01 超硬材料行業處于發展期，前景廣闊

1.1. 超硬材料指硬度可以與金剛石相比擬的材料
       超硬材料是一種重要的工程材料，通常是指硬度達到莫氏硬度最高值10或接近10的材料，主要應用于復合材料、無機非金屬材料、硬質合金的加工，作為一種重要的 功能材料。目前常見的超硬材料有金剛石（天然金剛石和人造金剛石）、立方氮化硼等。
       目前常見的超硬材料有金剛石（天然金剛石和人造金剛石）、立方氮化硼(PCBN) 等。其中PCBN具有高硬度、高耐磨性且高溫下表現穩定，主要用于制造各類刀具；金剛石又分為單晶金剛石、聚晶金剛石(PCD)和CVD金剛石，單晶金剛石應用于砂輪、鋸片等，PCD應用于刀具、石油鉆頭，CVD金剛石應用于拉絲模、刀具等，高端 CVD金剛石應用于電子器件、航天等領域。超硬材料也可以分類為單晶超硬材料和聚晶超硬材料(也稱“復合超硬材料”)，單晶超硬材料包含單晶金剛石、單晶立方氮化硼等，特點是硬度高但尺寸小；聚晶金剛石/立方氮化硼是用單晶金剛石/立方氮化硼為主要原料，添加金屬和非金屬粘接劑在高溫高壓環境下制成的復合材料，復合超硬材料雖然硬度和耐熱度稍差，但其切割面積較大、耐磨性更好。
       復合(he)超硬(ying)材(cai)(cai)料主(zhu)要用(yong)于(yu)石(shi)油天然(ran)氣(qi)(qi)、煤田礦(kuang)山(shan)、汽車(che)等。石(shi)油天然(ran)氣(qi)(qi)用(yong)聚晶金(jin)(jin)剛(gang)(gang) 石(shi)是(shi)由小金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)顆(ke)粒和(he)粘接劑混合(he)組(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)切削(xue)層和(he)硬(ying)質合(he)金(jin)(jin)襯底層在高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓下(xia)燒 結合(he)成(cheng)，該(gai)材(cai)(cai)料具(ju)有很高(gao)(gao)的(de)(de)(de)強度(du)、硬(ying)度(du)和(he)耐(nai)磨性(xing)(xing)，將該(gai)材(cai)(cai)料鑲(xiang)嵌于(yu)石(shi)油、天然(ran)氣(qi)(qi)鉆(zhan)(zhan)頭(tou)上(shang)，是(shi)鉆(zhan)(zhan)頭(tou)上(shang)起(qi)到切削(xue)和(he)掘進的(de)(de)(de)核心部件，在鉆(zhan)(zhan)頭(tou)掘進的(de)(de)(de)過程中，金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)復合(he)片逐(zhu)漸消耗。在煤田礦(kuang)山(shan)開采(cai)(cai)過程中，金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)復合(he)片起(qi)到同樣(yang)的(de)(de)(de)作用(yong)。PCD刀(dao)具(ju)的(de)(de)(de)耐(nai)用(yong)度(du)較硬(ying)質合(he)金(jin)(jin)刀(dao)具(ju)壽命(ming)高(gao)(gao)幾十倍，主(zhu)要加工對象為(wei)有色金(jin)(jin)屬(shu)、非金(jin)(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料等。由于(yu)汽車(che)發動機活塞的(de)(de)(de)群部、銷(xiao)孔和(he)化油器等部件含(han)硅(gui)量一般在10%以上(shang)，硬(ying)度(du)較大(da)，且大(da)多采(cai)(cai)用(yong)流水線(xian)批量生產，這使得合(he)金(jin)(jin)刀(dao)具(ju)的(de)(de)(de)性(xing)(xing)價比較低(di)，金(jin)(jin)剛(gang)(gang)石(shi)刀(dao)具(ju)適用(yong)性(xing)(xing)良好(hao)。

1.2. 金剛石單晶在工業領域地位突出
       金剛石(shi)單晶在建材石(shi)材領(ling)域需求穩步增(zeng)加(jia)，建材石(shi)材類產(chan)品跟(gen)基建投資及(ji)房地產(chan) 開發(fa)投資關聯密切。2020年(nian)(nian)(nian)以(yi)來我(wo)國基建和房地產(chan)投資保持(chi)(chi)(chi)高(gao)速(su)增(zeng)長(chang)趨(qu)勢，其(qi)中基建投資從2003年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)1.37萬億(yi)(yi)元增(zeng)長(chang)至2020年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)18.82萬億(yi)(yi)元，年(nian)(nian)(nian)復(fu)合增(zeng)長(chang)率為(wei) 15.77%；“十四五”期(qi)間有望保持(chi)(chi)(chi)4-5%增(zeng)速(su)，到 2025年(nian)(nian)(nian)達到23萬億(yi)(yi)以(yi)上。而房地 產(chan)開發(fa)投資則是近年(nian)(nian)(nian)來國內建筑(zhu)業增(zeng)長(chang)的(de)(de)(de)(de)主要驅(qu)動力，2016年(nian)(nian)(nian)開始的(de)(de)(de)(de)新(xin)(xin)(xin)一(yi)輪(lun)高(gao)景氣仍在持(chi)(chi)(chi)續，新(xin)(xin)(xin)開工面(mian)積維(wei)持(chi)(chi)(chi)達到22億(yi)(yi)平(ping)以(yi)上、施工面(mian)積增(zeng)加(jia)至87億(yi)(yi)平(ping)以(yi)上，新(xin)(xin)(xin)一(yi)輪(lun)竣工周期(qi)延續；PMI建筑(zhu)業分(fen)項自2011年(nian)(nian)(nian)以(yi)來除(chu)新(xin)(xin)(xin)冠疫情影響外長(chang)時間維(wei)持(chi)(chi)(chi)在50%以(yi)上的(de)(de)(de)(de)擴張區間，帶動了(le)金剛石(shi)單晶的(de)(de)(de)(de)需求。

