實(shí)驗(yàn)室培育鉆石的前世今緣！
關(guān)鍵詞 培育鉆石|2021-06-08 09:34:07|來源 中國超硬材料網(wǎng)
摘要 培育鉆石性價比優(yōu)勢突出，行業(yè)接受度、規(guī)范性日漸增強(qiáng)。培育鉆石是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬天然鉆石生長環(huán)境而成的合成鉆石，合成培育鉆石的方法主要有HPHT高壓高溫法和CVD化學(xué)氣相沉積法，培育時...
培育鉆石性價比優(yōu)勢突出，行業(yè)接受度、規(guī)范性日漸增強(qiáng)。
培育鉆石是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬天然鉆石生長環(huán)境而成的合成鉆石，合成培育鉆石的方法主要有HPHT高壓高溫法和CVD化學(xué)氣相沉積法，培育時間約為半個月至一個月。培育鉆石在物理、化學(xué)、光學(xué)性質(zhì)上實(shí)現(xiàn)與天然鉆石完全一致，具有生產(chǎn)過程簡單、環(huán)保（據(jù)Frost＆Sullivan報告，開采鉆石產(chǎn)生的有害碳排放量為每克拉57000克，培育鉆石每克拉僅釋放0.028克）、價格便宜（約為天然鉆石的30%，定位輕奢）、樣式多變等優(yōu)點(diǎn)。最早的培育鉆石創(chuàng)造自1952年，經(jīng)過50~60年的發(fā)展，于近幾年才得到行業(yè)的廣泛關(guān)注，國內(nèi)外權(quán)威珠寶鑒定機(jī)構(gòu)NGTC、IGI等在2019~20年陸續(xù)發(fā)布相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件明確培育鉆石的概念，也已經(jīng)面向市場開放培育鉆石檢測業(yè)務(wù)，并可開具專用檢測證書或分級報告等，為行業(yè)的規(guī)范發(fā)展提供健康引導(dǎo)。全球鉆石規(guī)模市場龐大，培育鉆石滲透率低。品牌商發(fā)力布局+消費(fèi)者接受度提升下，培育鉆石正迎來快速發(fā)展機(jī)遇。根據(jù)De beers數(shù)據(jù)，2018年全球鉆石珠寶銷售額達(dá)到760億美元，2009-2018年期間平均復(fù)合增速為2.82%。在鉆石傳統(tǒng)婚戀消費(fèi)需求之外，隨著千禧一代崛起，購買鉆石動機(jī)中犒勞自己、答謝贈禮等非婚戀需求占比明顯提升，有望擴(kuò)容鉆石消費(fèi)市場。而2019年寶石級培育鉆石在整體寶石級鉆石中滲透率僅為6.3%，我們認(rèn)為在品牌商發(fā)力布局+消費(fèi)者接受度提升下，培育鉆石正在迎來快速發(fā)展機(jī)遇。品牌商加大布局：知名品牌商逐漸加大培育鉆石布局，2021年5月潘多拉宣布棄用天然鉆石，轉(zhuǎn)而全面使用培育鉆石；全球最大鉆石供應(yīng)商De beers改變對天然鉆石的堅(jiān)定擁護(hù)，于2018年推出了合成鉆石品牌Lightbox，以“進(jìn)攻為防守”；施華洛世奇早在2016年5月就創(chuàng)建了培育鉆石品牌Diama，全球品牌巨頭全力布局看好培育鉆石新消費(fèi)發(fā)展前景，從供給端提升消費(fèi)者教育。消費(fèi)者接受程度提升：培育鉆石具有高性價比（價格僅為天然鉆石三分之一左右）、環(huán)保（大幅降低的碳排放及對土壤的破壞）以及可定制（培育鉆石在尺寸、顏色等方面具有較好的可控性，能夠?qū)崿F(xiàn)款式量身定做，滿足消費(fèi)者的個性化需求）的優(yōu)勢，受消費(fèi)者接受程度持續(xù)提升。預(yù)計(jì)2025年全球培育鉆石規(guī)模近千億元，2020-2025復(fù)合平均增速達(dá)15%，行業(yè)有望實(shí)現(xiàn)快速增長。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，2019年全球?qū)毷壟嘤@石產(chǎn)量為9100萬克拉，2013-2019年復(fù)合平均增速為4.3%。2020年全球?qū)毷壟嘤@石的產(chǎn)量約為700萬克拉，疫情中仍較2019年增長16.7%，增速明顯高于天然鉆石，2019年寶石級培育鉆石在行業(yè)中的滲透率為6.3%，較2018年大幅提升4.7pct，但滲透率仍處于低位。1）全球?qū)毷夈@石原石產(chǎn)量在2020-2025 年期間每年增長2%；2）培育鉆石滲透率從2020年的7%提升至2025年的15%，平均每年提升1.6pct等假設(shè)（詳見正文），測算到2025年全球培育鉆石原石規(guī)模將達(dá)到389億元，2020-2025年復(fù)合平均增速達(dá)13%；零售端規(guī)模將達(dá)到952億元，2020-2025年復(fù)合平均增速達(dá)15%，行業(yè)有望實(shí)現(xiàn)快速增長。我國貢獻(xiàn) 40%~50%培育鉆石產(chǎn)能，未來上游將優(yōu)先受益需求增長: 培育鉆石產(chǎn)業(yè)鏈可分為上游毛胚生產(chǎn)、中游毛胚加工及下游鉆石零售，上游生產(chǎn)及下游零售毛利率超 50%，中游加工毛利率約 10%， 產(chǎn)業(yè)鏈按利潤率形成微笑曲線。各環(huán)節(jié)集中度均較高，其中上游毛胚全球年產(chǎn)能約600~700萬克拉，其中我國占 40%~50%，年產(chǎn)能達(dá) 300萬克拉，且我國產(chǎn)能主要集中在黃河旋風(fēng)、中南鉆石及華晶金剛石，未來將優(yōu)先受益培育鉆石需求的爆發(fā)式增長;中游加工集中度最高，由于該環(huán)節(jié)為勞動密集型工作。因此主要集中在人力成本較低的印度，其培育鉆石出口凈額占全球的 95%，2021年 3 月印度加工鉆石出口凈額同比上升152%呈現(xiàn)回暖態(tài)勢;下游零售端主要集中在美國，且均為知名鉆石珠寶品牌子公司，近年來我國積極進(jìn)入零售市場，但整體市場份額仍較低，據(jù)統(tǒng)計(jì)美國共25個零售品牌，我國則已達(dá)到19個，未來零售端市場份額有望上升。
