（报告出品方/作者：华金证券，王冯）
一、培育钻石：诞生于实验室，人造金刚石制造工艺进步的产物
培育钻石为人造金刚石制造工艺进步的产物，我国为人造金刚石生产第一大国。金刚石的莫氏硬度为10级，化学成分为C，是目前天然存在的硬度最大的物质，属于碳元素的同素异形体之一。按照成因不同，金刚石分为天然金刚石和人造金刚石。天然金刚石属于不可再生资源，储存在金伯利岩或钾镁斑岩中，全球年产量约1亿克拉，其中可以用作珠宝的天然金刚石约20%，澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯、南非五个国家产量占据全球的90%，由于其开采成本高昂，开采过程对生态环境的破坏程度较大，无法被大范围应用于工业领域。
目前工业用途金刚石为人造金刚石，年全球人造金刚石年产量超过亿克拉，我国占比95%。随着人造金刚石制造工艺的不断提升，人造金刚石单晶中质优粒大的单晶可以用于制作培育钻石，据贝恩统计，年全球培育钻石产量约万克拉，作为钻石消费领域的新兴选择，培育钻石主要用于制作钻石饰品和其他时尚消费品。
1.1培育钻石产品属性和天然钻石无异
培育钻石产品属性与天然钻石无异，钻石身份获美国联邦机构认可。从产品本身的属性上看，培育钻石与天然钻石的晶体结构、物理性质、化学性质、光学性质完全相同，且培育钻石在透明度、折射率、色散等方面可以与天然钻石相媲美，肉眼无法识别，需借助专业的设备进行区分。年7月，美国联邦贸易委员会（FTC）对钻石的定义进行了调整，将实验室培育钻石纳入钻石大类，即认可了培育钻石为真钻石。
而常被作为钻石仿品的莫桑石和锆石，虽然光学性质和外观与钻石有相似之处，但莫桑石和锆石，它们的化学成分分别是碳化硅SiC和立方氧化锆ZrO2，是和钻石完全不同的物质。莫桑石由于色散值更高，肉眼看上去更加火彩、闪耀，锆石的相对密度更大，相同体积的锆石和钻石，锆石的重量会更大。
1.2培育钻石获国内外权威鉴定机构背书，鉴定标准与天然钻石一致
国际权威鉴定机构背书，为培育钻石良性发展保驾护航。对于不同品质或品质接近的钻石产品，消费者无法通过肉眼来区分，所以在购买过程中，消费者通常要根据权威机构出具的鉴定报告来认清一款钻石产品的本质。国际上三大权威的珠宝鉴定机构，美国宝石学院（GIA）、国际宝石学院（IGI）和比利时钻石高阶议会（HRDAntwerp）均能够提供实验室培育钻石产品的鉴定服务。目前，三大鉴定机构均依照国际公认的钻石4C标准，即颜色（Color）、净度（Clarity）、切工（Cut）、克拉重量（Carat），采用和天然钻石相同的标准，对实验室培育钻石的4C属性进行定级。
差异化培育钻石和天然钻石证书，保护投资者知情权。为了保证消费者的知情权和实验室培育钻石的良性发展，鉴定机构对天然钻石、实验室培育钻石、莫桑石的鉴定报告上分别注明“Naturaldiamond”、“laboratorygrowndiamond”和“Moissanite”，莫桑石报告中不会出现“diamond”字样，对钻石和非钻石产品严格区分。此外，三家鉴定机构都对培育钻石鉴定证书的外观颜色与天然钻石进行区分，IGI和HRDAntwerp的培育钻石鉴定证书均为黄色，GIA为蓝色且仅提供数字版报告，IGI和GIA还注明了培育钻石的制备方法以及是否经过后期改色处理。