我國經濟進入高質量發展階段，在新型城鎮化建設等宏觀政策的支持下，基礎設 施和房屋改造升級周期來臨。海外在新冠疫情后將基建作為推動經濟復蘇的重要手段，同時在貨幣較為寬松以及疫情增加居民對房屋需求的支撐下，房地產景氣度持續提升，帶動建材石材加工和工程施工用金剛石工具的市場需求。我國人造金剛石單晶產量占全球總產量90%以上，因此在國內產業鏈率先恢復后，2020年下半年超硬刀具類產品受益于出口訂單旺盛，金剛石單晶產品出現供不應求，導致價格上漲，促進國內金剛石單晶類產品進入新一輪增長。
      勘探采掘領域金剛石單晶需求提升。礦物勘探開采是金剛石的另一主要需求，隨 著全球經濟的穩步增長，礦產資源的需求量不斷擴大，未來伴隨我國經濟繼續增長以及新興市場的崛起，礦產資源的消耗將會長時間維持較高增速。過去十年，我國主要礦產資源開采量整體從高速增長階段過渡至穩步發展階段。2020年原煤產量 39 億噸， 同比增長1.4%；原油產量1.95億噸，同比增1.6%；天然氣產量1925 億立方米， 同比增長9.8%；其他十種有色金屬產量為0.62億噸，同比增5.5%。但我國及全球均面臨主要礦物開采品位下降的情況，需采掘更多的原礦量以保持產量穩步增長。
      全球礦產資源勘探形勢趨于緊張，淺部地層的礦產資源已基本開采殆盡，深部找 礦已成為地質找礦探礦的方向。金剛石大單晶因在堅硬巖層中效率大幅高于其他產品，因此在深部探礦中應用廣泛。隨著勘探深度和難度的增加，金剛石單晶鉆的經濟性優勢將進一步彰顯出來，具有廣闊前景。
      1.3. 下游制造業升級，金剛石微粉發揮重要作用
      機械制造產業升級帶動金剛石微粉需求不斷增加。機械、汽車制造、家電制造等 細分行業的產業升級帶動了對高端金剛石工具的需求。汽車行業精密加工領域目前已廣泛使用人造金剛石工具，高端金剛石工具可以滿足汽車制造過程中切削、打磨、拋光等(deng)多工序高精(jing)密的(de)(de)(de)需求。近(jin)年來全(quan)球汽(qi)車行業(ye)(ye)受到貿易(yi)戰(zhan)及新冠疫情影(ying)響，2021年隨著全(quan)球主要國家經濟(ji)復蘇，汽(qi)車產(chan)(chan)銷量將恢(hui)復增長(chang)，我(wo)國汽(qi)車產(chan)(chan)量由 2011 年 1842 萬(wan)輛上(shang)升(sheng)到2020年的(de)(de)(de)2532萬(wan)輛，整體呈上(shang)升(sheng)趨(qu)勢。隨著國內(nei)新型工業(ye)(ye)化(hua)和(he)城鎮化(hua)進程的(de)(de)(de)加快發展，居民消費不斷升(sheng)級，未來我(wo)國汽(qi)車市場仍有較大的(de)(de)(de)增長(chang)空(kong)間。

家電尤其制冷家電業是人造金剛石磨具和刀具的主要應用領域之一。家用空調、 冰箱所使用壓縮機的三大部件活塞、氣缸、上下軸承座主要使用金剛石工具進行加工。我國家用空調和冰箱的產量在消費升級以及出口量不斷增長的背景下，分別從 2011年的11001萬臺和7882萬臺增長到 2020年的14491萬臺和8443萬臺。2020年以來家電出口大幅增長帶動國內家電制造業重回高速增長。
      光伏和LED領域快速發展帶動金剛石微粉需求高增。光伏發電和LED照明所用單晶硅、多晶硅、藍寶石以及其他光電磁性材料的切割加工是金剛石微粉應用需求增量最大的領域。2019年光伏在國內補貼退出的驅動下快速進入平價上網階段，市場 需求驅動光伏裝機量重新進入高增階段，全球新增裝機分別為 116.9GW、134GW， 2021年雖然受到硅料產能限制，裝機量仍將有望實現 15%左右的增長達到 155-160GW；2022 年在硅料產能瓶頸逐步解除之后，2022-2025年全球新增裝機量 將達到25%的復合增速，到 2025 年新增裝機量達到 400GW。
      2021 年 166、182、210 單(dan)(dan)片(pian)(pian)硅(gui)(gui)片(pian)(pian)消(xiao)耗(hao)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石量(liang)分別為(wei) 1.8/2.4/2.8 米(mi)/片(pian)(pian)，隨著金(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)直(zhi)徑逐(zhu)步減少(shao)，單(dan)(dan)位(wei)損耗(hao)逐(zhu)步增加，單(dan)(dan)位(wei)功(gong)率硅(gui)(gui)片(pian)(pian)消(xiao)耗(hao)的(de)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)增加，目前1W166、182和210單(dan)(dan)晶(jing)(jing) 硅(gui)(gui)片(pian)(pian)對(dui)應金(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)消(xiao)耗(hao)量(liang)分別為(wei)0.285m、0.34m 和 0.28m，210單(dan)(dan)晶(jing)(jing)與166硅(gui)(gui)片(pian)(pian)單(dan)(dan)位(wei) 需求基本相同，而(er)182硅(gui)(gui)片(pian)(pian)需求增長(chang)15%左右；我們預(yu)計(ji)光(guang)伏金(jin)(jin)(jin)剛(gang)線(xian)需求量(liang)將從2020年5000 萬公里左右增長(chang)到2025 年的(de) 13500萬公里。