1.實(shí)驗(yàn)室合成“真”鉆石，市場標(biāo)準(zhǔn)日漸規(guī)范1.1. 實(shí)驗(yàn)室培育鉆石，物理+化學(xué)+光學(xué)性質(zhì)上與天然鉆石完全一致模擬天然鉆石生長環(huán)境進(jìn)行培育，培育鉆石在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)只需幾周即可在物理、化學(xué)、光學(xué)性質(zhì)上實(shí)現(xiàn)與天然鉆石完全一致。培育鉆石是在實(shí)驗(yàn)室里模擬天然鉆石的自然形成環(huán)境培育而成的合成鉆石。不同于天然鉆石需要在地球深處經(jīng)歷的數(shù)百萬甚至數(shù)十億年，實(shí)驗(yàn)室里制造培育鉆石通常只需要幾周時間。天然鉆石晶體和實(shí)驗(yàn)室培育鉆石的形成溫度所差無幾，兩者在化學(xué)成分、物理性質(zhì)完全一致，從肉眼上看是無法對兩者進(jìn)行區(qū)分的。
合成培育鉆石的方法主要有HPHT高壓高溫法和CVD化學(xué)氣相沉積法，培育時間約為半個月至一個月。1）HPHT高壓高溫法：純凈的碳粉被壓縮進(jìn)一個生長膠囊隨后被放置在一個培育倉中，在極高的溫度(高達(dá)1300-1600°C)和壓力下，碳原子與碳原子連接在一起形成鉆石晶體，培育超過10克拉的大顆粒鉆石毛坯大約需要兩周時間。2) CVD化學(xué)氣相沉積法:將一塊鉆石薄片放置在一個真空箱中，在真空箱中充入氫氣和甲烷的混合氣體，在特定的壓力下加熱至氣化，碳原子在薄片上一層一層的沉積，形成均勻的鉆石涂層。培育出一塊切割后1克拉的CVD鉆石晶體，需要將近一個月的時間。
1.2.培育鉆石的誕生由來已久，近些年關(guān)注度持續(xù)提升，概念、標(biāo)準(zhǔn)逐步明確培育鉆石的誕生由來已久，近些年行業(yè)關(guān)注度得以逐步提升。培育鉆石最早是在1952年由美國聯(lián)邦碳化硅公司科學(xué)家威廉·艾弗索運(yùn)用化學(xué)氣相沉積法合成而成。中國第一顆人造細(xì)粒鉆石誕生于1963年。至2015年起，培育鉆石逐步得到行業(yè)的關(guān)注，包括2016年國際培育鉆石協(xié)會的成立，2019年培育鉆石展團(tuán)初次亮相香港珠寶展等。珠寶品牌方面，自2017年起施華洛世奇旗下培育鉆石品牌 Diama 在北美地區(qū)正式開售，國際著名珠寶商戴比爾斯、Signet等均逐步開始銷售培育鉆石產(chǎn)品。眾多權(quán)威機(jī)構(gòu)明確培育鉆石的概念，為行業(yè)的規(guī)范發(fā)展提供健康引導(dǎo)。1）國內(nèi)方面：2019年國家珠寶玉石質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（NGTC）就發(fā)布了Q/NGTC-J-SZ-0001—2019 《合成鉆石鑒定與分級》的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2020年12月30日，發(fā)布了2020年版企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代替了在2019年版，并于2021年2月1日正式實(shí)施。最新標(biāo)準(zhǔn)中明確中文名稱為“合成鉆石”或“實(shí)驗(yàn)室培育鉆石”，和對應(yīng)的英文名稱為“synthetic diamond”和“l(fā)aboratory-grown diamond”。以及取消分級，改為品質(zhì)評價。2020年版企標(biāo)的合成鉆石品質(zhì)評價與自然界的稀有度無相關(guān)性，雖然參照了GB/T 16554《鉆石分級》執(zhí)行，但不再使用“分級”的措辭，而是強(qiáng)調(diào)其作為“產(chǎn)品”的屬性（品質(zhì)評價），以便于和天然鉆石進(jìn)行明確的區(qū)分。2）國際方面：實(shí)驗(yàn)室培育鉆石也得到了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和眾多重要機(jī)構(gòu)的關(guān)注。2015年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)頒布了《珠寶首飾-鉆石業(yè)消費(fèi)信心》標(biāo)準(zhǔn)，明確合成鉆石（synthetic diamond）與實(shí)驗(yàn)室培育鉆石（laboratory-grown diamond）為同義名稱；2018年，美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會（FTC）修訂了鉆石的定義，去掉了天然的限定；2019年3月底，國際寶石學(xué)院（IGI）發(fā)布公告，稱其最新發(fā)布的新版證書中，將使用術(shù)語“實(shí)驗(yàn)室培育鉆石”替代“合成鉆石”；2020年8月，美國寶石學(xué)院（GIA）推出數(shù)字化全新實(shí)驗(yàn)室培育鉆石分級報告；2020年10月，CIBJO頒布了《實(shí)驗(yàn)室培育鉆石指引》，既保障了消費(fèi)者對鉆石行業(yè)的信心，也指出實(shí)驗(yàn)室培育鉆石不適用于分級，檢測證書應(yīng)與天然鉆石有所區(qū)別。
