培育钻石生产端坚定看好高温高压法长期发展前景（2022年）
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1. 培育钻石概况 1.1. 与天然钻石性质相同，肉眼无差，需专业检测仪器才能识别
培育钻石是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。
金刚石是一种由碳元素组成的矿物，是石墨的同素异形体。按照形成方式可以分 为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，仅分布在全球少 数区域，全球年产量约 1 亿克拉，但其中可以用作珠宝的天然金刚石大约仅占 20%。由于矿藏储量不高，开采难度大，成本昂贵，开采过程对生态环境的破坏程度较 大，不能被大范围应用于工业领域。而人造金刚石是通过人工模拟天然金刚石生 长环境和结晶过程，通过科学手段合成的金刚石晶体。相比于天然金刚石培育周 期更短，成本也相对较低。我国为人造金刚石第一大生产国，2020 年全球人造金刚石年产量超过 200 亿克拉，我国占比 95%。工业用金刚石中颜色、重量和纯净度达到一定标准的宝石级金刚石大单晶可作为培育钻石应用于消费领域。据贝恩统计，2020 年全球培育钻石产量约 720 万克拉，培育钻石渗透率仅约 6%。随着合成技术的不断突破和培育钻石市场的日趋成熟，培育钻石逐步渗透入消费市场。
图 1：金刚石分类
数据来源：力量钻石招股说明书，培育钻石网，钻石小鸟官网，金投珠宝网，贝恩，东北证券
培育钻石与天然钻石均拥有相同的碳基化学成分，这与市面上常见的仿钻石如立
方氧化锆、莫桑石等不同。两者都是纯碳结晶体，表现为相同的立方晶体石形态， 不同之处在于形成方式：培育钻石是在实验室中主要通过高温高压（HPHT）和化 学气相沉积法（CVD）等科学方法经历几个月甚至短至几周时间人工合成的，天 然钻石则是在地球深处高压高温环境下经历数十亿年自然形成的。培育钻石和天 然钻石化学成分、颜色、净度等物理性质和光学特性完全相同，且晶体结构完整度、透明度、折射率、色散等方面也可和天然钻石相媲美，二者均被认定为真钻石。立方氧化锆和莫桑石也是实验室制造的，但并非由碳原子构成，不能算真正
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的钻石。立方氧化锆的折射率低于钻石，没有真钻石那样璀璨的光彩，同时硬度 远低于钻石，仅为8 分，钻石硬度为10 分，因而随着佩戴和使用，常会出现划痕、 磨损。莫桑石的折射率更高，在 2.65-2.69 之间，硬度在 9-9.5 之间，依旧低于钻石。
表 1：培育钻石、天然钻石与常见仿钻石对比
培育钻石 天然钻石 莫桑石 立方氧化锆 分子构成 C C ZrO₂ SiC 硬度 10 10 9.25 8.25 折射率 2.42 2.42 2.65 2.22 火彩 0.044 0.044 0.066 0.104 晶体结构 立方体 立方体 六方体 立方体 发光性 无色到蓝白色、黄色 无色到蓝白色、黄色 无 橙色、黄绿或橙黄色 数据来源：公开资料，东北证券
1.2. 国内外权威鉴定机构均已认可培育钻石，且鉴定标准与天然钻石一致
国内外培育钻石认证体系日趋完善，引导行业规范发展与商品流通。对于品质接近的钻石，消费者肉眼区分困难，因此消费者通常在购买过程中需要根据权威机构出具的鉴定报告来确定钻石产品品质。目前国内外权威钻石鉴定机构均已提供培育钻石鉴定服务。
国外方面：2015
年国际标准化组织(ISO)在《珠宝首饰-钻石业消费信心》中明确合成钻石（synthetic diamond）与实验室培育钻石（laboratory-grown diamond）为同义名称；2018 年，美国联邦贸易委员会（FTC）调整了钻石的定义，将实验室培育钻石归入钻石大类；2019 年 2 月欧亚经济联盟推出培育钻石HS 编码；2019 年 3 月GIA 更新实验室培育钻石证书的术语；2020 年，美国宝石学院（GIA）推出数字化全新实验室培育钻石分级报告，同年世界珠宝联合会（CIBJO）颁布了《实验室培 育钻石指引》，在保障了消费者对钻石行业的信心的同时，也指出实验室培育钻石
不适用于分级，二者检测证书有差别。目前，美国宝石学院(GIA)、国际宝石学院(IGI)和比利时钻石高阶议会(HRD Antwerp) 这三大国际权威珠宝鉴定机构均提供培 育钻石鉴定服务，且均依照国际公认的与天然钻石相同的 4C 标准，即颜色(Color)、 净度(Clarity)、 切工(Cut)、克拉重量(Carat)鉴定。
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图 2：钻石 4C 标准
数据来源：GIA 官网，东北证券
