 资料来源：力量钻石招股书，天风证券研究所 国内的培育钻石主要用高温高压法（ HTHP）生产。 此外，世界上 HTHP 法的培育钻石产 量主要集中于中国，中国批量生产 HTHP 培育钻石技术已达到世界前列水平。 2018 年，中 国宝石级培育钻石产量达 130 万克拉，占据全球总量的 90%以上，已成为全球培育钻石最 大的原料生产国。 CVD 培育钻石的产量则多分布于印度，美国和新加坡等地，合计占比超 过 85%。两种技术短期内不构成替代关系。 从培育钻石生产地区分布来看，中国 2020 年培育钻石产量约为 300 万克拉，占据全球近 50%的产能 。印度培育钻石产量约为 150 万克拉，位居第二。此外，与培育钻石相比，全 球天然钻石产量总量大，但自 2018 年起呈下降趋势，因天然钻石属于不可再生资源，其 资源储量有限，且开发成本大，环境效益低。与之相对， 2020 年全球培育钻石产量约为 600-700 万克拉，虽占钻石生产总量的比例较小，但呈现上升趋势。 图 3： 2015-2020 年全球天然钻石产量（百万 克拉） 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 8 资料来源： 华经产业研究院， 天风证券研究 所 1.3. 生产技术诞生于上世纪 50 年代，各地实验室持续技术突破 18 世纪末拉瓦锡的发现奠定培育钻石生产的理论基础。 18 世纪末，法国化学家拉瓦锡发 现天然钻石是由碳元素组成的单质晶体，并于地底深处高压高温条件下形成。该系列发现 为培育钻石的生产技术提供了理论基础。 CVD 法培育钻石最早诞生于 1952 年的美国。 1952 年，美国联邦碳化硅公司的科学家威 廉艾弗索运用化学气相沉积法（ CVD）制造出第一颗人造钻石。但当时， CVD 法制造培 育钻石速度很慢，因此无法供商业应用。 1956 年，苏联科学家通过在非钻石的基片上生长 培育钻石薄膜，显著提高了 CVD 培育钻石的速度 20 世纪 80 年代，日本国家无机材料研 究所（ NIRIM）以及戴比尔斯公司的工业钻石部（现在的 Element Six 公司）相继在 CVD 培育钻石领域取得突破，但其生长速度仍不足以供应商业化生产。 20 世纪 90 年代，荷兰 Nijmegen 大学、美国 Crystallume 公司、 Badzian 等研究团体在 CVD 培育单晶钻石的研发取得显著进展 DTC 和 Element Six 公司生产出大量用 于研究目的的单 晶培育钻石。 21 世纪，宝石级 CVD 单晶培育钻石的研发有了突破性进展。美国 SCIO diamond 于 2007 年成功培育出无色宝石级 CVD 钻石，铺垫了 CVD 培育钻石进军珠宝界 的历程。 图 4： CVD 培育钻石法发展历史 资料来源：培育钻石网，天风证券研究所 HTHP 法培育钻石最早诞生于 1953 年的瑞典。 1953 年，瑞典 ASEA 电气公司成功以高温 高压法（ HTHP）合成金刚石微晶。 1954 年，美国通用电气公司的霍尔博士负责“超级压 127 126 152 147 139 111 0 20 40 60 80 100 120 140 160 2015 2016 2017 2018 2019 2020 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 9 力”项目，带领研究员团队运用高温高压法（ HTHP）制造出钻石，成功在培育钻石技术 领域取得突破。 1964 年，中国使用 200 吨级的两面顶压机首次成功合成人造金刚石。 1965 年，中国研发六面顶压机，该设备成为了我国超硬材料合成的主导设备。 1967 年，俄罗斯 掌握合成工业级钻石晶体技术。 1971 年，美国通用电气公司通过改良技术，成功培育出首 次合成出 5mm(约 1ct)宝石级黄色单晶金刚石。 DeBeers 于 1990 年、 1996 年分别合成出 11.14ct、 25ct 的宝石级金刚石。上 个世纪，合成钻石被用于工业用途，例如用于电信和激 光光学领域、用作研磨材料等。 21 世纪后，各公司相继在 HTHP 培育钻石方面取得突破。 2002 年，吉林大学采用国产六 面顶压机技术合成 4.5mm 黄色金刚石单晶体，使中国成为继美国、英国、俄罗斯、日本 后，拥有自主研发 HTHP 宝石级金刚石技术的国家 目前，中国 HTHP 培育钻石生产技术已 达到世界前列水平。 