MINILED 時代(dai)來臨，藍(lan)寶石切(qie)割金剛石微粉需求爆發。2020 年我國 LED 行業(ye) 總產值(zhi)達到(dao) 7013 億元，同比有所下滑(hua)，但(dan)近(jin)十年來總體仍保(bao)持較快增長態(tai)勢。LED 照明產品已經逐步替(ti)代(dai)傳統的(de)白熾燈和(he)熒光(guang)燈，正(zheng)(zheng)處于持續(xu)爆發增長階段(duan)。以蘋果公(gong)(gong)司(si)、華為以及小米(mi)公(gong)(gong)司(si)為代(dai)表(biao)的(de)科技(ji)巨頭(tou)紛(fen)紛(fen)推(tui)出(chu) MINILED 背光(guang)產品的(de)電腦和(he)顯示器(qi)，售價(jia)在1.5 萬(wan)-10萬(wan)之(zhi)間，燈珠(zhu)數量(liang)在1.2 萬(wan)-10萬(wan)顆(ke)，2021年 MINILED正(zheng)(zheng)式進(jin) 入爆發期。MINILED有望成為在通(tong)用(yong)照明之(zhi)后LED重要驅動(dong)力，藍(lan)寶石襯底(di)的(de)需求量(liang)有望從 2020 年的(de)4200萬(wan)片左右增長至2023年的(de)6000萬(wan)片左右，年復合(he)增長率(lv) 約(yue)為 12.6%。