鉴定证书明确区分钻石形成方法，并标明改色与否。鉴定机构在鉴定报告上对天然钻石、实验室培育钻石和莫桑石做出了明确的标注，在莫桑石的报告中不会出现“diamond”的描述。三家鉴定机构从鉴定报告的外观上对培育钻石和天然钻石进行了区分，IGI 和 HRD Antwerp 的培育钻石鉴定证书是黄色，GIA 的为蓝色。此外，IGI 和 GIA 还在报告中标注了培育钻石的制备过程以及是否存在后期的改色处理。
表 2：培育钻石的鉴定标准同天然钻石保持一致
数据来源：IGI 官网，GIA 微信公众号，广州钻石交易中心，东北证券
IGI GIA HRD Antwerp 培育钻石标识 LABORATORY GROWN laboratory-Grown LABORATORY GROWN 培育钻石证书颜色 黄色 蓝色（仅提供数字版）
黄色 天然钻石证书颜色 蓝色 黄色 蓝色 是否标注制造方法 是 是 否 与天然钻石分级标准统一 是 是 是 是否标注后期处理 是 是 否
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图 3：GIA 培育钻石证书
数据来源：GIA 官网，东北证券
图 4：IGI 培育钻石鉴定报告
数据来源：IGI 官网，东北证券
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图 5：HRD Antwerp 培育钻石鉴定报告
数据来源：知乎，东北证券
国内方面：
2019 年国家珠宝玉石质量监督检验中心（NGTC）发布了 Q/NGTC-J- SZ-0001—2019 《合成钻石鉴定与分级》的企业标准，2020 年 12 月 30 日更新了企业标准替代 2019 年版，并于 2021 年 2 月 1 日正式实施。最新标准指出合成钻石中文名改为“合成钻石”或“实验室培育钻石”，同时将分级改为品质评价。此举意义在于从国家层面上认可了培育钻石在珠宝领域的特殊地位，给培育钻石一个合 理的市场身份，同时统一了国内培育钻石标准，为培育钻石后续的价值流通提供了可靠的参考依据。
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图 6：NGTC 培育钻石首饰鉴定报告 图 7：2020《合成钻石鉴定与品质评价》
数据来源：中国珠宝玉石首饰行业协会，东北证券 数据来源：中国珠宝玉石首饰行业协会，东北证券
表 3：行业组织和技术规范 时间 事件内容 2016.2 国际培育钻石协会成立，首个实验室培育钻石行业的国际非盈利性组织 2018.7 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 2019.2 欧亚经济联盟推出培育钻石 HS 编码 2019.3 HRD 针对培育钻石采用了天然钻石的分级语言 2019.3 GIA 更新实验室培育钻石证书的术语 2019.3 培育钻石展团初次亮相香港珠宝展 2019.5 北美珠宝行业最大贸易展JCK Las Vegas 推出培育钻石，以收集客户反馈 2019.7 印度推出毛坯培育钻石 HS 编码 2019.7 中宝协成立培育钻石分会 2019.1 央视报道实验室种出钻石引发全国关注 2019.11 培育钻石展团参加北京国际珠宝展 2019.11 世界珠宝联合会(CIBJO)创立培育钻石委员会 2019.12 NGTC《合成钻石鉴定与分级》企业标准发布实施 数据来源：力量钻石招股说明书，东北证券
1.3. 上游生产高温高压法和化学气相沉积法为主流，产品特征存在差异
培育钻石的发展是由技术驱动逐渐转变为需求驱动，直到 1980 年左右，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方法主要为高温高压法(HTHP)和化学气相沉积法(CVD)。
高温高压法产品大多颜色等级较高，但由于制备流程添加触媒粉催化净度较 CVD 法稍低。高温高压法（HPHT，High pressure-High temperature）是用石墨粉作为主要原料，通过液压装置，在金属触媒粉催化作用下，保持恒定的超高温、高压条件（通常压力为 5.4GPa，温度为 1400℃）下，处于高温区的碳源经金属触媒向处于低温区的晶种表面输送并不断沉积长大成为金刚石晶粒，模拟天然金刚石结晶条件和生长环境来合成。
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图 8：高温高压法（HPHT）培育钻石工艺流程
数据来源：力量钻石招股说明书，东北证券
化学气相沉积法为高温低压环境，产品净度更高，但颜色相对较差。
化学气相沉积法（CVD, Chemical Vapor Deposition)是以一块天然钻裸石为母石，使高浓度甲烷 （CH4）在氢气、氮气等混合物辅助下，在超高温和低于标准大气压的压力下被激发分解形成活性碳原子，并通过控制沉积生长条件促使活性碳原子在钻石基体上沉积交互生长成金刚石单晶，且主要为片装金刚石膜。CVD 法制作培育钻石净度较高，但颜色相对较差。部分生产技术落后的厂商生产出的毛坯颜色较差，需要后期改色处理。
图 9：CVD 法制备培育钻石主要流程
