■预计2025年全球培育钻石规模近千亿元，2020-2025复合平均增速达15%，增速远高于钻石行业整体。根据中国产业信息网，2019年全球宝石级培育钻石产量为9100万克拉，2013-2019年复合平均增速为4.3%。2020年全球宝石级培育钻石的产量约为700万克拉，疫情中仍较2019年增长16.7%，增速明显高于天然钻石，2019年宝石级培育钻石在行业中的渗透率为6.3%，较2018年大幅提升4.7pct，但渗透率仍处于低位。我们基于：1）全球宝石级钻石原石产量在2020-2025年期间每年增长2%；2）培育钻石渗透率从2020年的7%提升至2025年的15%，平均每年提升1.6pct等假设（详见正文），测算到2025年全球培育钻石原石规模将达到389亿元，2020-2025年复合平均增速达13%；零售端规模将达到952亿元，2020-2025年复合平均增速达15%，行业有望实现快速增长。
内容目录
1.实验室合成“真”钻石，市场标准日渐规范
1.1.实验室培育钻石，物理+化学+光学性质上与天然钻石完全一致
2.品牌商发力布局，消费者接受度提升，培育钻石迎来快速发展机遇
2.1.全球钻石市场规模庞大，非婚场景扩容未来仍有提升空间
全球钻石珠宝市场规模庞大，美国为最大消费国。根据Debeers数据，2018年全球钻石珠宝销售额达到760亿美元，2009-2018年期间平均复合增速为2.82%。美国为最大钻石消费国，2018年钻石消费达360亿美元，中国/日本以100亿美元/50亿美元位列其后。
2.2.品牌商积极推广、消费者接受度提升共同推动培育钻石行业发展
2.2.1.品牌商积极布局培育钻石，加大消费者教育
潘多拉宣布弃用天然钻石，转而全面使用培育钻石。全球知名珠宝商潘多拉在2021年5月4日宣布，为了保护环境，公司将全面采用人工钻石，不再出售天然开采的钻石，并计划在英国发布第一批使用实验室制造钻石的珠宝系列，并在2022年扩大到其他市场，该系列的戒指、手镯和耳环将采用0.15至1克拉的钻石。公司把可持续发展视为品牌优势，并向消费者灌输绿色低碳理念。潘多拉官网宣称，培育钻石与天共开采的钻石是一样的，它们只是在实验室里生长，而不是从矿井里挖出来，两者具有相同的光学、化学、热和物理属性。
最大钻石供应商Debeers态度转变，并推出了合成钻石品牌Lightbox。Debeers曾在2015年联合6家世界级钻石公司成立钻石生产商协会（DPA），坚定拥护天然钻石。然而在2018年其转变对合成钻石的态度，成立培育钻石珠宝品牌Lightbox，该品牌将是Debeers旗下唯一使用其子公司ElementSix钻石实验室提供的技术使用合成钻石的珠宝品牌。Lightbox在官网首页开设了“LEARN”专栏，在专栏内解释了“合成钻石是什么？”、“他们是如何制造的”、“实验室培育方法”等内容，努力打造培育钻石在消费者认知中的高端形象。根据LightboxIns官方披露，2020年底Lightbox开始积极扩大产能，该品牌位于美国俄勒冈州格雷沙姆的一家新制造工厂已正式投产，工厂建设耗资9400万美元，一旦全面运营，每年将生产约20万克拉的实验室培育的合成钻石，使其生产能力提高约10倍。
目前众多传统钻石品牌商纷纷推出培育钻石品牌线，包括Lightbox、Diama、JamesAllen等，在价格方面也更具优势。Lightbox的培育钻石价格在900~1400美元/克拉左右，Diama的培育钻石价格在1600~3200美元/克拉左右，JamesAllen的培育钻石裸钻在1600美元/克拉左右，GrownwithLove的培育钻石价格在1000~3500美元/克拉左右，DIAMONDFOUNDRY的培育钻石价格在1500~6500美元/克拉左右，MULTICOLOUR的培育钻石价格在1000~5000美元/克拉左右，Brisa&Relucir的培育钻石价格在1500~4000美元/克拉左右。同等重量的天然钻石由于受到净度、颜色、切工的影响，价格差距极大。而培育钻石定价则较为简单，根据Lightbox定价体系，其销售的钻石与颜色、净度、切工等均无关，仅仅取决于重量和款式，价格相比于天然钻石具有较大的价格优势。