目前培育鉆石國標(biāo)參照天然鉆石分級體系完成初步構(gòu)建。最新的培育鉆石國標(biāo)中，除了明確合成鉆石品質(zhì)評價與自然界的稀有度無相關(guān)性，其他品質(zhì)評價項(xiàng)目多參照了GB/T 16554《鉆石分級》執(zhí)行。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16554-2017《鉆石分級》，天然鉆石從顏色（Color）、凈度（Clarity）、切工（Cut）及質(zhì)量（Carat）四個維度對天然鉆石的品質(zhì)進(jìn)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。另外全球鉆石行業(yè)內(nèi)最普遍認(rèn)可的鉆石檢測機(jī)構(gòu)之一，IGI國際寶石學(xué)院實(shí)驗(yàn)室依照相同分級標(biāo)準(zhǔn)對天然鉆石和培育鉆石進(jìn)行檢測，但其出具的鉆石分級報告中對培育鉆石明顯標(biāo)注“LABORATORY GROWN DIAMOND”字樣以示區(qū)分。
2.品牌商發(fā)力布局，消費(fèi)者接受度提升，培育鉆石迎來快速發(fā)展機(jī)遇2.1. 全球鉆石市場規(guī)模龐大，非婚場景擴(kuò)容未來仍有提升空間全球鉆石珠寶市場規(guī)模龐大，美國為最大消費(fèi)國。根據(jù)De beers數(shù)據(jù)，2018年全球鉆石珠寶銷售額達(dá)到760億美元，2009-2018年期間平均復(fù)合增速為2.82%。美國為最大鉆石消費(fèi)國，2018年鉆石消費(fèi)達(dá)360億美元，中國/日本以100億美元/50億美元位列其后。
非婚場景擴(kuò)容，未來鉆石行業(yè)規(guī)模仍有提升空間。鉆石消費(fèi)分為婚戀需求和非婚戀需求，婚 戀需求向來占據(jù)鉆石消費(fèi)的最大比重部分。根據(jù) De Beers，2019 年在消費(fèi)者整體中，購買 鉆石動機(jī)中有 28%為結(jié)婚相關(guān)，30%為示愛相關(guān)，婚戀合計(jì)占比達(dá) 30%。而在中美千禧一 代消費(fèi)者中，購買鉆石動機(jī)中，犒勞自己（中國/美國分別為 46%/29%）和答謝贈禮（中國/ 美國分別為 24%/27%）等非婚戀需求占比明顯提升，非婚場景有望帶動鉆石消費(fèi)頻率的提 升，擴(kuò)容鉆石消費(fèi)市場。
天然鉆石供給端預(yù)計(jì)未來增長緩慢，不具有大幅擴(kuò)產(chǎn)的可能。天然鉆石礦產(chǎn)資源屬于非可再生資源，全球天然鉆礦產(chǎn)資源儲量有限。根據(jù)戴比爾斯發(fā)布的《2019 鉆石行業(yè)洞察報告》預(yù)測，到 2025 年將有 Argyle（2020 年）、 Victor（2019 年）、 Diavik（2025 年）、 Komsomolskaya（2021 年）等大型天然鉆石礦山因達(dá)到使用壽命而關(guān)閉，由于新建或擴(kuò)建項(xiàng)目未能彌補(bǔ)關(guān)閉礦山減少的天然鉆石產(chǎn)量從而造成未來一段時間天然鉆石產(chǎn)量將不斷下 降。而根據(jù)貝恩發(fā)布的《2020-2021 鉆石行業(yè)報告》，全球毛坯鉆石產(chǎn)量在未來 10 年增長緩 慢，甚至出現(xiàn)下滑。在樂觀情景下，2021-2030 全球毛坯鉆石產(chǎn)量平均年增速為 1%-2%；而在悲觀情境下，全球毛坯鉆石產(chǎn)量平均每年下滑 2%到 1%之間。
2.2. 品牌商積極推廣、消費(fèi)者接受度提升共同推動培育鉆石行業(yè)發(fā)展2.2.1. 品牌商積極布局培育鉆石，加大消費(fèi)者教育潘多拉宣布棄用天然鉆石，轉(zhuǎn)而全面使用培育鉆石。全球知名珠寶商潘多拉在2021年5月4日宣布，為了保護(hù)環(huán)境，公司將全面采用培育鉆石，不再出售天然開采的鉆石，并計(jì)劃在英國發(fā)布第一批使用實(shí)驗(yàn)室制造鉆石的珠寶系列，并在2022年擴(kuò)大到其他市場，該系列的戒指、手鐲和耳環(huán)將采用0.15至1克拉的鉆石。公司把可持續(xù)發(fā)展視為品牌優(yōu)勢，并向消費(fèi)者灌輸綠色低碳理念。潘多拉官網(wǎng)宣稱，培育鉆石與天共開采的鉆石是一樣的，它們只是在實(shí)驗(yàn)室里生長，而不是從礦井里挖出來，兩者具有相同的光學(xué)、化學(xué)、熱和物理屬性。