我国珠宝行业协会和珠宝鉴定机构共同认定培育钻石身份。年7月，中国珠宝玉石首饰行业协会培育钻石分会成立大会在郑州举行，我国人造金刚石从工业应用领域正式进入消费领域。年12月，国家珠宝玉石质量监督检验中心（NGTC）发布《合成钻石鉴定与分级》企业标准并实施，并于次年末推出实验室培育钻石镶嵌首饰证书。年12月，NGTC发布《合成钻石鉴定与品质评价》，代替了年发布的企业标准，将合成钻石中文名称更改为“实验室培育钻石”或“合成钻石”，对应的英文名称为“laboratorydiamond”和“syntheticdiamond”。今年4月，NGTC正式推出培育钻石裸钻分级业务，与现有天然裸钻分级证书内容基本一致，仅在证书外观颜色上有差异。可以看出，我国的珠宝行业协会和鉴定机构都充分认可培育钻石的市场地位。
1.3高温高压法和化学气相沉积法，培育钻石产品特征迥异
实验室培育钻石合成技术的发展是一个漫长的过程，虽然20世纪50年代，人类已经可以合成工业级金刚石，但直到20世纪80年代中期，制造商才开始商业化规模生产宝石级的实验室培育钻石。目前，实验室培育钻石制作工艺分为两个方式，高温高压法（HTHP）和化学气相沉积法（CVD），两种方法下培育钻石生长的原理不相同，制造出来的培育钻石毛坯也展现不同的特征，具体如下：
高温高压法下，培育钻石生长条件和天然钻石最为接近，设备大小影响单次总产量。天然钻石是地幔中的碳元素在高温高压环境下结晶形成的，再由地震、火山喷发等地质活动带到地面，目前开采的钻石绝大多数都形成在20~30亿年前。而高温高压法的制造原理就是在六面顶压机中模拟天然钻石的生产环境，在超高温（℃~℃）区放入高纯度的石墨粉作为碳源，在低温区放入天然或培育钻石籽晶，在超高压（5~6Gpa）和一定温度梯度环境，以及铁、镍、钴等金属触媒粉的催化作用下，高温区的碳素向低温区扩散，并在低温钻石籽晶处由于过饱和而结晶，籽晶不断长大，最后形成培育钻石毛坯。
以型号的六面顶压机为例，单次可产出10~12粒钻石毛坯，每粒大小在4~5克拉大小（约美元），每月可产出三次，即单月产值在8~10万元之间，型号压机单次可产出12~14粒钻石毛坯，设备大小和单次培育钻石毛坯总产量相关，因此受限于压机的培养仓空间有限，高温高压法更适合1~5克拉培育钻石毛坯的量产制备。
合成块是决定钻石品质的关键，高温高压产品颜色等级高，但净度尚待突破。在高温高压法实际的生产过程中，需经过“石墨芯柱制备—合成块组装—单晶合成—提纯处理—分选及检测”五个环节，其中石墨芯柱制备和合成块组装作为培育钻石生产流程的前两个步骤，石墨芯柱原材料的配方和合成块组装对钻石的品质有着至关重要的影响。1）颜色方面，HTHP法培育出的钻石颜色更好，目前可以做到无色，达到D-F级，天然钻石中只有2%左右可以达到无色级别；2）净度方面，由于在制备过程中添加了铁、镍、钴等金属触媒粉用于改善反应条件、加快反应速度，使得钻石的净度受到影响，多为VS-S级别；3）形状方面，高温高压法形成的立方体和八面体的钻石毛坯切成圆钻的利用率更高，可达到40%左右。