图 5： HTHP 培育钻石法发展历史 资料来源：培育钻石网，天风证券研究所 1.4. 多家机构参与分级规范，培育钻石国标完成初步构建 培育钻石分级的国家标准尚未出台，但行业内已陆续发布了相关企业标准与团体标准。 近 年来，部分培育钻石企业以及组织发布行业标准和团体标准，从颜色、净度、切工、质量 四个维度部分或完全参考天然钻石 GB/T 16554 标准的 4C 分级体系。其中 2019 年 7 月由 正元韩尚珠宝 (深圳 )有限公司发布的 Q/ZYHS 001-2019培育钻石的鉴定与分级、 2020 年 1 月由江苏省黄金协会发布的 T/JSGA 002 2020培育钻石鉴定与分 级、 2020 年 7 月 由北京国首珠宝首饰检测有限公司发布的 Q/NJC-001-2020合成钻石鉴定与分级在颜 色、净度、切工、质量四个维度上均完全参考天然钻石 GB/T 16554 标准的 4C 分级体系， 其他企业则部分参考天然钻石 4C 分级体系。 表 3： 天然钻石 GB/T 16554 标准的 4C 分级 4C 级别数 级别 颜色 12 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J、 K、 L、 M、 N、 N 净度 5 LC、 VVS、 VS、 SI、 P 净度（细分） 11 FL、 IF、 VVS、 VVS2、 VS1、 VS2、 SI1、 SI2、 P1、 P2、 P3 切工 5 极好（ Excellent，简写为 EX）、很好（ Very Good，简写为 VG）、好（ Good，简写为 G）、一般（ Fair，简写为 F）、差（ Poor，简写为 P） 质量单位 钻石的质量单位为克（ g）。钻石贸易中仍可用“克拉（ ct）”作为克拉重量单位。 1.0000g=5.00ct。 资料来源：培育钻石网，天风证券研究所 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 10 表 4： 中国部分企业、协会的培育钻石分级标准 时间 企业 标准 颜色 净度 切工 质量 2018 年 12 月 深圳市国首金 银珠宝检测中 心有限公司 Q/NFTC001-2018 培育钻石的鉴定 与分级 D、 E、 F、 G、 H、 I、 J、 K 8 个级别 LC、 VVS、 VS 和 SI 等 4 个大级别， FL、 IF、 VVS1、 VVS2、 VS1、 VS2、 SI1、 SI2 等 8 个 小级别 参考 GB/T 16554（天然 钻石） 参考 GB/T 16554（天然 钻石） 2019 年 3 月 河南省力量钻 石股份有限公 司 Q/411424-H-LLZS 0002-2019合成钻 石的校验和分级 参考 GB/T 16554 （天然钻石） 参考 GB/T 16554（天然 钻石） 未设定 参考 GB/T 16554（天然 钻石） 2019 年 7 月 正元韩尚珠宝 (深圳 )有限公司 Q/ZYHS 001-2019 培育钻石的鉴定 与分级 参考 GB/T 16554 （天然钻石） 参考 GB/T 16555（天然 钻石） 参考 GB/T 16556（天然 钻石） 参考 GB/T 16557（天然 钻石） 2019 年 12 月 国检中心深圳 珠宝检验实验 室有限公司 Q/NGTC-J-SZ-000 1-2019合成钻石 鉴定与分级 优白（ D*-E*）、 白（ F*-G*）、微 黄（褐、灰）白 （ H*-J*）、浅黄 （褐、灰）白（ J*） 极纯净（ VVS*）、纯净 （ VS*）、较纯净（ ST*）、 一般（ P*）四个级别 未设定 未设定 2020 年 1 月 郑州华晶金刚 石股份有限公 司 Q/SC 001-2020培 育钻石的鉴定与分 级 D-E、 F-G、 H、 I-J、 1400）、超高压（ 5GPa）的生长环境，促使活性碳原子生长成稳 定的金刚石晶体。 1965 年，郑州磨料磨具磨削研究所自主研发的我国第一台人造金刚石合成设备 六面 顶压 机投产使用，生产效率较原来国外研发的两面顶压机提高近 20 倍，国际知名人造金 刚石生产企业均陆续购买中国生产的大型六面顶压机替代原有的两面顶压机。根据中国机 床工具工业协会超硬材料分会统计，截至 2020 年 12 月 31 日，行业内用于生产金刚石单 晶和培育钻石的六面顶压机约为 8000 台。