最大鉆石供應(yīng)商 De beers 態(tài)度轉(zhuǎn)變，并推出了合成鉆石品牌 Lightbox。De beers曾在2015年聯(lián)合6家世界級鉆石公司成立鉆石生產(chǎn)商協(xié)會（DPA），堅(jiān)定擁護(hù)天然鉆石。然而在2018年其轉(zhuǎn)變對合成鉆石的態(tài)度，成立培育鉆石珠寶品牌Lightbox，該品牌將是De beers旗下唯一使用其子公司Element Six鉆石實(shí)驗(yàn)室提供的技術(shù)使用合成鉆石的珠寶品牌。Lightbox在官網(wǎng)首頁開設(shè)了“LEARN”專欄，在專欄內(nèi)解釋了“合成鉆石是什么？”、“他們是如何制造的”、“實(shí)驗(yàn)室培育方法”等內(nèi)容，努力打造培育鉆石在消費(fèi)者認(rèn)知中的高端形象。根據(jù)Lightbox Ins官方披露，2020年底Lightbox開始積極擴(kuò)大產(chǎn)能，該品牌位于美國俄勒岡州格雷沙姆的一家新制造工廠已正式投產(chǎn)，工廠建設(shè)耗資9400萬美元，一旦全面運(yùn)營，每年將生產(chǎn)約20萬克拉的實(shí)驗(yàn)室培育的合成鉆石，使其生產(chǎn)能力提高約10倍。
施華洛世奇將旗下培育鉆石品牌Diama轉(zhuǎn)移至奢侈品部門。施華洛世奇涉足培育鉆石市場時間較早，在2016年5月就創(chuàng)建了培育鉆石品牌Diama，品牌使用培育鉆石是將碳原子通過HPHT技術(shù)壓縮制作而成的。施華洛世奇宣布把Diama從寶石部門轉(zhuǎn)移至奢侈品部門——Atelier Swarovski標(biāo)志著公司把該品牌戰(zhàn)略重心定在高端奢侈品領(lǐng)域，Diama享有更高的品牌溢價，培育鉆石開始在高端市場與天然鉆石同臺競爭，大大加快了消費(fèi)者對培育鉆石品牌形象認(rèn)知的跨越式升級。
目前眾多傳統(tǒng)鉆石品牌商紛紛推出培育鉆石品牌線，包括 Lightbox、Diama、James Allen 等，在價格方面也更具優(yōu)勢。Lightbox 的培育鉆石價格在 900~1400 美元/克拉左右，Diama 的培育鉆石價格在 1600~3200 美元/克拉左右，James Allen 的培育鉆石裸鉆在 1600 美元/ 克拉左右，Grown with Love 的培育鉆石價格在 1000~3500 美元/克拉左右，DIAMOND FOUNDRY 的培育鉆石價格在 1500~6500 美元/克拉左右，MULTICOLOUR 的培育鉆石價 格在 1000~5000 美元/克拉左右，Brisa&Relucir 的培育鉆石價格在 1500~4000 美元/克拉左 右。同等重量的天然鉆石由于受到凈度、顏色、切工的影響，價格差距極大。而培育鉆石定價則較為簡單，根據(jù) Lightbox 定價體系，其銷售的鉆石與顏色、凈度、切工等均無關(guān)，僅僅取決于重量和款式，價格相比于天然鉆石具有較大的價格優(yōu)勢。
2.2.2. 培育鉆石具有價格低、環(huán)保、可定制的優(yōu)勢，消費(fèi)者接受度持續(xù)提升
優(yōu)勢一：培育鉆石較天然鉆石更具性價比，且隨著技術(shù)進(jìn)步價格逐年降低。培育鉆石的價格 較天然鉆石明顯較低，且隨著技術(shù)進(jìn)步呈現(xiàn)逐年降低的趨勢。2017Q4，培育鉆石零售/批發(fā) 價格分別是天然鉆石的 65%/55%，到了 2020Q4 進(jìn)一步降低至天然鉆石的 35%/20%，具有 更高性價比。
優(yōu)勢二：培育鉆石形成過程中更環(huán)保，受年輕消費(fèi)者歡迎。根據(jù)Frost & Sullivan發(fā)布的《毛坯金剛石生產(chǎn)的環(huán)境影響分析》，開采鉆石產(chǎn)生的有害碳排放量為每克拉57000克，而培育鉆石每克拉僅釋放0.028克。此外，獲取一克拉天然鉆石需要?dú)亩噙_(dá)1750噸無法修復(fù)、且長期不能耕種的土壤，而培育鉆石對環(huán)境造成的破壞為0，更符合可持續(xù)發(fā)展理念。根據(jù)貝恩咨詢，在中美消費(fèi)者中，年輕消費(fèi)者更加重視產(chǎn)品的可持續(xù)性特點(diǎn)，美中印三國千禧及Z世代人群中分別有58%、76%、72%的比例在購買鉆石時會關(guān)心這一特點(diǎn)，而在年長人群中這一比例分別為29%、57%、66%。
優(yōu)勢三：培育鉆石在尺寸、顏色等方面具有較好的可控性，能夠?qū)崿F(xiàn)款式量身定做，滿足消費(fèi)者的個性化需求。在進(jìn)行鉆石實(shí)驗(yàn)室培育時，可以通過加入不同化學(xué)元素或特定工藝實(shí)現(xiàn) 不同色調(diào)。如 HPHT 培育出的黃色或橙黃色鉆石的顏色是由于在生長過程中引入了孤立的氮， 隨著孤氮含量的增加，鉆石出現(xiàn)黃色會越來越鮮艷；藍(lán)色 HPHT 培育鉆石是由于培育倉內(nèi)加 入的硼而產(chǎn)生的；粉色系的 HPHT 培育鉆石以及 CVD 培育鉆石基本都?xì)w因于鉆石在生長結(jié)束后通過輻照和低溫退火進(jìn)行了處理，等等。2020 年 1 月，施華洛世奇公布了首批實(shí)驗(yàn)室 培育彩鉆，包含 16 種色調(diào)，而特殊色調(diào)的天然鉆石價格則十分昂貴。
消費(fèi)者對購買并佩戴培育鉆石的接受度明顯提高。根據(jù) IGI 對消費(fèi)者的調(diào)研，2018 年受調(diào)研 消費(fèi)者中 59%不接受培育鉆石，接受者比例只有 26%；而到了 2019 年，接受者的比例提升 提升至 36%，不接受者的比例則下滑至 41%。培育鉆石市場規(guī)模的擴(kuò)大、品牌商的教育以 及消費(fèi)者對培育鉆石的態(tài)勢三者間實(shí)現(xiàn)了良性循環(huán)，預(yù)計(jì)未來消費(fèi)者對培育鉆石的接受度會繼續(xù)提升。