2.2.2.培育钻石具有价格低、环保、可定制的优势，消费者接受度持续提升
优势一：培育钻石较天然钻石更具性价比，且随着技术进步价格逐年降低。培育钻石的价格较天然钻石明显较低，且随着技术进步呈现逐年降低的趋势。2017Q4，培育钻石零售/批发价格分别是天然钻石的65%/55%，到了2020Q4进一步降低至天然钻石的35%/20%，具有更高性价比。
优势二：培育钻石形成过程中更环保，受年轻消费者欢迎。根据Frost&Sullivan发布的《毛坯金刚石生产的环境影响分析》，开采钻石产生的有害碳排放量为每克拉57000克，而培育钻石每克拉仅释放0.028克。此外，获取一克拉天然钻石需要毁坏多达1750吨无法修复、且长期不能耕种的土壤，而培育钻石对环境造成的破坏为0，更符合可持续发展理念。根据贝恩咨询，在中美消费者中，年轻消费者更加重视产品的可持续性特点，美中印三国千禧及Z世代人群中分别有58%、76%、72%的比例在购买钻石时会关心这一特点，而在年长人群中这一比例分别为29%、57%、66%。
优势三：培育钻石在尺寸、颜色等方面具有较好的可控性，能够实现款式量身定做，满足消费者的个性化需求。在进行钻石实验室培育时，可以通过加入不同化学元素或特定工艺实现不同色调。如HPHT培育出的黄色或橙黄色钻石的颜色是由于在生长过程中引入了孤立的氮，随着孤氮含量的增加，钻石出现黄色会越来越鲜艳；蓝色HPHT培育钻石是由于培育仓内加入的硼而产生的；粉色系的HPHT培育钻石以及CVD培育钻石基本都归因于钻石在生长结束后通过辐照和低温退火进行了处理，等等。2020年1月，施华洛世奇公布了首批实验室培育彩钻，包含16种色调，而特殊色调的天然钻石价格则十分昂贵。
消费者对购买并佩戴培育钻石的接受度明显提高。根据IGI对消费者的调研，2018年受调研消费者中59%不接受培育钻石，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%，不接受者的比例则下滑至41%。培育钻石市场规模的扩大、品牌商的教育以及消费者对培育钻石的态势三者间实现了良性循环，预计未来消费者对培育钻石的接受度会继续提升。
2.3.预计2025年全球培育钻石规模近千亿元，行业有望实现快速增长
培育钻石渗透率快速提升，但占比仍低。根据中国产业信息网，2019年全球宝石级培育钻石产量为9100万克拉，2013-2019年复合平均增速为4.3%。2020年全球宝石级培育钻石的产量约为700万克拉，疫情中仍较2019年增长16.7%，增速明显高于天然钻石。2019年宝石级培育钻石在行业中的渗透率为6.3%，较2018年大幅提升4.7pct，但渗透率仍处于低位，有较大提升空间。
预计2025年全球培育钻石规模将达到千亿元，行业有望实现快速增长。我们假设1）考虑疫情影响，全球宝石级钻石原石产量在2020-2025年期间每年增长2%；2）培育钻石渗透率从2020年的7%提升至2025年的15%，平均每年提升1.6pct；3）随着技术进步，培育钻石原石单价平均每年下滑5%；4）生产一克拉零售端培育钻石需3克拉培育钻石原石；5)零售端由于品牌力溢价，钻石单价每年下降3%，低于原石端降幅。基于以上假设，我们测算到2025年全球培育钻石原石规模将达到389亿元，2020-2025年复合平均增速达13%；零售端规模将达到952亿元，2020-2025年复合平均增速达15%，行业有望实现快速增长。
3.我国贡献40%~50%培育钻石产能，未来上游将优先受益需求增长
培育钻石的培育过程需要先对钻石毛胚进行生产，即未经加工的钻石晶体，一般通过HPHT或CVD法对晶种进行处理，在晶种表面不断沉积生成钻石晶体，生成的钻石毛胚还需根据终端需要送去加工厂经过设计、切割、打磨、抛光等工序，最后送至下游零售终端进行销售。我国在上游毛胚钻石生产环节占比较高，贡献了40%~50%培育钻石产能，未来上游将优先受益培育钻石需求增长。
3.1.上游：中国为HPHT钻石毛胚主要生产商，占全球40%~50%产能
天然钻石形成的条件为在1100°~1500°的高温、4.5~6Gpa的高压下，通过地壳运动的挤压而形成的金刚石原石，因此人造钻石需要通过人为形成与天然钻石形成相似的温度和压强，通过一系列技术将其转化为钻石，通常使用较多的方法为高温高压法（HPHT）和CVD法。
