B体育4.光学级：因较高的光谱通过性能，金刚石薄膜用于X光、激光、红外、电磁波的窗口；

　　对于工业级、热学级、光学级和电子级金刚石早已实现人工合成，它们有着相同的合成方法但溢价水平较低；

　　而今天要来讨论的是，溢价更高的宝石级金刚石，在人工合成培育上的发展趋势（下文称为培育钻石）。

　　培育钻石（宝石级）产业链上整体呈现出以中国生产、印度加工、美国消费的状态。

　　在培育钻石的上游，为设备生产商，主要为HPHT法的核心设备六面顶压机、和CVD法的MPCVD设备；中游，为毛坯钻石培育，我国企业采用HPHT法产量占全球约40%，其代表企业为中兵红箭、力量钻石、黄河旋风，2021年占据了75%的HPHT培育钻石份额；国外企业（主要是印度、美国、新加坡）主要采用CVD法。

　　培育出的毛坯钻石会交由印度进行切割打磨，印度的培育钻石切割量占全球95%以上。完工的培育钻石主要在美国市场进行销售，份额占全球80%以上。具体到本篇报告涉及的中游“毛坯钻石培育”环节，竞争格局如下图：

　　天然形成的方式包含地底运动和陨石冲击两种：地底形成金刚石，来源于地幔融化的岩浆或地壳运动，将碳元素带到地表以下约150-200km，在压力4.5-6.0Gpa、温度为 1100-1500°C的环境下形成的，目前开采的矿山中，大部分金刚石形成于33亿年前以及12-17年两个时期。

　　陨石坠落的产生的瞬时冲击压力以及高温，撞击半径8.5英里内的石墨随即转化为钻石，例如西伯利亚的波皮盖陨石坑发现的金刚石。

　　人工培育包含HPHT和CVD（之所以称为培育，是因实验室金刚石的形成类似于植物生长，在特定条件下实现碳元素逐渐积累成金刚石）：高压高温培育（HPHT），过程是模仿天然钻石的生长过程，将晶种（天然金刚石）放置于指定的高压力及高温度条件的空间内，将纯碳材料（如石墨）熔化分解为碳原子，借助触媒（其他金属助熔剂），降低金刚石生长所需的条件，碳材料会借助触媒向晶种移动并结晶，形成钻石晶体。

　　气相沉淀法（CVD），过程是在存放着晶种(天然钻石)的特定真空环境中引入含碳原子的化学气体，利用微波及高温令气体中的碳原子活化并释放出来，持续沉积生长成金刚石晶体。

　　中国是HTHP法的主要国家，产能占全球达到90%，而CVD兴起于美国，后有欧洲、印度、新加坡深度参与。

　　HTHP和CVD的重要差异在于，HTHP是结晶的过程，得到的是颗粒状单晶，具有超硬、耐磨、抗腐蚀等优良的性能，定位工业级金刚石；在培育钻石上，HTHP的生产成本有一定优势。而CVD是沉积的过程，得到的片状薄膜，更加符合热学级、光学级、电子级等高端精密部件需求。

　　历史上，B体育中国大力发展HTHP的初衷是为了打造工业级超硬材料，而美国大力发展CVD则是为了得到优良的电子级材料，未来将大力发展宝石级培育钻石。

　　参照4C标准，宝石级钻石的质量重点关注克拉数、颜色、净度和切工，其中切工是后期工作，而克拉数、颜色和净度对于不同的培育方法有较大的差异。

　　总体上来说，CVD相较于HPHT培育出的成品具有更大的克拉数、更高的净度、更低的色级：

　　1）克拉数：CVD方法在培育无需高压，B体育更适合用于培育大克拉金刚石，通常在5克拉以上，而HTHP培育出的一般在1-5克拉；2）纯净度及色级：因CVD是气体反应，因有氮气的参与，反应过程中易出现氮-空位缺陷导致呈现黄褐色；而HPHT是触媒金属，金刚石在生长过程中易出现包裹体问题混入金属杂质；综上，CVD下颜色差但净度高，而HPHT下颜色好但净度差，两者各有优劣。