2.3. 預(yù)計(jì) 2025 年全球培育鉆石規(guī)模近千億元，行業(yè)有望實(shí)現(xiàn)快速增長培育鉆石滲透率快速提升，但占比仍低。根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，2019年全球?qū)毷壟嘤@石產(chǎn)量為9100萬克拉，2013-2019年復(fù)合平均增速為4.3%。2020年全球?qū)毷壟嘤@石的產(chǎn)量約為700萬克拉，疫情中仍較2019年增長16.7%，增速明顯高于天然鉆石。2019年寶石級培育鉆石在行業(yè)中的滲透率為6.3%，較2018年大幅提升4.7pct，但滲透率仍處于低位，有較大提升空間。
預(yù)計(jì)2025年全球培育鉆石規(guī)模將達(dá)到千億元，行業(yè)有望實(shí)現(xiàn)快速增長。我們假設(shè)1）考慮疫情影響，全球?qū)毷夈@石原石產(chǎn)量在2020-2025年期間每年增長2%；2）培育鉆石滲透率從2020年的7%提升至2025年的15%，平均每年提升1.6pct；3）隨著技術(shù)進(jìn)步，培育鉆石原石單價平均每年下滑5%；4）生產(chǎn)一克拉零售端培育鉆石需3克拉培育鉆石原石；5)零售端由于品牌力溢價，鉆石單價每年下降3%，低于原石端降幅。基于以上假設(shè)，我們測算到2025年全球培育鉆石原石規(guī)模將達(dá)到389億元，2020-2025年復(fù)合平均增速達(dá)13%；零售端規(guī)模將達(dá)到952億元，2020-2025年復(fù)合平均增速達(dá)15%，行業(yè)有望實(shí)現(xiàn)快速增長。
3.我國貢獻(xiàn)40%~50%培育鉆石產(chǎn)能，未來上游將優(yōu)先受益需求增長培育鉆石的培育過程需要先對鉆石毛胚進(jìn)行生產(chǎn)，即未經(jīng)加工的鉆石晶體，一般通過HPHT或CVD法對晶種進(jìn)行處理，在晶種表面不斷沉積生成鉆石晶體，生成的鉆石毛胚還需根據(jù)終端需要送去加工廠經(jīng)過設(shè)計(jì)、切割、打磨、拋光等工序，最后送至下游零售終端進(jìn)行銷售。我國在上游毛胚鉆石生產(chǎn)環(huán)節(jié)占比較高，貢獻(xiàn)了40%~50%培育鉆石產(chǎn)能，未來上游將優(yōu)先受益培育鉆石需求增長。
3.1.上游：中國為HPHT鉆石毛胚主要生產(chǎn)商，占全球40%~50%產(chǎn)能天然鉆石形成的條件為在1100°~1500°的高溫、4.5~6Gpa的高壓下，通過地殼運(yùn)動的擠壓而形成的金剛石原石，因此培育鉆石需要通過人為形成與天然鉆石形成相似的溫度和壓強(qiáng)，通過一系列技術(shù)將其轉(zhuǎn)化為鉆石，通常使用較多的方法為高溫高壓法（HPHT）和CVD法。高溫高壓法（HPHT，High pressure-High temperature）：其合成的基本原理是在人造的高溫高壓環(huán)境下，將石墨進(jìn)行相轉(zhuǎn)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?yōu)殂@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(shè)備為六面頂壓機(jī)、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(guī)定的比例混合后再經(jīng)過造粒、靜壓、真空還原、檢驗(yàn)、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(fù)合塊、輔件等密封傳壓介質(zhì)按照技術(shù)要求和操作工藝規(guī)定組裝在一起，將葉蠟石粉混合壓制成復(fù)合塊，再將石墨芯柱、復(fù)合塊及導(dǎo)電鋼圈、堵頭、加熱組件及絕緣組件等設(shè)計(jì)成合成塊。3）單晶合成：將合成塊放入六面頂壓機(jī)內(nèi)，按照設(shè)定程序進(jìn)行加溫加壓并長時間保持恒定，待晶體生長結(jié)束后停熱卸壓并去除密封傳壓介質(zhì)取得合成柱。4）提純處理：提純處理是剔除合成柱中未反應(yīng)完全的殘留石墨以及混雜其中的觸媒金屬、葉蠟石等雜質(zhì)，從而獲得純凈的金剛石單晶和培育鉆石。
化學(xué)沉積法（CVD）：其合成原理是將晶種至于真空腔體內(nèi)，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?xì)怏w被離解，碳原子在鉆石基底上沉積成鉆石膜，其制備流程為：1） 抽真空：在CVD設(shè)備基座上放置鉆石襯底（晶種），將腔內(nèi)氣壓抽至0.1個大氣；2） 通氣加熱：向真空腔內(nèi)通入含氮、甲烷和氫的含碳混合氣體，并利用微波束加熱形成等離子體；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，逐漸在其表面上沉積出一層鉆石薄膜。
目前國內(nèi)主要采取HPHT法生產(chǎn)，CVD仍處于研發(fā)過程中。與HPHT方法相比，CVD合成環(huán)境需要高溫低壓，且合成后產(chǎn)品為片狀，晶體雜質(zhì)及純凈度更高，但目前國外技術(shù)相對較成熟，國內(nèi)在處于研究階段，實(shí)際應(yīng)用成果較少，也較難用于大批量生產(chǎn)，目前國內(nèi)黃河旋風(fēng)、豫金剛石、力量鉆石等企業(yè)均是采用HPHT法來生產(chǎn)鉆石，僅有上海征世采取CVD法。