02培育(yu)鉆石成為超硬(ying)材(cai)料(liao)的絕對主(zhu)角

培育鉆石目前已成為全球鉆石消費的新興選擇之一，在品質、價格、環保和科技 等方面具有顯競爭優勢。隨著培育鉆石合成技術不斷提高、成本及價格快速下降，以及市場消費理念和消費習慣改變，培育鉆石的市場關注度和市場需求顯著提升，已成 為人造金剛石行業最重要的發展方向之一。在現代工業加工領域，由于對人造金剛石的需求數量、品種、質量的不斷提高，原來只能作為工業材料的人造金剛石終于大規模達到珠寶級應用的水平。
      培育鉆石與天然鉆石性質相同且更具優勢。培育鉆石作為一種人工合成的鉆石， 產品在晶體結構完整性、透明度、折射率、色散等方面可與天然鉆石相媲美，作為鉆石消費領域的新興選擇，可用于制作鉆戒、項鏈、耳飾等各類鉆石飾品及其他時尚消費品。
      培育鉆石越來越被市場認可
2012-2015 年培育鉆石就已經在全球珠寶消費市場出現，但產品品質較差、價格 優勢不明顯；2017年以來施華洛世奇、戴比爾斯等國際珠寶巨頭進軍培育鉆石飾品 市場，加上美國聯邦貿易委員會（FTC）為培育鉆石正名等因素推動，培育鉆石在行 業組織建立、技術規范制定、合成及鑒定技術提升、產能規模和市場份額提高等方面 明顯進步，培育鉆石得到大眾的認可。2019 年之后培育鉆石的接受度已經提升至較高水平，生產成本大幅下降，培育鉆石的優勢逐步凸顯，認可度加速提升；2020年下游加工環節受到疫情影響，一定程度干擾了培育鉆石的爆發過程，2021年疫情影響逐步消除，行業進入加速階段。
      培育鉆石性能媲美天然鉆石
培育鉆石為人工培育出的與天然鉆石相同的真鉆石。目前市場上的偽鉆石主要有 偽鉆石（假鉆石）和仿鉆石（鋯石和莫桑石等）兩種，而真鉆石包括天然鉆石和人工培育鉆石。兩者的差異僅在于形成環境，天然鉆石形成于地殼運動、衛星撞擊等天然環境，培育鉆石是模仿天然鉆石形成環境制備而成的鉆石。
      培育鉆石與天然鉆石化學成分、物理性質相同，在晶相特性方面可能有所不同。主要由于天然鉆石形成環境更為復雜。天然鉆石的晶相結構大致有13種，常見結構 為八面體、菱形十二面體或兩者的聚形、三角薄片雙晶等，而培育鉆石的結晶特征主 要有立方體、立方八面體等；但晶相方面差異并不影響其光學及物理方面性能，僅在切磨方面成本有所不同。
      鉆石與合成立方氧化鋯主要區別在硬度。硬度決定鉆石與人造立方氧化鋯切割后腰棱的差別，由于鉆石的硬度高于合成立方氧化鋯，所以鉆石切割后其腰棱必須是磨砂的，而合成立方氧化鋯是帶有平行光排列的拋光痕跡。在顯微鏡觀察下，鉆石的內部包體豐富而合成鋯石比較干凈，少有包體特征。合成立方氧化鋯與鉆石是不同的物質。
      鉆石與莫桑石的主要區別在于折射率。莫桑石的折射率遠高于鉆石，表現出的火彩是鉆石的3倍，所以可以感受到莫桑石火彩更為濃烈艷麗，而鉆石火彩溫柔內斂。在放大鏡觀察下可以明顯看出莫桑石的腰部內全反射影像呈現四線效果，而鉆石全反射影像只有兩條線。
      培育鉆石更為環保
      相對于天然鉆石開采，培育鉆石無需采掘，可以保護地表環境，大幅減少土地消 耗、碳排放（為天然鉆石開采的1/2）以及水資源利用（僅為天然鉆石的 1/7）等；且在勞工保護方面大幅優于天然鉆石開采，培育鉆石在廠房內極少發生安全事故。培育鉆石的保護地表環境、減少碳排放的綠色、可持續發展理念完全契合目前國家提出的扎實做好碳達峰和碳中和工作部署要求。
      培育鉆石價格更具競爭力
      天然鉆石具有稀缺性，成本高于培育鉆石，因此在各方面屬性相同時，培育鉆石 的價格競爭力優勢明顯。2017 年四季度以來，培育鉆石價格不斷下降，2020 年四季度零售價下降到天然鉆石 35%，較 2017 年下降 30PCT；批發價在 2018 年第四季度下降到天然鉆石的20%，此后基本維持穩定。2020-2021 年隨著大顆粒培育鉆石（5克拉以上）加速規模化量產，單克拉的生產成本繼續大幅下降，而純凈度、色度等性質仍在大幅提升。我們認為未來無論是零售價還是批發價相較于天然鉆石都仍有較大下降空間。
      2020年力量鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)的(de)銷(xiao)售(shou)價(jia)格(ge)(ge)在272元/克拉(la)(la)，合計約(yue)40美元/克拉(la)(la)，若按照原鉆(zhan)(zhan)成本(ben)占鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)總成本(ben)的(de)20%預測，培育鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)成品(pin)(pin)(pin)鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)的(de)成本(ben)在200美元/克拉(la)(la)，大幅低 于(yu)天(tian)然鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)。目前主(zhu)要(yao)鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)廠商的(de)培育鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)銷(xiao)售(shou)價(jia)格(ge)(ge)僅為天(tian)然鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)的(de)20%-30%左右。DeBeers旗下培育鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)品(pin)(pin)(pin)牌Lightbox 目前產品(pin)(pin)(pin)促銷(xiao)價(jia)格(ge)(ge)僅為天(tian)然鉆(zhan)(zhan)石(shi)(shi)(shi)的(de) 10%左右， 其 1/2 克拉(la)(la) LabGrown項鏈僅銷(xiao)售(shou)425美元，1克拉(la)(la)產品(pin)(pin)(pin)銷(xiao)售(shou)價(jia)格(ge)(ge)在1500美元左右（不考(kao)慮顆粒大小(xiao)、色彩(cai)、純凈度等對(dui)價(jia)值量的(de)影(ying)響）。