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数据来源：钻石观察，公开资料整理，东北证券
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目前上游厂商生产毛坯培育钻石两种方法均有布局，预计未来高温高压法将成为
主流。化学气相沉积法合成培育钻石呈板状，颜色不易控制、培育周期数月较长、成本较高，但纯净度高，较适宜 5ct
以上培育钻石合成。基于目前技术条件，高温高压法合成培育钻石以塔状为主，其特征是生长速度仅需数天、成本低，但由于 制作过程需要金属触媒作为溶剂参与反应导致纯净度稍差，综合来看在 1-5ct 培育 钻石合成方面具有优势。净度方面，成熟钻石镶嵌技术可将杂质部分隐藏在镶嵌 爪后，肉眼来看不明显。相较可隐藏净度，消费者对钻石颜色直观感受更明显， 且对经改色处理的CVD 培育钻石接受度相对较低。终端市场目前以CVD 为主，基于高温高压法生产周期短、且技术更新迭代迅速，业内龙头公司单台压机产量产 值不断提升，未来看好高温高压法制备培育钻石前景。
表 4：高温高压法（HTHP）和化学气相沉积法（CVD）对比
数据来源：力量钻石招股说明书，东北证券
2. 产业链：上游技术进步迅速，下游零售商逐步参与培养消 费者认知
2.1. 产业链概述 利润率方面培育钻石产业链呈现微笑曲线，下游国产品牌市场前景广阔。
（1）
上游：培育钻石产业链中，上游为生产钻石毛坯厂商。贝恩《2020-2021 全 球钻石行业报告》显示 2020 年全球培育钻石毛坯产量约 720 万克拉，我国产量达 300 万克拉，占比 41.67%。上游生产环节存在资金、技术设备壁垒，因而议价能力相应也高，享有较高水平利润率。
（2）
中游：中游为将毛坯钻切割、打磨、抛光成裸石的加工厂。中游钻石加工厂 商技术门槛低、同质化竞争严重，因此议价能力也较低。观研天下数据显示印度占据全球约 95%的培育钻石毛坯切割打磨份额。
（3）
下游：下游终端零售商具有品牌优势，利润率也较高。根据力量钻石招股说 明书，2018-2020 年培育钻石业务毛利率分别为 48.49%、61.21%、66.88%，下游的钻石零售终端 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。目前，在产业链的下游暂无具有绝对优势的品牌商，拥有培育钻石品牌线的国际品牌门店大概有 50 到 150 家。国产品牌有望通 类型 项目 高温高压法（HTHP）
化学气相沉积法（CVD）
合成技术 主要原料 石墨粉、金属触媒粉 含碳气体（CH4）、氢气 生产设备 六面顶压机 CVD 沉积设备 合成环境 高温高压环境 高温低压环境 合成产品 主要产品 金刚石单晶、培育钻石 金刚石膜、培育钻石 产品特点 颗粒状 片状
应用情况
应用领域 金刚石单晶主要作为加工工具核心耗材；培育钻石用于 钻石饰品 主要作为光、电、声等功能性材料，少量用于工具和钻石饰 品 主要性能 超硬、耐磨、抗腐蚀等力学 性能 光、电、磁、声、热等性能 应用程度 技术成熟，国内应用广泛且 在全球具备明显优势 国外技术相对成熟，国内尚处 研究阶段，应用成果较少
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过把握产业链的优势，率先抢占市场份额。图 10：培育钻石产业链
数据来源：广州钻石交易中心，力量钻石招股说明书，观研天下，东北证券
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图 11：利润率方面，培育钻石产业链上游和下游远高于中游，呈现典型微笑曲线
数据来源：力量钻石招股说明书，东北证券
图 12：钻石产业链下游零售商品牌优势明显：迪阿股份求婚钻戒毛利率超过 70%
80% 图 13：钻石产业链下游零售商品牌优势明显：莱绅通灵钻石饰品毛利率接近 60%
60%
40% 69% 69.30% 69.80% 70.81%
70%
60% 55% 56% 57% 58% 57% 55% 51% 53% 54% 53% 54% 50%
40%
30%
20%
2018 2019 2020 2021Q3 20%
11 13 15 17 19 21H1
数据来源：迪阿股份说明招股书，东北证券 数据来源：莱绅通灵公司公告，东北证券
图 14：力量钻石：制造费用为培育钻石制造的主要营业成本 图 15：培育钻石产业链上游毛利率水平较高：力量钻石毛利 率超过 60%
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 直接材料 直接人工 制造费用 70%
60%
50%
40%
30%
20% 66.82%
65.21% 2018 2019 2020 2021H1 2018 2019 2020 2021H1
数据来源：力量招股...
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