全球產(chǎn)能較為集中，中國占比達(dá)40%~50%。不同于天然金剛石產(chǎn)能受地理?xiàng)l件限制主要集中在南非、扎伊爾等，培育鉆石的產(chǎn)能大部分集中在中國，根據(jù)貝恩咨詢發(fā)布的《2020~2021全球鉆石行業(yè)報告》2020年培育鉆石產(chǎn)能全球約600~700萬克拉，其中中國產(chǎn)能遠(yuǎn)超其他國家達(dá)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(jì)占比超30%。國內(nèi)鉆石產(chǎn)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(fēng)等企業(yè)。從生產(chǎn)技術(shù)角度而言國內(nèi)主要還是采用HPHT法生產(chǎn)，而全球其他地區(qū)基本采用CVD法生產(chǎn)鉆石。
上游毛利率超50%，產(chǎn)業(yè)鏈按利潤率形成微笑曲線。從利潤分布來看，培育鉆石行業(yè)上游毛鉆生產(chǎn)以及下游終端零售毛利率較高，而中游鉆石加工毛利較低，根據(jù)力量鉆石招股說明書，2018~2020年其培育鉆石毛利率分別為48.49%、61.21%、66.88%，下游鉆石零售行業(yè)2018~2020年平均毛利率分別為49.94%、63.3%、67.05%，而中游加工生產(chǎn)毛利率約為10%左右，根據(jù)行業(yè)利潤率形成了微笑曲線。
培育鉆石與人造金剛石生產(chǎn)過程類似，產(chǎn)能集中在我國河南省。由于培育鉆石與合成金剛石原理及所需設(shè)備類似，因此生產(chǎn)培育鉆石的企業(yè)通常以早期生產(chǎn)人造金剛石的企業(yè)為主，而低品級人造金剛石生產(chǎn)的門檻較低，對產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)工藝要求不高，各企業(yè)間的產(chǎn)品差異不大，競爭較為激烈，但以高品級金剛石單晶、高端金剛石微粉和大顆粒培育鉆石為代表的中高端產(chǎn)品對企業(yè)的研發(fā)實(shí)力、工藝水平和質(zhì)量控制提出了較高的要求，因此只有在人造金剛石領(lǐng)域具有規(guī)模優(yōu)勢的龍頭企業(yè)才具有資金及規(guī)模優(yōu)勢進(jìn)入培育鉆石領(lǐng)域的研發(fā)及生產(chǎn)，由于國內(nèi)80%以上的合成金剛石產(chǎn)能在我國河南省，因此培育鉆石主要產(chǎn)能也分布在河南，其中產(chǎn)能又主要聚焦在豫金剛石、黃河旋風(fēng)、中南鉆石等企業(yè)。
黃河旋風(fēng)：國內(nèi)最大金剛石生產(chǎn)企業(yè)之一。公司主要從事金剛石單晶金剛石微粉培育鉆石的生產(chǎn)，是國內(nèi)最大的金剛石生產(chǎn)企業(yè)之一。黃河集團(tuán)圍繞碳系新材料不斷拓展產(chǎn)業(yè)鏈，從單一超硬材料單晶發(fā)展到超硬材料制品、超硬復(fù)合材料、原輔材料以及首飾用鉆石等多個領(lǐng)域，公司于2015年實(shí)現(xiàn)了“寶石級金剛石系列產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化和市場化批量生產(chǎn)，目前公司3-5克拉首飾用培育鉆石在國內(nèi)外擁有穩(wěn)定的市場。中南鉆石：國內(nèi)超硬材料行業(yè)龍頭企業(yè)。公司主導(dǎo)產(chǎn)品工業(yè)金剛石產(chǎn)銷量及市場占有率連續(xù)多年穩(wěn)居世界首位，近年來完成培育鉆石的開發(fā)，并成為國內(nèi)培育鉆石主要生產(chǎn)企業(yè)之一，主要以HPHT技術(shù)生產(chǎn)，產(chǎn)品以2-10克拉為主，目前公司已掌握了“20-50克拉培育金剛石單晶”合成技術(shù)，20-30克拉培育鉆石可批量化穩(wěn)定生產(chǎn)，同時公司也掌握了厘米級高溫高壓法CVD晶種制備技術(shù)，CVD培育鉆石產(chǎn)品制備技術(shù)達(dá)到了國際主流水平。豫金剛石：人造金剛石產(chǎn)銷量位居全國第三。公司主要從事超硬材料生產(chǎn)并掌握關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備大腔體壓機(jī)的制備技術(shù)，金剛石合成工藝、金剛石應(yīng)用研究及金剛石檢驗(yàn)檢測等核心技術(shù)，能夠獨(dú)立完成從原材料到成品生產(chǎn)全過程，2020年公司已實(shí)現(xiàn)5-6克拉產(chǎn)品的量產(chǎn)，且具備10克拉以上量產(chǎn)技術(shù)。上海征世：國內(nèi)為數(shù)不多CVD級鉆石供應(yīng)商。公司主要從事基于CVD技術(shù)的單晶金剛石研發(fā)，于2013年培育出首飾級CVD單晶金剛石，2020年11月研發(fā)出12.75克拉的寶石級CVD培育鉆石，其毛胚石重46.2克拉，為目前全球最大的CVD培育鉆石，目前主要銷售的產(chǎn)品以1-5克拉CVD級培育鉆石為主。3.2. 中游：勞動密集程度較高，印度為全球“鉆石加工帝國”鉆石加工即在鉆石毛胚上進(jìn)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：原石分選、劃線、劈裂、鋸割、打圓、起瓣、磨光等。鉆石毛胚設(shè)計(jì)：毛坯設(shè)計(jì)是鉆石切割的第一步，傳統(tǒng)的做法是用放大鏡觀察鉆石毛坯的形狀，紋理和內(nèi)部瑕疵，從而分析出一顆毛坯大概的成品重量，合理規(guī)劃最終出的鉆石的大小及純凈度，目前大多數(shù)鉆石加工廠都已經(jīng)改進(jìn)為用電腦分析儀器（SARINE)來初步設(shè)計(jì)鉆石毛坯。