培育鉆石具有更高的可控性
       培育鉆石是在實驗室中通過科學方法人工合成相對于天然鉆石形成的不可控過 程，其成色、尺寸、顏色等均可通過優化合成方法和技術實現，因而產品種類多樣，滿足下游不同需求。例如，通過特定的工藝控制，培育鉆石可以合成自然界中罕見的藍色、粉色等彩色鉆石，但其售價也相對更高。
      2.1. 培育鉆石技術壁壘高
      培育鉆石工藝技術來源于工業科技的進步，一方面需要強大的壓力產生裝置，另 一方面需要可承受巨大壓力的容器材料，也就是高溫高壓法的原理。之后隨著微波技術的成熟，將高純甲烷氣體在高溫下微波電離出不帶電荷等離子化的碳和氫原子，然后讓碳原子在溫度較低的底層基片上吸附結晶生長，也就是后來的化學氣相沉積法（CVD法）的原理。培育鉆石的技術壁壘體現在三個方面，首先因為培育鉆石和工業金剛石不同，其生產周期很長，如果沒有相對的數量，比如1000-2000臺以上，即使廠家擁有相關的一些技術，也無法打開市場，其次行業屬于重資本投入型，短期之內沒有足夠資金支持的話，不可能對現有的龍頭造成沖擊。第三在技術擴散方面，全市場對于原材料、生產、工藝一體化深入了解的技術人員稀缺，技術擴散的進程會比工業金剛石的慢很多。
      HPHT 技術與 CVD 技術對比
      高溫高壓(HPHT)技術：高溫高壓技術完全模擬天然鉆石的生長過程，在地上重現碳元素層的反應并將石墨轉換成鉆石。HPHT 法(溫度在 1400°C-1700°C、壓力在 5.2GPa-5.6GPa)合成鉆石是指模擬天然鉆石生長的環境，在六面體高壓機內，以石墨、金剛石粉或石墨-金剛石粉為碳源，在高溫高壓、金屬觸媒等生長環境中形成的等軸晶系晶質體。采用高溫高壓法生產 20 克拉培育鉆石僅需要 2 周時間。生長過程就是頂壓機生長艙高溫區放入高純度的石墨作碳源，在低溫區放置鉆石籽晶。在一定的溫度梯度驅動下，碳源從高溫處的高濃度區向對低溫處的低濃度區擴散，在低溫區的鉆石籽晶處于過飽和而結晶，然后冷卻取出，采用濃硝酸 清除鉆石表面的雜質。
      化學氣相沉積(CVD)技術：通常是在高溫等離子的作用下，含碳氣體被離解，碳 原子在基底上沉積成鉆石膜。基底可以是非鉆石材料，但單晶鉆石通常是碳原子在鉆石基底上沉積而形成。含碳氣體通常是指含氮、甲烷和氫的混合氣體，甲烷是合成鉆石碳原子的來源，氮可以增加生長速度，氫可以抑制石墨的形成。通常CVD 合成鉆石是在低壓高溫條件下進行，壓力一般小于一個大氣壓，溫度在1000°C 左右。
      兩種技術各有優勢，HTHP效率更高顏色更好，CVD純凈度更優。生產1克拉培育鉆石， 由于高溫高壓(HTHP)是碳原子與碳原子連接形成，所以生長周期僅需要數天。化學氣相沉積 (CVD)是在培育鉆石籽晶上將含碳氣體解離生長，逐漸堆積增生，這就需要數月的生長周期。由于高溫高壓(HTHP)需要金屬觸媒作為溶劑參與反應，所以會對鉆石的純凈度產生一些影響，化學氣相沉積(CVD)純凈度稍好。
      2.2. 培育鉆石行業產能集中在國內，全球需求快速增長
      培育鉆石產能大分部在中國
受地理條件限制，天然金剛石產能主要集中在南非、扎伊爾等，而培育鉆石的產能大部分集中在中國。2020年全球培育鉆石產能約600~700萬克拉，其中中國產能達300萬克拉，遠超其他國家，占比約50%。其次為印度和美國，分別為150萬克拉和 100 萬克拉，合計占比超 30%。其余產能分布在歐洲、中東、俄羅斯等地。
經(jing)過近幾(ji)十年的(de)發展(zhan)，美國(guo)的(de)通用電氣和阿波(bo)羅(luo)、英國(guo)的(de)第六元(yuan)素(su)、日本的(de)住友(you)、俄羅(luo)斯的(de)新鉆(zhan)科技(ji)、新加坡(po)的(de) IIa 科技(ji)等集團(tuan)公(gong)司(si)，在(zai)全(quan)球(qiu)培(pei)育鉆(zhan)石(shi)界都有了廣泛(fan)的(de)知名度，比如 DiamondFoundry、 Lightbox、Diama、GEMESIS 等培(pei)育鉆(zhan)石(shi)品牌產(chan)(chan)品，正逐漸由國(guo)外市(shi)場向中國(guo)國(guo)內滲 透，和天然鉆(zhan)石(shi)的(de)市(shi)場一樣，在(zai)行情(qing)啟動之前就占領(ling)培(pei)育鉆(zhan)石(shi)高端消費市(shi)場。國(guo)內鉆(zhan)石(shi)產(chan)(chan)能(neng)則主要(yao)集中在(zai)寧波(bo)晶鉆(zhan)、上(shang)海征世、華晶金剛石(shi)、中南鉆(zhan)石(shi)、黃(huang)河旋風等企業。從(cong)生(sheng)產(chan)(chan)技(ji)術角度而(er)言國(guo)內主要(yao)還是采用 HPHT 法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)，而(er)全(quan)球(qiu)其他地區基本采用 CVD 法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)鉆(zhan)石(shi)。HPHT 法(fa)在(zai)生(sheng)產(chan)(chan)人造金剛石(shi)領(ling)域幾(ji)乎形成了壟(long)斷，目前約占全(quan)球(qiu) HPHT法(fa)生(sheng)產(chan)(chan)培(pei)育鉆(zhan)石(shi)產(chan)(chan)能(neng)的(de) 90%。

根據中國機床工具工業協會超硬材料分會數據，目前國內生產人造金剛石的六面 頂壓機數量約為 10000 臺；截至 2020 年 3 月末，六面頂壓機中φ650（即活塞直徑為 650mm、腔體為φ68mm×φ72mm）及以下型號的占比約為 81.25%；其中 2019 年末用于培育鉆石的壓機數量為 1500 臺左右（對應約 130 萬克拉/年產能），我們預計 2020-2021 年以中南鉆石和黃河旋風為主的廠商開始產能擴張，并將原有部分工 業鉆石的產能向培育鉆石切換，到 2021 年年中全國培育鉆石的六面頂壓機產能將達到 3000 臺左右，其中新增產能中多為 650 型號以上產能。
      培育鉆石需求增速顯著
      從(cong)行業生命(ming)周期(qi)判斷，培(pei)育鉆(zhan)石(shi)目前處于高速增(zeng)長(chang)的初期(qi)。根據 Bain 咨詢，2019 年全球天(tian)然原鉆(zhan)產量(liang)為 1.39 億克(ke)拉(la)，而培(pei)育鉆(zhan)石(shi)產量(liang)為 600 萬克(ke)拉(la)左右(you)，滲透率約(yue) 為 4.3%；2020 年天(tian)然原鉆(zhan)產量(liang)約(yue)下滑 2800 萬克(ke)拉(la)至(zhi) 1.11 億克(ke)拉(la)，而培(pei)育鉆(zhan)石(shi)預(yu)計(ji) 增(zeng)長(chang) 15%左右(you)至(zhi) 750 萬克(ke)拉(la)，滲透率達到(dao) 6%。