高温高压法（HPHT，Highpressure-Hightemperature）：其合成的基本原理是在人造的高温高压环境下，将石墨进行相转变生成钻石，一般需要10GPa、3000℃以上的压力和温度。如果有金属触媒（如Fe、Ni、Co、Mn等以及它们的合金）的参与，石墨相变为钻石所需要的条件将大幅降低，通常压力为5.4GPa，温度为1400℃。高温高压法制备过程中需要使用到的核心设备为六面顶压机、合成块和石墨芯柱等，其制备流程为：
1）石墨芯柱制备：首先将石墨粉、金属触媒粉和添加剂按照原材料配方所规定的比例混合后再经过造粒、静压、真空还原、检验、称重等工序制作成石墨芯柱；
2）合成块组装：将石墨芯柱和复合块、辅件等密封传压介质按照技术要求和操作工艺规定组装在一起，将叶蜡石粉混合压制成复合块，再将石墨芯柱、复合块及导电钢圈、堵头、加热组件及绝缘组件等设计成合成块。
4）提纯处理：提纯处理是剔除合成柱中未反应完全的残留石墨以及混杂其中的触媒金属、叶蜡石等杂质，从而获得纯净的金刚石单晶和培育钻石。
1）抽真空：在CVD设备基座上放置钻石衬底（晶种），将腔内气压抽至0.1个大气；
2）通气加热：向真空腔内通入含氮、甲烷和氢的含碳混合气体，并利用微波束加热形成等离子体；
3）沉积：气体在成为等离子体的过程中碳原子会向钻石晶种靠近，逐渐在其表面上沉积出一层钻石薄膜。
目前国内主要采取HPHT法生产，CVD仍处于研发过程中。与HPHT方法相比，CVD合成环境需要高温低压，且合成后产品为片状，晶体杂质及纯净度更高，但目前国外技术相对较成熟，国内在处于研究阶段，实际应用成果较少，也较难用于大批量生产，目前国内黄河旋风、豫金刚石、力量钻石等企业均是采用HPHT法来生产钻石，仅有上海征世采取CVD法。
全球产能较为集中，中国占比达40%~50%。不同于天然金刚石产能受地理条件限制主要集中在南非、扎伊尔等，培育钻石的产能大部分集中在中国，根据贝恩咨询发布的《2020~2021全球钻石行业报告》2020年培育钻石产能全球约600~700万克拉，其中中国产能远超其他国家达300万克拉，占比约50%，其次为印度和美国，分别为150万克拉及100万克拉，合计占比超30%。国内钻石产能则主要集中在宁波晶钻、上海征世、华晶金刚石、中南钻石、黄河旋风等企业。从生产技术角度而言国内主要还是采用HPHT法生产，而全球其他地区基本采用CVD法生产钻石。
上游毛利率超50%，产业链按利润率形成微笑曲线。从利润分布来看，人造钻石行业上游毛钻生产以及下游终端零售毛利率较高，而中游钻石加工毛利较低，根据力量钻石招股说明书，2018~2020年其培育钻石毛利率分别为48.49%、61.21%、66.88%，下游钻石零售行业2018~2020年平均毛利率分别为49.94%、63.3%、67.05%，而中游加工生产毛利率约为10%左右，根据行业利润率形成了微笑曲线。
培育钻石与人造金刚石生产过程类似，产能集中在我国河南省。由于培育钻石与合成金刚石原理及所需设备类似，因此生产培育钻石的企业通常以早期生产人造金刚石的企业为主，而低品级人造金刚石生产的门槛较低，对产品的质量和生产工艺要求不高，各企业间的产品差异不大，竞争较为激烈，但以高品级金刚石单晶、高端金刚石微粉和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，因此只有在人造金刚石领域具有规模优势的龙头企业才具有资金及规模优势进入培育钻石领域的研发及生产，由于国内80%以上的合成金刚石产能在我国河南省，因此培育钻石主要产能也分布在河南，其中产能又主要聚焦在豫金刚石、黄河旋风、中南钻石等企业。
黄河旋风：国内最大金刚石生产企业之一。公司主要从事金刚石单晶金刚石微粉培育钻石的生产，是国内最大的金刚石生产企业之一。黄河集团围绕碳系新材料不断拓展产业链，从单一超硬材料单晶发展到超硬材料制品、超硬复合材料、原辅材料以及首饰用钻石等多个领域，公司于2015年实现了“宝石级金刚石系列产品开发与产业化”项目的产业化和市场化批量生产，目前公司3-5克拉首饰用培育钻石在国内外拥有稳定的市场。