劈分：將鉆石毛坯一分為二。首先在鉆石的毛坯上開一道槽口，再將一塊剛片置于槽口內(nèi)，敲擊剛片將毛坯分為兩塊，使鉆石毛坯得到適于鋸切或粗磨的外形，還可以消除裂紋和雜質(zhì)等。粗磨：將鉆石毛坯按照劃線設(shè)計(jì)打磨出大致輪廓，去除多余的鉆石邊角準(zhǔn)備出鉆石的定部以及與臺面相垂直的腰部。需粗磨的鉆坯被固定于車床的芯軸前端，將鉆石與固定在打磨棒上的另一顆鉆石互相摩擦，鉆石毛坯的棱邊被磨圓并開始接近明亮圓型的雙錐輪廓。打圓成型：鋸開的鉆石送到打圓部門去打圓、成型。在這一步驟鉆石就可以按照設(shè)計(jì)要求被打成圓形、心形、橢圓形、攬尖形等形狀。一般是用金剛石聚晶或金剛石砂輪來進(jìn)行打磨。因?yàn)殂@石各個方向的硬度略有不同，所以研磨時要憑借經(jīng)驗(yàn)，把握住鉆石的基本形態(tài)：三方體、八面體、十二面體及晶體特性。一般方法是將鉆坯高速旋轉(zhuǎn)的車床上，然后用另一臂桿上的鉆石把轉(zhuǎn)動中的鉆坯打圓。拋光：拋光程序是在一個涂有鉆石粉和潤滑油的鑄鐵圓盤上，車磨出所有刻面，通常在底層做出8個大面，然后做16個刻面，再刻出尖底，形成25個刻面，并由此延伸出三角小面，風(fēng)箏面及腰上刻面等形成成品所需的多個刻面。
產(chǎn)業(yè)呈勞動密集型，印度占據(jù)主要加工市場。由于鉆石加工需要根據(jù)不同的成品需求加工出不同的形狀，因此加工行業(yè)較難實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，需要經(jīng)驗(yàn)人員進(jìn)行切磨操作，因此人力成本較高，屬于勞動密集型行業(yè)。由于印度人力成本較低，且進(jìn)入鉆石加工行業(yè)較早，因此占據(jù)了加工市場較大份額，根據(jù)貝恩咨詢發(fā)布的《2020~2021全球鉆石行業(yè)報告》，2020年印度在疫情影響下降低了23%的毛胚鉆石凈進(jìn)口量，但仍占據(jù)了95%的毛胚鉆石加工市場，同時，中國由于復(fù)工時間較早，受疫情影響較小但只占據(jù)了3%的市場份額。
受疫情反復(fù)影響，印度出口凈額或再次下降：2020年上半年印度加工鉆石出口凈額在疫情影響下迅速減少，但隨著疫情影響逐漸消退，下半年出口額迅速恢復(fù)，總體較2019年同比下降31％，至141.7億美元，2021年3月印度加工鉆石出口凈額已達(dá)18.3億美元，同比上升152%，1-3月出口凈額達(dá)49.6億美元，同比上升48%，基本已實(shí)現(xiàn)恢復(fù)，但由于4月起印度疫情反復(fù)，未來出口凈額將有大幅下滑，導(dǎo)致整體加工成本上升。
3.3.下游：零售終端主要集中在美國，中國近年來逐漸進(jìn)入零售終端零售終端主要集中在美國，中國近年來逐漸進(jìn)入零售終端。培育鉆石的下游為零售終端以及相關(guān)的配套服務(wù)產(chǎn)業(yè)，根據(jù)《全球鉆石行業(yè)報告》統(tǒng)計(jì)，下游消費(fèi)需求中占比最大的分別為自身消費(fèi)、酬謝贈禮、結(jié)婚訂婚等需求，培育鉆石作為鉆石消費(fèi)的新興選擇，由于其在品質(zhì)、成本、環(huán)保和科技等方面優(yōu)勢明顯，因此下游消費(fèi)市場處于快速崛起狀態(tài)。目前全球主要零售市場仍集中在美國，且占比較19年有大幅上升，第二大市場則為中國，盡管目前零售終端占比較小，但同比仍處于增長中，除此外的其他地區(qū)則基本同比持平，且市場規(guī)模較小。培育鉆石零售企業(yè)一般為鉆石珠寶零售商的旗下子公司，如全球最大鉆石制造商De Beers旗下的Lightbox Jewelry，美國最大鉆石零售商Signet 旗下的Kay、Jared、Zales等品牌。國內(nèi)近年新進(jìn)入品牌較多，如LightMark、Caraxy等，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前美國已經(jīng)擁有25個培育鉆石品牌，中國則擁有19個，已僅次于美國，歐洲擁有9個，其他地區(qū)則較少。
黃河旋風(fēng)是國內(nèi)最大的金剛石生產(chǎn)企業(yè)之一。公司主要從事硬材料及制品，超硬復(fù)合材料及制品等生產(chǎn)，主要產(chǎn)品覆蓋金剛石（如工業(yè)級金剛石、寶石級金剛石）、金屬粉末、超硬復(fù)合材料（復(fù)合片）、超硬刀具、金剛石線鋸等。公司于2015年實(shí)現(xiàn)了“寶石級金剛石系列產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化和市場化批量生產(chǎn)，目前公司3-5克拉首飾用培育鉆石在國內(nèi)外擁有穩(wěn)定的市場。2020年公司營業(yè)總收入24.51億元，同比下降15.91%，主要受收入下降、計(jì)提減值損失和處置老舊資產(chǎn)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(yè)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(yè)務(wù)拖累，公司于2020年已出售名匠智能全部股權(quán)，2021年公司重新聚焦超硬材料主業(yè)，Q1公司營收達(dá)6.31億元，同比增長56%，同時利潤端扭虧為盈，歸母凈利潤達(dá)1029萬元。