化学气相沉积法为高温低压环境，产品净度更高，但普遍需改色处理。化学气相沉积法最早可以追溯到年，美国联邦碳化硅公司在低压条件下用含碳气体成功地生长出培育钻石。CVD工艺降低了钻石生长对温度和压强的要求，在温度为℃~℃，压强小于1Pa的环境中，将钻石籽晶片放进注入惰性气体（氮气、氦气）、甲烷、氢气混合气体的真空状态的真空炉中，利用微波束激发含碳气体，分解出一个个碳的等离子体，不断沉积在钻石籽晶片上，经过约1个月的时间，形成培育钻石毛坯。由于在生长室中注入惰性气体以保持真空环境，加速培育钻石形成，所以CVD法培育出的钻石颜色一般为I-J级别，大多需要经过HTHP法进行改色处理，但产品的净度更高，可达VVS级别，由于是在钻石晶片上沉积生长，培育出的钻石呈片状或方块状，切成方钻的利用率更高，可达60%~70%。
二、供给端：上游技术进步契机已至，下游多方入局培养消费者认知
我国占据培育钻石产业链上游近一半份额，毛利率高达60%。1）培育钻石产业链上游涵盖生产设备和技术、金属触媒粉等原材料和培育钻石毛坯的生产制造，年，全球培育钻石毛坯产量约万克拉，我国产量达万克拉，占比超过40%。由于上游环节具备一定的原材料技术和资金壁垒，因此享有较高的利润率水平，据力量钻石招股说明书，年力量钻石的培育钻石毛坯制造环节毛利率超过60%，设备折旧、电力等制造费用为主要成本。
2）培育钻石产业链中游为毛坯加工、贸易、成品贸易和设计镶嵌环节，据观研天下，印度占据全球95%的培育钻石毛坯切割打磨份额，钻石毛坯的切割打磨为典型的劳动密集型产业，产品附加值较低，使得毛利率较低，约10%。3）培育钻石产业链下游为培育钻石成品首饰的终端零售和营销推广。根据观研天下，美国为全球最大的培育钻石消费市场，占据80%的市场份额，我国为全球第二大市场，市场份额约10%，钻石产业链下游盈利水平较为可观，参考天然钻石珠宝商莱绅通灵和迪阿股份，二者~年销售钻石成品的毛利率分别接近60%、超过70%。（报告来源：未来智库）
2.1上游：目前我国占据培育钻石上游优势地位，竞争格局较优
2.1.1生产端：我国为培育钻石生产第一大国，合成工艺不断进步
我国培育钻石毛坯产量全球领先，集中全球HTHP培育钻石产能的90%。由于地理条件限制，天然钻石上游开采环节长期被国外垄断，~年全球前四大钻石开采商，即埃罗莎（ALROSA，俄罗斯）、戴比尔斯（DeBeers，博茨瓦纳）、力拓（RioTinto，澳大利亚）和佩特拉钻石（PetraDiamond，南非）包揽全球64%、65%、67%的天然毛坯钻石产量。不同于天然钻石上游被国外垄断的局面，我国目前在人造金刚石方面占据绝对优势。
根据贝恩，年全球培育钻石毛坯产量约万克拉，其中，我国培育钻石毛坯产量万克拉，份额占比超过40%，为培育钻石毛坯生产第一大国，印度、美国、新加坡产能分别为、、万克拉，占比20%、14%、14%，欧洲及中东地区、俄罗斯分别为50、20万克拉，占比7%、2%。从制备方法上看，全球HTHP和CVD培育钻石产量各占一半，我国和俄罗斯均以HTHP方法为主，我国集中了全球HPHT法培育钻石产量的90%，印度、美国、欧洲、新加坡以CVD方法为主。
河南省培育钻石产业发达，头部企业产能集中度高，竞争格局相对稳定。1）在高温高压法方面，自郑州三磨所分别于年和年自主研发出中国第一颗人造金刚石和我国第一台人造金刚石合成设备以来，河南省的人造金刚石产业集聚度不断提升，根据力量钻石招股说明书，中南钻石、黄河旋风、郑州华晶、力量钻石等主要金刚石单晶供应商的产销规模约占行业产销总规模的70%以上，竞争格局相对稳定。