鉆石行業穩定發展，培育鉆石加速滲透
全球鉆石珠寶市場規模龐大，消費需求穩步增長。2019年全球鉆石珠寶市場銷售額從 2009 年的 591 億美元增長到 2019 年的 790 億美元，年復合增長為 3.5%。全球鉆石市場 2020 年受到新冠疫情影 響，2020 年原鉆、 拋光鉆石和鉆石珠寶市場分別下滑 33%、22%和 15%，全球原鉆市場銷售規模從 2019 年的 120 億美元下滑到 80 億美元左右。
而 2020 年 3-4 季度下游消費的強勁復蘇帶動產業鏈庫存快速下降，從最高點的 6500 萬克拉下降到 5200 萬克拉。            2021 年全球鉆石消費持續復蘇，主要原鉆生產廠商表現強勁，俄羅斯最大鉆石生產廠商阿爾羅薩 2021年上半年實現營收1840 億盧布，同比增長 156%；同時毛鉆價格同比上漲7%左右，反映全球鉆石消費市場的修復。消費量保持穩步增長趨勢，天然鉆石價格在 2014-2015年迎來拐點，2015 年天然鉆石價格穩步下降。隨著全球范圍內年輕一代逐步成長為消費主力，90 后、00 后和 10 后消費群體對鉆石珠寶的消費偏好和購買習慣必將推動未來鉆石珠寶消費需求的增長。
      零售終端主要集中在美國，中國近年來逐漸進入零售終端
培育鉆石的(de)下游為零售(shou)終端以(yi)(yi)及相關的(de)配套服(fu)務產業。目前全(quan)球(qiu)范圍內(nei)鉆石消費(fei)最大的(de)市(shi)(shi)(shi)場(chang)是美國(guo)(guo)，2020 年(nian)以(yi)(yi)來，美國(guo)(guo)貨(huo)幣(bi)寬松(song)，財政失業救助支撐起美國(guo)(guo)國(guo)(guo)內(nei)的(de)消費(fei)水平(ping)，鉆石珠(zhu)(zhu)寶成為富 裕階層消費(fei)的(de)主要產品之(zhi)一。2018 年(nian)美國(guo)(guo)鉆石珠(zhu)(zhu)寶市(shi)(shi)(shi)場(chang)銷(xiao)售(shou)額為 360 億美元，全(quan)球(qiu) 占(zhan)比為 46%，2019 年(nian)進一步提(ti)升 2PCT 至 48%。中國(guo)(guo)市(shi)(shi)(shi)場(chang)為第二大消費(fei)市(shi)(shi)(shi)場(chang)， 2018-2019 年(nian)銷(xiao)售(shou)額約 100 億美元，全(quan)球(qiu)銷(xiao)售(shou)占(zhan)比在 15-16%，大幅(fu)落后于美國(guo)(guo)。

天然鉆石行業經過一百多年的發展，目前已處于成熟階段，消費訴求主要側重奢 侈消費和價值收藏。培育鉆石技術實現突破時間尚短，行業處于發展初期，市場消費需求快速增長，供給能力與消費需求存在一定差距，且培育鉆石企業的研發實力、工藝水平和質量控制能力要求都遠高于一般人造金剛石企業，因此行業進入門檻較高，競爭相對較小。
培育鉆石市場未來空間廣闊，中國將成為最主要市場
       根據 ULTRAC 公司創始人 AndreyZharkov 在 2019 年培育鉆石特別論壇上的分 享，2019 年全球毛坯培育鉆石產量達 600 萬 ct，成品培育鉆石約 200 萬 ct，產值約 8 億美元。隨著培育鉆石合成技術不斷提高，全球培育鉆石產量年均增長率將保持在 15%-20%，2030 年培育鉆石產量規模將 達到 1000 萬克拉至 1700 萬克拉，若考慮 2/3 的損耗率，預計 2030 年全球培育鉆石毛坯產量規模將達 3000-5100 萬克拉。預計 2025 年全球/中國培育鉆石毛坯市場規模可達 379/237 億元，全球培育鉆石飾品市場規模可達 1324/828 億元，2030 年全 球/中國培育鉆石毛坯市場規模可達 744/558 億元，全球培育鉆石飾品市場規模可達 2351/1763 億元。
      從消費結構來看全球培育鉆石消費市場中，美國和中國分別約占全球的 80%/10%。從產能結構來看，全球培育鉆石總產量中，中國占據主要產能，其次為印度、美國。在全球鉆石消費市場需求穩步增長、天然鉆石市場供給日益減少的背景下，培育鉆石市場迎來快速崛起的新契機，將展現出更好的成長性。培育鉆石作為全球鉆石消費的新興選擇之一，在品質、價格、環保和科技等方面具有明顯競爭優勢。隨著培育鉆石合成技術不斷提高、市場消費理念和消費習慣改變，培育鉆石的市場關注度和市場需求顯著提升，已成為人造金剛石行業最重要的發展方向之一。