顶锤作为六面顶压机的重要配件，安装在六面 顶压机活塞前端，加热时瞬时锤面温度达 500 -600，要求近万次反复使用寿命。 六面顶压机合成腔体越大，配件顶锤质量要求越高，人造金刚石合成的产量也越高。 1965 年中国第一台六面顶压机单锤吨位 为 6MN，近年来单锤吨位已经达到了 62MN，单锤吨位 提高 了 十倍 以 上 ；六 面 顶压 机 的油 缸 直 径也 从 最初 的 230mm 发 展 到 如今 的 800mm-1000mm；硬质合金顶锤质量也从不足 3Kg 增大到 50Kg 以上。目前主要企业已 装机六面顶压机型号主要包括 650、 700、 750、铸造 800 和锻造 800。 表 10： 不同型号合成设备参数情况及生产效率 项目 指标名称 800（锻造 ) 800(铸造 ) 700 650 规格性能 铰链梁材质 锻造 42CrMo 合金钢 铸造 35CrMo 铸造 35CrMo 铸造 35CrMo 是否有缸 无缸 无缸 有缸 有缸 油缸直径 ( mm) 800 800 700 650 主机重量（ T) 60 63 53 46 外形尺寸 ( mm) 2900*2900*3500 3126*3126*3603 3150*3150*3850 2900*2900*3450 技术参数 单缸推力 (MN) 50 45 42 36 活塞行程 (mm) 90 125 102 105 开口高度（ mm) 930 475 445 444 闭口高度 ( mm) 750 350 343 339 生产效率 单产均值 400-500ct 320ct-360ct 280ct-320ct 200ct 资料来源： 力量钻石招股说明书， 天风证券研究所 六面顶压机型号越先进，原材料的投入转出率越高。 随着先进性合成设备型号的提升，石 墨粉投入转出率和培育钻石产量占金属触媒粉耗用量的比重也逐步递增，显著提升了培育 钻石产能规模、生产效率和产品品质。因此，合成设备六面顶压机合型号越高、腔体越大， 生产效率也就越高。 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 21 图 24：力量钻石六面顶压机型号对石墨粉投入产出率影响 图 25：压机型号对培育钻石产量占金属触媒粉耗用量比重影响 资料来源：力量钻石公告，天风证券研究所 资料来源：力量钻石公告，天风证券研究所 随着培育钻石合成技术越高，合成时间越长，粒度沉积越大。以大颗粒培育钻石为代表的 中高端产品对企业的研发实力、工艺水平和质量控制提出了较高的要求，进入门槛较高， 竞争相对较小。 从 2000 年开始，中国一直是全球金刚石单晶生产和消费大国，截至 2021 年 ，我国金刚石 单晶产量占世界总产量的 90%以上，金刚石单晶的生产技术和产品品质已达到世界先进水 平，这也意味着我国在培育钻石的产业链上游毛胚钻石生产中占据着显著优势。根据 2018 年全球钻石行业报告预测，随着社会经济和消费者水平不断提高，全球培育钻石产量年 均增长率将保持在 15%-20%， 2030 年培育钻石产量规模将达到 1000 万克拉至 1700 万 克拉。 图 26： 2020 全球主要地区宝石级别培育钻石毛胚产量（万克拉） 图 27： 2020 全球主要地区宝石级别培育钻石毛胚产量占比 资料来源：前瞻产业研究院，天风证券研究所 资料来源：前瞻产业研究院，天风证券研究所 图 28：中国及全球培育钻石原石市场规模情况 2.38% 3.67% 5.66% 2.39% 3.96% 6.74% 7.80% 4.27% 7.17% 8.68% 0.00% 2.00% 4.00% 6.00% 8.00% 10.00% 2017年 2018年 2019年 2020年 1-3月 650型 700型 800型 2.47% 3.67% 5.66% 2.57% 3.97% 6.74% 7.80% 4.27% 7.17% 8.68% 0.00% 2.00% 4.00% 6.00% 8.00% 10.00% 2017年 2018年 2019年 2020年 1-3月 650型 700型 800型 100 50 20 300 100 150 0 50 100 150 200 250 300 350 13.89% 6.94% 2.78% 41.67% 13.89% 20.83% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 22 资料来源：前瞻产业研究院，天风证券研究所 以力量钻石为例， 2018-2020 年其培育钻石产能突飞猛进，产能利用率长期保持 96%以上， 2020 年平均单台压机年度培育钻石产能已达到 1800 克拉，产销率也已突破 100%。 