中南钻石：国内超硬材料行业龙头企业。公司主导产品工业金刚石产销量及市场占有率连续多年稳居世界首位，近年来完成培育钻石的开发，并成为国内培育钻石主要生产企业之一，主要以HPHT技术生产，产品以2-10克拉为主，目前公司已掌握了“20-50克拉培育金刚石单晶”合成技术，20-30克拉培育钻石可批量化稳定生产，同时公司也掌握了厘米级高温高压法CVD晶种制备技术，CVD培育钻石产品制备技术达到了国际主流水平。
豫金刚石：人造金刚石产销量位居全国第三。公司主要从事超硬材料生产并掌握关键基础设备大腔体压机的制备技术，金刚石合成工艺、金刚石应用研究及金刚石检验检测等核心技术，能够独立完成从原材料到成品生产全过程，2020年公司已实现5-6克拉产品的量产，且具备10克拉以上量产技术。
上海征世：国内为数不多CVD级钻石供应商。公司主要从事基于CVD技术的单晶金刚石研发，于2013年培育出首饰级CVD单晶金刚石，2020年11月研发出12.75克拉的宝石级CVD培育钻石，其毛胚石重46.2克拉，为目前全球最大的CVD培育钻石，目前主要销售的产品以1-5克拉CVD级培育钻石为主。
3.2.中游：劳动密集程度较高，印度为全球“钻石加工帝国”
钻石加工即在钻石毛胚上进行切割、磨光等多个步骤，使其形成一定的形状以及光泽，主要加工流程可以分为：原石分选、划线、劈裂、锯割、打圆、起瓣、磨光等。
钻石毛胚设计：毛坯设计是钻石切割的第一步，传统的做法是用放大镜观察钻石毛坯的形状，纹理和内部瑕疵，从而分析出一颗毛坯大概的成品重量，合理规划最终出的钻石的大小及纯净度，目前大多数钻石加工厂都已经改进为用电脑分析仪器（SARINE)来初步设计钻石毛坯。
劈分：将钻石毛坯一分为二。首先在钻石的毛坯上开一道槽口，再将一块刚片置于槽口内，敲击刚片将毛坯分为两块，使钻石毛坯得到适于锯切或粗磨的外形，还可以消除裂纹和杂质等。
粗磨：将钻石毛坯按照划线设计打磨出大致轮廓，去除多余的钻石边角准备出钻石的定部以及与台面相垂直的腰部。需粗磨的钻坯被固定于车床的芯轴前端，将钻石与固定在打磨棒上的另一颗钻石互相摩擦，钻石毛坯的棱边被磨圆并开始接近明亮圆型的双锥轮廓。
打圆成型：锯开的钻石送到打圆部门去打圆、成型。在这一步骤钻石就可以按照设计要求被打成圆形、心形、椭圆形、揽尖形等形状。一般是用金刚石聚晶或金刚石砂轮来进行打磨。因为钻石各个方向的硬度略有不同，所以研磨时要凭借经验，把握住钻石的基本形态：三方体、八面体、十二面体及晶体特性。一般方法是将钻坯高速旋转的车床上，然后用另一臂杆上的钻石把转动中的钻坯打圆。
抛光：抛光程序是在一个涂有钻石粉和润滑油的铸铁圆盘上，车磨出所有刻面，通常在底层做出8个大面，然后做16个刻面，再刻出尖底，形成25个刻面，并由此延伸出三角小面，风筝面及腰上刻面等形成成品所需的多个刻面。
受疫情反复影响，印度出口净额或再次下降：2020年上半年印度加工钻石出口净额在疫情影响下迅速减少，但随着疫情影响逐渐消退，下半年出口额迅速恢复，总体较2019年同比下降31％，至141.7亿美元，2021年3月印度加工钻石出口净额已达18.3亿美元，同比上升152%，1-3月出口净额达49.6亿美元，同比上升48%，基本已实现恢复，但由于4月起印度疫情反复，未来出口净额将有大幅下滑，导致整体加工成本上升。
3.3.下游：零售终端主要集中在美国，中国近年来逐渐进入零售终端
4.1.黄河旋风
黄河旋风是国内最大的金刚石生产企业之一。公司主要从事硬材料及制品，超硬复合材料及制品等生产，主要产品覆盖金刚石（如工业级金刚石、宝石级金刚石）、金属粉末、超硬复合材料（复合片）、超硬刀具、金刚石线锯等。公司于2015年实现了“宝石级金刚石系列产品开发与产业化”项目的产业化和市场化批量生产，目前公司3-5克拉首饰用培育钻石在国内外拥有稳定的市场。2020年公司营业总收入24.51亿元，同比下降15.91%，主要受收入下降、计提减值损失和处置老旧资产等因素影响，其中金刚石、培育钻石等超硬材料收入11.84亿元，约占公司营业收入66%；2020年公司归母净利润-9.8亿元，主要受此前收购名匠智能业务拖累，公司于2020年已出售名匠智能全部股权，2021年公司重新聚焦超硬材料主业，Q1公司营收达6.31亿元，同比增长56%，同时利润端扭亏为盈，归母净利润达1029万元。