这些头部企业依托在人造金刚石领域长期的技术积累，逐渐布局培育钻石的生产，目前河南省郑州、许昌、南阳、商丘等地已形成了一个集培育钻石产品研发、生产和销售于一体的产业集群，培育钻石产能占全国达80%以上，具备非常明显的地域趋势。2）在化学气相沉积法方面，我国起步较晚，目前占全国培育钻石产能的比重较低，但技术发展迅速，领军企业如上海征世目前已经具备生产大颗粒高净度CVD培育钻石的能力。
上游头部企业的培育钻石合成工艺不断成熟，实现大克拉高品质培育钻石量产。我国人造金刚石企业近年来陆续在培育钻石的研发制造方面取得突破性进展。年末，郑州华晶率先突破1~3克拉培育钻石毛坯的量产，3克拉毛坯可做成1克拉的裸钻，但当时下游需求尚不足。年起，中南钻石、黄河旋风、力量钻石陆续在大克拉培育钻石生产方面取得突破，目前已能量产3~6克拉培育钻石毛坯，可做成1~2克拉的培育钻石裸钻，同时钻石的颜色最好可以达到D色，净度可以达到VVS等级。
在我国起步较晚的CVD合成工艺方面，上海征世、杭州超然已经可以克服CVD培育钻石颜色的问题，直接生产出无需改色的培育钻石。在今年的进博会上，上海征世展示出一颗16.42克拉CVD培育钻石，有望打破全球最大的CVD培育钻石世界纪录。除了在钻石克拉重量、颜色、净度方面不断提升外，制造商还可以实现自然界罕见的彩钻生产。培育钻石合成工艺的不断成熟，钻石品质的不断提升为下游需求的增长奠定了扎实的基础。
2.1.2设备端：头部培育钻石毛坯制造商设备保有量领先
我国自主研发压机设备奠定上游优势，设备性能不断优化。我国之所以能够占据全球HTHP的90%份额，与合成压机大型化、硬质合金顶锤优质化的关键技术进步密不可分。年，郑州三磨所自主研发出的六面顶压机，相较于当时国际普遍使用的两面顶压机而言，生产效率提高近20倍，为我国成为人造金刚石生产大国提供了设备保障，并得到了全球人造金刚石生产企业的青睐，国际知名人造金刚石生产企业如元素六（ElementSix）、日本住友电工、韩国ILJIN公司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。经过不断的研发突破和技术改进，我国六面顶压机的压机吨位、油缸结构、油缸直径、整机精度、同步性和控制系统等方面不断提升，伴随原辅材料、合成工艺的优化，单台机器金刚石产量不断提高，有效降低生产成本，合成金刚石质量和品质不断向好。
年末行业六面顶压机保有量0台，集中在头部制造商。截至年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有0台。其中，据钻石观察，预计中南钻石六面顶压机保有量最多，占行业一半左右，其次是黄河旋风、郑州华晶，力量钻石年末六面顶压机装机量为台，设备保有量较低。年以来，各大厂商陆续布局培育钻石业务，据钻石观察，今年全国约有0台六面顶压机在生产培育钻石，其中中南钻石约台、黄河旋风约-台、郑州华晶约台、力量钻石约台。从设备端来看，我国培育钻石产能集中在头部制造企业。
分型号来看，根据中国机床工具工业协会超硬材料分会统计，截至年末，人造金刚石行业主要企业用于生产高品级单晶的六面顶压机中φ及以下型号的占比为约81.25%，目前行业内压机设备仍以φ型号及以下为主，但上游企业如中南钻石和黄河旋风从年开始扩产行业先进的φ型号设备。力量钻石截至年末，、、型号压机占比91.30%，在合成设备的先进性方面具有较大优势。