　　虽然HPHT法（例如850和650压机）的月产值相较于CVD较低，B体育但因更低的设备投资成本和材料成本，HPHT法具有更小的投资回收期，但差距不大。

　　如果将天然钻石类比为河里的冰，那么培育钻石就是冰箱里的冰，理论上，培育钻石具有与天然钻石完全相同的性质参数。

　　但因钻石生长方式的不同，B体育后期可以通过仪器来辨认区分：在做偏振滤光片检查时，天然钻石通常呈现出明亮交叉影线，这是钻石在形成过程中因承受巨大压力而形成的；CVD 钻石往往有带状图案；HTHP 不会呈现应力图案。

　　因此在珠宝一手市场上虽然培育钻石价格远低于天然钻石，但在二手市场仍会保持这种价格差距，意味着培育钻石无法完全取代在宝石属性上天然钻石所具有的资源稀缺性。

　　收入主要由超硬材料和特种装备构成，2021年收入占比分别为32%、58%。

　　超硬材料包含工业级金刚石、培育钻石、立方氮化硼三大产品，该业务在2018-2021年复合增速7.3%；特种装备属军工业务，2018-2021年复合增速为24.4%；

　　业务围绕培育工业级金刚石展开，后续扩展至培育钻石业务；培育钻石业务在2021年迎来爆发性增长，从0.37亿元跃升至1.97亿元，新厂区产能投产释放；工业级金刚石在2018-2021年复合增速为16.6%。

　　主业为超硬材料，包含工业级金刚石和培育钻石，该业务过去四年在10-15亿的区间波动；其他业务包含金属粉末、砂轮、刀具、钻头、锯片等，B体育整体呈现萎缩的状态，四年复合-11%。

　　综上，从2021年超硬材料收入上看，中兵红箭(24.07亿元）黄河旋风（16.45亿元）力量钻石（4.9亿元），从培育钻石收入上看，中兵红箭(8.24亿元）黄河旋风（7.73亿元）力量钻石（2亿元）。

　　2022Q3河南省限电，以及印度培育钻石去库存对三家公司的业绩产生了不同程度的影响，收入整体同比和环比下滑。此外，中兵红箭和黄河旋风在往培育钻石转型的过程，正在经历老设备替换为新设备，量增较弱；力量钻石因老设备基数小，扩张量增明显。

　　Q3营收同比-16.8%、环比-10%。毛利率仍同比+3.3PCT，环比-8.3%，净利率10.97%，同比-3.25PCT，管理/研发费用分别同比增加支出1400+/5000+万元，加大超硬材料的研发投入。

　　Q3收入同比高增，主要是前期的培育钻石产能逐步投放。但收入环比下滑-11.4%，其中培育钻Q3营收8000+万元，环比Q2降28%。根据国金证券，拆分量价看：

　　2）量：Q3新安装150台压机用于培育钻生产，但限电导致当批次产品报废、后续2批次质量受损，预计销量环比下滑个位数。（若Q3无限电影响，预计培育钻营收环比持平，总收入环比增个位数）。

　　3Q22综合毛利率58.69%、同比-0.63PCT、表现较为稳健；环比-8.82PCT、降幅明显，预计主要系工业钻、培育钻Q3价格环比不同程度下降以及限电部分产品报废、成本增加。4Q22计划安装200台压机、解除限电等，预计Q4收入与净利环比增20%左右；23年维持扩产1000+台计划不变。

　　Q3营业收入同比-7.5%，环比-21%；Q3毛利率29.63%，环比下降10.54pct，导致净利率仅为1.97%，环比下降4.19pct。综上，从Q3限电和印度去库存，造成的负面影响上看，黄河旋风中兵红箭力量钻石。