表 11： 力量钻石六面压机培育钻石产能、产销情况 万克拉 2018 年 2019 年 2020 年 1 当期实际使用压机平均台数（台） 38.58 78.42 79.25 2 单台六面顶压机每年产出合成柱的数量（柱） 111.6 90 44.99 3 单柱理论产量 (克拉 /柱 ) 14.88 18.26 39.58 4 产能 =1*2*3/10000 6.4 12.88 14.11 单台压机年度培育钻石产能 =4/1(万克拉 /台 ) 0.17 0.16 0.18 产量 （万克拉） 6.15 12.81 13.64 销量 （万克拉） 5.39 15.38 13.7 产能利用率 96.02% 99.42% 96.67% 产销率 86.38% 120.63% 106.04% 资料来源： 力量钻石招股说明书， 天风证券研究所 2.1.4. 上游毛胚钻生产商毛利率水平在 60%左右，可与天然钻石毛胚钻毛利率持平 全球范围内，越来越多的金刚石生产商、钻石品牌运营商开始大力投入培育钻石的技术研 发、商业化生产、市场培育和销售渠道建设，充分挖掘培育钻石的市场价值。 培育钻石市 场尚处于成长阶段，目前 A 股已上市公司中并无专门生产培育钻石的公司，中兵红箭、黄 河旋风等亦未对外公开披露培育钻石产品单位成本，因此本文主要以力量钻石的培育钻石 利润情况进行分析，以此来推测行业整体利润水平。 力量钻石的培育钻石业务 2018-2020 年单位成本为 124.5 元 /克拉、 88.55 元 /克拉、 90.43 元 /克拉，整体呈现下降趋势； 2018-2020 年毛 利率分别为 48.49%、 61.21%、 66.82%，呈上 升趋势。近三年培育钻石的销售均价在 250 元左右上下浮动，迎来利润空间。由于各公司 的培育钻石原材料使用及成本差异不大，可推测上游毛胚钻生产商的大致平均毛利率水平 近两年在 60%左右。全球天然钻石上游毛胚钻生产商的毛利率也在 60%以上，可见培育钻 石上游产业链价值已经可以与天然钻石媲美。 图 29：力量钻石培育钻石销售收入情况 图 30：力量钻石培育钻石销售量情况 83 119 158 201 247 295 167 212 255 296 334 368 49.7% 56.1% 62.0% 67.9% 74.0% 80.2% 0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0% 100.0% 0 50 100 150 200 250 300 350 400 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 中国培育钻石原石市场规模（万克拉） 全球培育钻石原石市场规模（万克拉） 中国占全球的比例 行业报告 | 行业深度研究 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 23 资料来源：力量钻石招股说明书，天风证券研究所 资料来源：力量钻石招股说明书，天风证券研究所 图 31：力量钻石培育钻石销售均价 图 32：力量钻石培育钻石单位成本及毛利率情况 资料来源：力量钻石招股说明书，天风证券研究所 资料来源：力量钻石招股说明书，天风证券研究所 培育钻石品级越高，销售均价越高。 不同类别的产品，其价格差异也非常大，以 2020 年 度为例，特等品培育钻石、一等品培育钻石、其他品级培育钻石销售价格分别为 792.67 元 /克拉、 533.79 元 /克拉和 129.15 元 /克拉，整体均价为 272.56 元 /克拉， 2020 年实现毛 利率 66.82%。培育钻石市场需求处于快速崛起阶段，销售数量稳步上升，同时 3 克拉、 4 克拉、 5 克拉及以上大颗粒培育钻石的产量、销量占比明显上升，大颗粒培育钻石销售价 格和毛利率较高。 图 33：力量钻石各等级培育钻石销售均价（元 /克拉） 图 34：力量钻石各等级培育钻石各等级销售占比 资料来源：力量钻石招股说明书，天