03 我國超(chao)硬材(cai)料上(shang)市(shi)公司及行(xing)業領導者

我國基本主導著全球超硬材料市場，人造金剛石銷量占全球市場的 90%以上，立方氮化硼占全球市場的 70%以上。我國超硬材料行業產品質量從整體上已經達到 國際先進水平，但占據的市場份額大部分為中低端市場，高端市場依然被歐美、日韓等發達國家占據，產品單價和附加值較高，該市場的高端依然由英國的元素六公司、美國的合銳公司、韓國的日進公司所主導。在高速、高效、高精度和綠色加工成為主流趨勢的情況下，產品品級和附加值不斷提升，產品應用領域的不斷擴大，預計未來 市場規模有望進一步擴大。河南省是國內培育鉆石企業重要聚集地，河南省占到全國 的 80%以上，其中鄭州市、許昌市、南陽市、商丘市等地存在集人造金剛石研發、生產和銷售于一體的金剛石產業集群，涌現出中南鉆石、黃河旋風、豫金剛石、力量鉆石、惠豐鉆石、聯合精密等一批知名的金剛石生產企業，河南省人造金剛石產業鏈完整、配套齊全，具有明顯的地域優勢。
      中兵紅箭（中南鉆石）
      公司超硬材料業務主要產品為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。根據公司披露，公司在人造金剛石產銷量 和綜合競爭實力均全球排名第一。超硬材料業務業績貢獻主要公司為中南鉆石公司，報告期內實現營業收入 13.56 億元（+65.37%）凈利潤 3.42 億元（+132.65%）毛 利率 36.39%（+6.88pcts），收入占總營收比例（47.07%，+11.70pcts）提升較大。中南鉆石是超硬材料行業頭部優質企業，其主導產品工業金剛石產銷量及市場占有率連續多年穩居世界首位。
      當前，公司掌握了“20-50 克拉培育金剛石單晶”合成技術， 20-30 克拉培育鉆石可批量化穩定生產。CVD 培育鉆石產品制備技術達到了國際主流水平。掌握了厘米級高溫高壓法 CVD 晶種制備技術，為拓展功能金剛石應用奠定了基礎。公司超硬材料作為公司當前主要利潤貢獻板塊，擁有超硬材料產品全流程技術優勢，作為國內領先的培育鉆石生產商，受益于大克拉培育鉆石技術的成熟以及行業內國際奢侈品珠寶廠商加大培育鉆石布局主動引導消費習慣，有望持續擴大市場空間規模。告 2019 年公司投入年產 12 萬克拉高溫高壓法寶石級培育金剛石生產線建設項 目，預計 2022 年 10 月達產。
      黃河旋風
      公司主要從事硬材料及制品，超硬復合材料及制品等生產，主要產品覆蓋金剛石 （如工業級金剛石、寶石級金剛石）、金屬粉末、超硬合材料（復合片）、超硬刀具、金剛石線鋸等。公司于 2015 年實現了“寶石級金剛石系列產品開發與產業化”項目的產業化和市場化批量生產，目前公司用培育鉆石生產的 3-5 克拉首飾在國內外擁有 了穩定的市場。2020 年公司營業總收入 24.51 億元，同比下降 15.91%，主要受收入下降、計提減值損失和處臵老舊資產等因素影響，其中金剛石、培育鉆石等超硬材料 收入 11.84 億元，約占公司營業收入 66%；2020 年公司歸母凈利潤-9.8億元，主要受此前收購名匠智能業務拖累，公司于 2020 年已出售名匠智能全部股權，2021年公司重新聚焦超硬材料主業，Q1 公司營收達 6.31 億元，同比增長 56%，同時利潤端扭虧為盈，歸母凈利潤達1029 萬元。
      公司技術積累深厚，未來聚焦培育鉆石主業發展。公司目前在培育鉆石方面從研發到量產有20年的技術沉淀優勢，公司研發技術還在迭代升級中，在工藝控制、 現場管控、品質管理、原輔材料一致性管控、設備運行穩定性管控等方面已形成體系， 并在人才培養方面逐步形成梯隊優勢。根據公司業績說明會披露，2020年公司的培育鉆石量占全球培育鉆石銷售市場的20%左右，其中高端品質占50%以上，未來公司將聚焦培育鉆石等超硬材料主業發展。
      力量鉆石
      力量(liang)(liang)鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)是國(guo)內(nei)超(chao)(chao)硬(ying)材料主流供應商，培(pei)育(yu)鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)營(ying)(ying)收增(zeng)長迅(xun)速。力量(liang)(liang)鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)主要從(cong)事人造金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)產(chan)(chan)(chan)品(pin)研發、生(sheng)產(chan)(chan)(chan)和銷售，目前擁有(you)金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)單(dan)晶(jing)(jing)、金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)微(wei)粉和培(pei)育(yu)鉆(zhan) 石(shi)(shi)(shi)三(san)大(da)核心產(chan)(chan)(chan)品(pin)體系。公(gong)(gong)司(si)(si)在(zai)普通金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)單(dan)晶(jing)(jing)合成(cheng)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的基(ji)礎上，通過優化(hua)成(cheng)核控制(zhi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、高(gao)壓晶(jing)(jing)型(xing)(xing)控制(zhi)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、高(gao)效新型(xing)(xing)提純(chun)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、異型(xing)(xing)單(dan)晶(jing)(jing)分(fen)選檢測技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)等核心技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)， 在(zai)特(te)種(zhong)異型(xing)(xing)金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)單(dan)晶(jing)(jing)產(chan)(chan)(chan)品(pin)領域取(qu)得技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)突破，成(cheng)為(wei)國(guo)內(nei)較(jiao)早實(shi)(shi)現(xian) IC 芯片超(chao)(chao)精加工 用(yong)特(te)種(zhong)異型(xing)(xing)八面體金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)尖晶(jing)(jing)批量(liang)(liang)化(hua)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)的企業(ye)。公(gong)(gong)司(si)(si)經過近(jin) 3 年(nian)的研發和測試，在(zai)高(gao)純(chun)超(chao)(chao)細(xi)球狀粉末觸媒技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、高(gao)真空階梯(ti)還(huan)原技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、微(wei)波提純(chun)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)等超(chao)(chao)細(xi)金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)單(dan)晶(jing)(jing)核心生(sheng)產(chan)(chan)(chan)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)方面取(qu)得突破，實(shi)(shi)現(xian) 400 目-1000 目超(chao)(chao)細(xi)金剛(gang)石(shi)(shi)(shi)單(dan)晶(jing)(jing)批量(liang)(liang)化(hua)生(sheng)產(chan)(chan)(chan)。公(gong)(gong)司(si)(si)近(jin)幾年(nian)培(pei)育(yu)鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)業(ye)務(wu)營(ying)(ying)收增(zeng)長迅(xun)速，培(pei)育(yu)鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)業(ye)務(wu)營(ying)(ying)收近(jin)三(san)年(nian)分(fen)別(bie)為(wei) 3734.1 萬(wan)元、 3511.12 萬(wan)元、1302.61 萬(wan)元，營(ying)(ying)收占比分(fen)別(bie)為(wei) 15.72%、16.5%、6.58%，其中(zhong)，2019 年(nian)培(pei)育(yu)鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)業(ye)務(wu)收入實(shi)(shi)現(xian)翻番，增(zeng)長 169.55%，公(gong)(gong)司(si)(si)在(zai)招股說明書中(zhong)強調培(pei)育(yu)鉆(zhan)石(shi)(shi)(shi)業(ye)務(wu)將發展(zhan)成(cheng)為(wei)公(gong)(gong)司(si)(si)未來重(zhong)要的利潤增(zeng)長點。