　　中兵红箭现金流好于利润，主要是因特种装备业务资产较重，折旧转回；力量钻石2020年之后现金流与利润较为匹配，2018-2019年较差是因工业级金刚石采取的信用扩张导致应收账款占用现金；黄河旋风现金流不稳定，与利润匹配性较差，主要是因应收和应付波动性较大，财务数据波动较大。

　　中兵红箭和黄河旋风的现金流可有效覆盖资本支出额，力量钻石因2021年后大举扩张培育钻石，资本支出有明显的提升。

　　中兵红箭和黄河旋风的综合毛利率较低，主要是受除了超硬材料外的业务拖累（其他业务在20%左右），如果只对比超硬材料：

　　从毛利率大小上看，力量钻石的培育钻石毛利率高于其工业级金刚石毛利率约25pct，这主要是宝石级下游销售溢价较高；此外，力量钻石的工业金刚石毛利率略高于中兵红箭和黄河旋风的超硬材料（未拆分，包含金刚石和培育钻石），这主要是因三家公司的六面顶液压机的型号不同导致单机产量上的差异。

　　我国六面顶压机的发展整体上处于油缸直径逐步增大，从起初的230mm到目前的700-850mm，直接的效果是单次产量明显提升，从0.8-5ct，提升至目前的200ct，这带动公司的成本下降、良品率提升，从而体现在毛利率提升。

　　中兵红箭和黄河旋风历史上对金刚石布局较大，因此老设备占比较高，但两家公司都处于不断替换新设备的过程，而力量钻石基数业务较小，扩张业务中新设备占比较高。

　　2021年，700型号以上的设备占比，力量钻石（90%）黄河旋风（10%）中兵红箭（6.4%）。未来，随着黄河旋风和中兵红箭不断将650替换为850，三家公司的毛利率总体处于不断趋近的状态，但这将是一个缓慢的过程。

　　总体上，净利率主要跟随毛利率的波动。黄河旋风净利率表现较差，这主要是因管理费率（办公楼折旧）和财务费率较高（短期借款达40亿元）。

　　国内与培育钻石相关产业链上下游里，中游培育钻石生产不论在毛利率水平，预期收入和利润增速上均处于较高的水平（力量钻石较为突出），下游珠宝品牌商具有更高的ROE回报。

　　培育钻石产业链的景气度，主要取决于下游消费水平，因印度加工了全球95%以上的培育钻石，因此印度培育毛坯钻石和裸钻的进出口数据可以表示全球培育钻石的景气度水平。

　　印度培育钻石进口渗透率在12月有所改善，代表着印度前期积压的库存已经去化完毕。同时近期西方情人节（2月14日），培育钻石下游需求景气度将有所提升。

　　1.在2026年之前，培育钻石处于供不应求的状态，2027年开始供大于求；2.2022年起，供需平衡状态下产能利用率持续下滑，代表着供给扩张的速度大于需求增速。

　　接下来我们将对需求和供给进行拆分，以明确需求的增速驱动因素，以及产能扩张的来源。

　　培育钻石的需求驱动包含低价、环保、天然钻石减产等，体现在钻石中的渗透率提升，分别来看：

　　根据美国培育钻石平台LGDeal的数据统计，目前培育钻石的销售价格中位数为天然钻石的11%（相当于一颗天然钻石的价格可以购买十颗同规格的培育钻石），因此培育钻石具有显著的低价优势，这是消费者由天然钻石转向培育钻石的主要驱动因素。随着培育钻石克拉数不断提升，培育钻石的价格优势会更加显著，例如0.3-0.39克拉的折扣在14%左右，0.5-0.89克拉在11%左右，而高于1克拉的折扣在6%以下。折扣随克拉数提升而下降，是因随着克拉数的增长，天然大克拉钻石因稀缺性，价格呈现指数级增长，而培育钻石的合成成本近似为线性。

　　因更低的折扣，消费者更加倾向于购买大克拉的培育钻石：截至2022年10月13日，LGDeal在售培育钻石在1克拉以上占比达到75%。

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