钢材为六面顶压机主要原材料，铰链梁为压机核心部件。目前，国内六面顶压机设备商主要为洛阳启明超硬材料有限公司、焦作天宝桓祥机械科技有限公司、桂林桂冶机械股份有限公司和国机精工，设备商普遍和下游人造金刚石生产商长年深度合作。设备商产能方面，根据国机精工公司公告，国机精工六面顶压机产能每年~台，根据钻石观察，行业每年压机设备产能约台。压机的原材料主要为钢材，钢材价格透明且采购时多需用现金支付，压机设备商盈利能力和钢材价格密切相关。
根据中国钢铁工业协会，年中国钢材价格指数大幅上涨，5月份有所回落，但仍处于历史较高水平，目前阶段，设备商盈利能力或受限。六面顶压机中的核心部件铰链梁，分为铸造和锻造工艺两种，铸造铰链梁塑形较低、不易变形、寿命约十几年，近两年诞生的锻造铰链梁塑性较强，长期使用后会变形，使得六个顶锤的对中性发生偏差，易产生放炮，损伤顶锤及机件，使用寿命有待行业进一步检验。
CVD设备国内供应商有限，高端设备需从国外进口。年，宁波材料所诞生了我国第一台CVD设备，目前国内较为领先的CVD设备商包括深圳优普莱等离子体技术有限公司（年成立）和上海铂世光半导体科技有限公司（年9月成立），高端CVD设备需从国外进口，单台价格在万元以上，由于我国培育钻石CVD产能仅占10%，设备进口价格较高，且CVD设备在工业和宝石级金刚石之间的转换灵活度不高，预计我国培育钻石毛坯制造短期仍以HTHP合成工艺为主。
未来五年培育钻石毛坯产量有望高双位数复合增长，渗透率快速提升。随着培育钻石合成工艺和合成设备的不断进步，以及国内外培育钻石毛坯制造厂商积极扩产，~年全球培育钻石毛坯产量快速提升，年培育钻石毛坯对天然钻石毛坯的渗透率约6.5%。根据观研天下，年全球培育钻石毛坯产量预计突破万克拉，~CAGR为18.13%。根据贝恩，我们假设全球天然钻石毛坯产量未来每年下滑1.5%，则年全球培育钻石毛坯对天然钻石毛坯的渗透率将达到16.1%。
2.2中游：印度为全球钻石切磨中心，疫情后印度培育钻石进出口强劲增长
钻石切磨看印度，我国中游份额占比低。培育钻石产业链中游为利润率较低的钻石切磨环节，包括原石分选、划线、劈裂、锯割、打圆、起瓣、磨光等多道工序，每道工序对人工有较高的依赖度，自动化水平低，印度作为世界上最早发现钻石的国家，凭借劳动力成本优势，成功发展为全球钻石切磨中心，目前印度的钻石切割打磨工艺已经非常成熟，大多以家庭式作坊为主，特别是苏拉特地区，钻石切磨产业链发展多年，据中宝协，苏拉特作为印度钻石切磨行业的心脏，目前约有50万名切磨工人，承担了全球90%的钻石切磨业务。印度同样在培育钻石的切割业务较为领先，根据观研天下，年全球95%的培育钻石切磨业务均在印度完成，而我国钻石切磨企业较少，且工厂比较分散，产业集聚效应不明显，仅占3%的市场份额，主要公司包括鄂信钻石新材料股份有限公司和北京沃尔德金刚石工具股份有限公司。
疫情后印度培育钻石进出口强劲恢复，行业景气度持续提升。由于印度几乎占据全球培育钻石中游环节的全部份额，我们参考印度培育钻石的进出口情况来判断培育钻石行业景气程度。根据印度珠宝首饰出口促进会（GJEPC），从年开始，印度培育钻石毛坯进口额和裸钻出口额呈快速上涨趋势，年进出口分别同比增长79%和51%，进出口额均突破6亿美元，~年CAGR分别为.29%和58.55%。近期来看，受上半年疫情影响，培育钻石进出口出现下滑，但下半年迅速强劲恢复，年印度培育钻石毛坯进口额和裸钻出口额月均分别为、万美元，较上年增长.42%、64.67%，年1-10月，印度培育钻石毛坯进口额和裸钻出口额月均已超过万美元，较年分别增长.48%和80.33%，增速较去年继续提升，印证培育钻石行业景气度持续提升。