公司技术积累深厚，未来聚焦培育钻石主业发展。公司目前在培育钻石方面从研发到量产有20年的技术沉淀优势，公司研发技术还在迭代升级中，在工艺控制、现场管控、品质管理、原辅材料一致性管控、设备运行稳定性管控等方面已形成体系，并在人才培养方面逐步形成梯队优势。根据公司业绩说明会披露，2020年公司的培育钻石量占全球培育钻石销售市场的20%左右，其中高端品质占50%以上，未来公司将聚焦培育钻石等超硬材料主业发展。
4.2.中兵红箭
子公司中南钻石为国内最大培育钻石生产商之一。中兵红箭主要业务包括特种装备业务板块、超硬材料业务板块、专用车及汽车零部件业务板块三大业务板块，其全资子公司中南钻石主要负责超硬材料业务板块，为国内最大培育钻石生产商之一，2020年中兵红箭实现营业收入64.63亿元，同比增长21%，其中中南钻石实现收入19.21亿元，公司归母净利润达2.75亿元，同比增长8%，其中中南钻石实现净利润4.1亿元。
HPHT生产法为主，未来将逐步进入CVD生产法。中南钻石主要以HPHT技术生产培育钻石，产品以2-10克拉为主，根据公司2020年报，公司已掌握了“20-50克拉培育金刚石单晶”合成技术，20-30克拉培育钻石可批量化稳定生产，同时公司也掌握了厘米级高温高压法CVD晶种制备技术，CVD培育钻石产品制备技术达到了国际主流水平，2019年公司投入年产12万克拉高温高压法宝石级培育金刚石生产线建设项目，预计2022年10月达产。
4.3.力量钻石（拟上市）
力量钻石是国内超硬材料主流供应商，培育钻石营收增长迅速。力量钻石主要从事人造金刚石产品研发、生产和销售，目前拥有金刚石单晶、金刚石微粉和培育钻石三大核心产品体系。公司近几年培育钻石业务营收增长迅速，培育钻石业务营收近三年分别为3734.1万元、3511.12万元、1302.61万元，营收占比分别为15.72%、16.5%、6.58%，其中，2019年培育钻石业务收入实现翻番，增长169.55%，公司在招股说明书中强调培育钻石业务将发展成为公司未来重要的利润增长点。
公司在培育钻石业务投入不断加大。公司的培育钻石产品全部采用HPHT生产法生产，培育钻石市场需求处于快速崛起阶段，公司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，大颗粒培育钻石较高的销售价格和毛利率预计为公司贡献更高的利润，力量钻石培育钻石业务2018/2019/2020年毛利率分别为48.49%/61.21%66.88%。公司积极扩大产能，加大生产设备的资本性投入，六面顶压机装机数量从2019年3月末273台增加至2021年3月31日411台，金刚石单晶、培育钻石产能规模不断扩大。
4.4.ElementSix（Debeers子公司，未上市）
ElementSix成立于1946年，主要从事于人造金刚石和碳化钨超硬材料的设计、开发和生产的，是戴比尔斯集团的成员之一，公司的主要生产基地位于英国、爱尔兰、德国、南非和美国。ElementSix在2019年的净利润为1227万美元。
公司主要业务分为技术业务（Technologies）和磨料业务（Abrasives）两大板块，技术业务由戴比尔斯（DeBeers）集团100%所有，磨料业务由戴比尔斯集团持有60%的股份，其余40%股份由优美科（Umicore）持有。
戴比尔斯于2018年成立的培育钻石品牌Lightbox，是戴比尔斯旗下唯一使用ElementSix钻石实验室提供技术使用合成钻石的品牌，由ElementSix进行供货。在2020年底，Lightbox开始积极扩大产能，该品牌位于美国俄勒冈州格雷沙姆的一家新制造工厂已正式投产，工厂建设耗资9400万美元，一旦全面运营，每年将生产约20万克拉的实验室培育的合成钻石，使其生产能力提高约10倍。
5.风险提示
1）新冠疫情影响线下消费；
2）宏观经济增速明显下行风险；
3）培育钻石行业政策调整；
安信证券研究中心社会零售服务行业组
刘文正
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