公(gong)司(si)在(zai)培(pei)育(yu)鉆石業務上(shang)的(de)(de)投入(ru)不斷加(jia)大。公(gong)司(si) 3 克拉(la)(la)、4 克拉(la)(la)、5 克拉(la)(la)及以上(shang)大 顆粒(li)培(pei)育(yu)鉆石的(de)(de)產(chan)量、銷量占比明顯上(shang)升，大顆粒(li)培(pei)育(yu)鉆石較高(gao)的(de)(de)銷售價格和毛利(li)(li)(li)率預計為公(gong)司(si)貢獻更高(gao)的(de)(de)利(li)(li)(li)潤 。2018/2019/2020年(nian)(nian)毛利(li)(li)(li)率分別為 48.49%/61.21%/66.88%。公(gong)司(si)積(ji)極擴(kuo)大產(chan)能(neng)，加(jia)大生產(chan)設備(bei)的(de)(de)資(zi)本性投入(ru)，六面頂壓機(ji)裝機(ji)數量從 2019 年(nian)(nian) 3 月(yue)(yue)末 273 臺增(zeng)加(jia)至(zhi) 2021 年(nian)(nian) 3 月(yue)(yue) 31 日 411 臺。

沃爾德
       沃爾德專注于超高精密、高精密超硬刀具及超硬材料制品的研發、生產和銷售業 務，主要產品及服務定位于全球高端刀具市場，同時致力于金剛石功能材料新興應用 領域的產業化。公司超硬刀具類產品廣泛應用于消費電子、汽車制造、航空航天、軌 道交通、核電、風電等先進制造領域，形成了自超硬材料、加工設備、加工服務到高 端刀具的產品鏈，能夠為客戶提供優質的整體解決方案。公司金剛石功能材料產品已 開始用于高端醫療器件、光電子器件、高功率激光窗口、微波器件等前沿科技產業產 品的關鍵部件，同時也開始用于污水處理電極、裝飾用鉆石飾品等。2020 年，公司 營收 2.42 億元，同比下降 5.17%；歸母凈利潤 0.49 億元，同比下降 17.55%。2021 上半年，公司營收 1.50 億元，同比增加 41.70%；歸母凈利潤 0.31 億元，同比增加 14.42%。2016-2021Q2，公司綜合毛利率一直維持在約 50%的水平。
       四方達
       四方達主要從事聚晶金剛石(簡稱 PCD)及其相關制品的研發、生產和銷售，產品 包括石油/天然氣鉆探用聚晶金剛石復合片、煤田及礦山用金剛石復合片、切削刀具 用金剛石復合片、聚晶金剛石拉絲模坯，截齒潛孔鉆頭公路齒、旋挖機齒、成品聚晶 金剛石模具、超硬刀具、金剛石砂輪等，形成了有自身特色的產品系列，由生產常規 產品向高端產品轉變，由簡單加工行業向高端加工制造業轉變；產品廣泛應用于石油 鉆探及礦山開采，機械、冶金、地質、石材、建筑、電子信息、航天航空、國防軍工 等領域。公司產品遠銷歐洲、美洲、東南亞、非洲等四十多個國家和地區，具有一定 的國際知名度。2020 年，公司營收 3.18 億元，同比下降 36.45%；歸母凈利潤 0.75 億元，同比下降 35.62%。2021 上半年，公司營收 1.97 億元，同比增加 14.51%；歸母凈利潤 0.49 億元，同比增加 14.09%。2016-2021Q2，公司綜合毛利率一直維 持在約 23%的水平。
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