公司技術(shù)積累深厚，未來聚焦培育鉆石主業(yè)發(fā)展。公司目前在培育鉆石方面從研發(fā)到量產(chǎn)有20年的技術(shù)沉淀優(yōu)勢，公司研發(fā)技術(shù)還在迭代升級中，在工藝控制、現(xiàn)場管控、品質(zhì)管理、原輔材料一致性管控、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性管控等方面已形成體系，并在人才培養(yǎng)方面逐步形成梯隊(duì)優(yōu)勢。根據(jù)公司業(yè)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(zhì)占50%以上，未來公司將聚焦培育鉆石等超硬材料主業(yè)發(fā)展。子公司中南鉆石為國內(nèi)最大培育鉆石生產(chǎn)商之一。中兵紅箭主要業(yè)務(wù)包括特種裝備業(yè)務(wù)板塊、超硬材料業(yè)務(wù)板塊、專用車及汽車零部件業(yè)務(wù)板塊三大業(yè)務(wù)板塊，其全資子公司中南鉆石主要負(fù)責(zé)超硬材料業(yè)務(wù)板塊，為國內(nèi)最大培育鉆石生產(chǎn)商之一，2020年中兵紅箭實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入64.63億元，同比增長21%，其中中南鉆石實(shí)現(xiàn)收入19.21億元，公司歸母凈利潤達(dá)2.75億元，同比增長8%，其中中南鉆石實(shí)現(xiàn)凈利潤4.1億元。
HPHT生產(chǎn)法為主，未來將逐步進(jìn)入CVD生產(chǎn)法。中南鉆石主要以HPHT技術(shù)生產(chǎn)培育鉆石，產(chǎn)品以2-10克拉為主，根據(jù)公司2020年報，公司已掌握了“20-50克拉培育金剛石單晶”合成技術(shù)，20-30克拉培育鉆石可批量化穩(wěn)定生產(chǎn)，同時公司也掌握了厘米級高溫高壓法CVD晶種制備技術(shù)，CVD培育鉆石產(chǎn)品制備技術(shù)達(dá)到了國際主流水平，2019年公司投入年產(chǎn)12萬克拉高溫高壓法寶石級培育金剛石生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目，預(yù)計(jì)2022年10月達(dá)產(chǎn)。力量鉆石是國內(nèi)超硬材料主流供應(yīng)商，培育鉆石營收增長迅速。力量鉆石主要從事人造金剛石產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，目前擁有金剛石單晶、金剛石微粉和培育鉆石三大核心產(chǎn)品體系。公司近幾年培育鉆石業(yè)務(wù)營收增長迅速，培育鉆石業(yè)務(wù)營收近三年分別為3734.1萬元、3511.12萬元、1302.61萬元，營收占比分別為15.72%、16.5%、6.58%，其中，2019年培育鉆石業(yè)務(wù)收入實(shí)現(xiàn)翻番，增長169.55%，公司在招股說明書中強(qiáng)調(diào)培育鉆石業(yè)務(wù)將發(fā)展成為公司未來重要的利潤增長點(diǎn)。
公司在培育鉆石業(yè)務(wù)投入不斷加大。公司的培育鉆石產(chǎn)品全部采用HPHT生產(chǎn)法生產(chǎn)，培育鉆石市場需求處于快速崛起階段，公司3克拉、4克拉、5克拉及以上大顆粒培育鉆石的產(chǎn)量、銷量占比明顯上升，大顆粒培育鉆石較高的銷售價格和毛利率預(yù)計(jì)為公司貢獻(xiàn)更高的利潤，力量鉆石培育鉆石業(yè)務(wù)2018/2019/2020年毛利率分別為48.49% / 61.21% 66.88%。公司積極擴(kuò)大產(chǎn)能，加大生產(chǎn)設(shè)備的資本性投入，六面頂壓機(jī)裝機(jī)數(shù)量從2019年3月末273臺增加至2021年3月31日411臺，金剛石單晶、培育鉆石產(chǎn)能規(guī)模不斷擴(kuò)大。4.4. Element Six（De beers子公司，未上市）Element Six成立于1946年，主要從事于人造金剛石和碳化鎢超硬材料的設(shè)計(jì)、開發(fā)和生產(chǎn)的，是戴比爾斯集團(tuán)的成員之一，公司的主要生產(chǎn)基地位于英國、愛爾蘭、德國、南非和美國。Element Six 在 2019 年的凈利潤為 1227 萬美元。公司主要業(yè)務(wù)分為技術(shù)業(yè)務(wù)（Technologies）和磨料業(yè)務(wù)（Abrasives）兩大板塊，技術(shù)業(yè)務(wù)由戴比爾斯（De Beers）集團(tuán)100%所有，磨料業(yè)務(wù)由戴比爾斯集團(tuán)持有60%的股份，其余40%股份由優(yōu)美科（Umicore）持有。戴比爾斯于2018年成立的培育鉆石品牌Lightbox，是戴比爾斯旗下唯一使用Element Six鉆石實(shí)驗(yàn)室提供技術(shù)使用合成鉆石的品牌，由Element Six進(jìn)行供貨。在2020年底，Lightbox開始積極擴(kuò)大產(chǎn)能，該品牌位于美國俄勒岡州格雷沙姆的一家新制造工廠已正式投產(chǎn)，工廠建設(shè)耗資9400萬美元，一旦全面運(yùn)營，每年將生產(chǎn)約20萬克拉的實(shí)驗(yàn)室培育的合成鉆石，使其生產(chǎn)能力提高約10倍。
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