2.3下游：美国为全球第一大市场，培育钻石品牌布局各有侧重
2.3.1美国为培育钻石全球最大终端市场，我国培育钻石消费尚待释放
美国为全球培育钻石最大零售市场，我国占比10%。根据观研天下，年全球培育钻石零售市场集中在美国，占比高达八成，同时美国消费者对培育钻石认知度已达到较高水平，根据ThePlumbClub在年上半年对名25~60岁的美国消费者进行的调查，已有将近八成的美国消费者知道培育钻石，有接近六成的消费者知道培育钻石和天然钻石的不同。
2.3.2四类参与者推出培育钻石品牌，产品布局各有侧重
四类参与者推出培育钻石品牌，美国市场终端门店较多。在培育钻石的终端零售环节，国际品牌布局稍早于国内品牌，传统珠宝商施华洛世奇年推出旗下培育钻石品牌Diama，年正式在北美地区开售，之后越来越多的参与者开始布局培育钻石的终端零售环节，创建培育钻石品牌，塑造消费者认知，充分挖掘培育钻石的市场价值，目前培育钻石下游零售环节共有四类参与者，具体为：
1）以施华洛世奇、Signet、豫园珠宝为代表的国内外珠宝商、2）以戴比尔斯为代表的天然钻石开采商、3）以郑州华晶、沃尔德、Diamondfoundry为代表的国内外培育钻石上游制造企业、4）以小白光、凯丽希为代表的新锐培育钻石品牌。从全球范围终端零售布局看，以全球最大的钻石珠宝零售商Signet为例，年10月起，Signet开始在旗下Kay、Zales、Jared三个品牌线下门店销售培育钻石，在美国的门店数量超过2家，而培育钻石品牌在国内的终端布局较少，且各品牌门店数量普遍不超过5家，培育钻石品牌在美国市场的门店布局更为广泛，也促进了美国消费者对培育钻石的认知程度。
各类参与者切入培育钻石零售领域初衷不同，产品布局各有侧重：
传统珠宝商：培育钻石作为现有业务的补充，较多珠宝商持谨慎态度。国内外的传统珠宝商经营珠宝品牌多年，深谙珠宝品牌运营方法，天然钻石产品较为端庄优雅、成熟，更多聚焦于婚恋需求，通过布局培育钻石产品，对其现有业务进行补充，覆盖更多消费群体。但大多数传统珠宝商目前仍持观望态度，尚未涉足培育钻石。年，世界最大的钻石珠宝零售商Signet在其原有的Kay、Zales、Jared品牌中，增加培育钻石产品，同时布局钻戒和钻饰产品，产品以白钻为主，定价较高，但品牌主页上未重点宣传培育钻石，还是以天然钻石的宣传为主。
年8月，旗下拥有老庙黄金和亚一珠宝的国内传统珠宝商豫园珠宝自主孵化的露璨品牌，为国内头部珠宝商推出的首个培育钻石品牌，目前仅在天猫渠道销售，产品sku较少，1克拉产品价格约3.5万元；珠宝龙头企业周大福曾于年10月推出CAMA培育钻石品牌，短暂营业后关店；蒂芙尼、卡地亚、周大生、周生生等传统珠宝商暂未涉足培育钻石领域，可以看出更多的传统珠宝商目前对培育钻石产品仍在观望，持谨慎态度。
天然钻石开采商：不缺席培育钻石市场，与天然钻石错位营销。戴比尔斯于年5月推出培育钻石品牌Lightbox，目前同时在线上和线下进行销售。作为垄断天然钻石的开采商之一，戴比尔斯选择将培育钻石和天然钻石错位营销，侧重于培育钻石的时尚珠宝定位，Lightbox
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