中金|培育钻石专题：璨若天成，轻奢新宠

“种”出来的“真”钻石，培育钻石行业快速崛起。1）培育钻石在理化性质上与天然钻石基本一致：培育钻石是通过模拟天然钻石生长环境下人工制成的晶体，与天然钻石外观、化学成分和晶体结构相同；2）培育钻石已得权威机构认可：2020年GIA证书正式修改评级标准，培育钻石与天然钻石评级标准相同，确定了培育钻石的真钻地位；3）培育钻石时尚属性强，性价比更佳：培育钻石价格为1-3万元/ct，仅天然钻石的1/3，且尺寸、颜色、形状更可控，可定制化、批量化生产，满足年轻消费者的时尚需求。

需求快速增长下供不应求，产业链两端附加值更高。1）上游原料生产商以技术为核心壁垒：2020年全球宝石级培育钻石毛坯产量约为700万克拉，近三年CAGR高达120%，其中中国产量约占40-50%，且基本以HTHP技术为主（海外多为CVD技术），上游厂商毛利率超60%；2）中游钻石加工商技术门槛较低，为劳动密集型业务：钻石加工厂商大多位于印度，尤其是苏拉特地区，行业集中度低，且同质化竞争严重，毛利率仅为10%左右；3）下游钻石品牌商拥有强品牌壁垒：培育钻石饰品同属奢侈品消费，具备高情感价值，下游珠宝商享受高品牌溢价，毛利率普遍高于60%。

多因素共同催化培育钻石行业持续高增长。1）人工培育技术渐趋成熟，规模优势显现：大克拉合成技术不断突破，我国培育钻石厂商已批量生产5-10克拉的毛坯钻，且颜色、净度均达较好标准；2）品牌积极抢滩，加速市场教育：传统钻石珠宝品牌、独立培育钻石品牌纷纷布局，通过..建立品牌认知的同时也强化消费者对培育钻石的认可，提升消费者接受度；3）消费习惯悄然转变，培育钻石进军时尚饰品：Z世代等年轻消费群体“悦己”消费崛起，培育钻石性价比与时尚属性高，易受年轻人喜爱；4）培育钻石更加环境友好，顺应时代发展：培育钻石对环境影响仅为天然钻石开采的1/7，更能保护地表环境、减少碳排放、节约水资源与能源消耗。

疫情反复影响消费需求，产能投放不及预期，消费者接受度不及预期。

培育钻石是在模拟天然钻石结晶环境下，基于钻石晶片人工培育形成的钻石新品类。钻石的高硬度、高密度和高色散等特性源自数十亿年在地表深处的高温高压环境。培育钻石将钻石的形成过程带入实验室，通过培养仓模拟自然生长环境，将钻石晶片按需“种”成宝石级钻石。因此，培育钻石和天然钻石同是真钻，而非莫桑石、人造锆石等仿钻。

培育钻石具备与天然钻石相同的成分和晶体结构。

►      成分：培育钻石与天然钻石均由碳元素构成，而莫桑石和锆石的主要成分分别是碳化硅和硅酸锆，除碳元素之外，还包括大量硅、锆等其他元素。

►      晶体结构：培育钻石和天然钻石晶体结构相同，均为碳原子正四面体，属于立方晶系。莫桑石是碳化硅的原子晶体，属于六方晶系。锆石是硅酸盐的分子晶体，属于四方晶系。

培育钻石理化性质与天然钻石相同，传统手段难以鉴别。培育钻石基于与天然钻石相同成分和晶体结构，在硬度、折射率、相对密度、色散等理化性质方面与天然钻石基本一致。

对比来看：莫桑石的色散是培育钻石和天然钻石的2.4倍，且密度低于真钻；锆石硬度和折射度均明显低于钻石，切割效果不如真钻切面干脆规整，会出现凹凸不平的小洞。传统的钻石检测手段包括比重测试、穿透测试、亲油性测试、硬度检验、导热性检验等，主要原理是根据被检测物的理化性质鉴别，难以区分天然钻石和培育钻石。

图表1：一图看懂天然钻石、培育钻石、莫桑石、合成锆石

资料来源：我爱钻石网，中金公司研究部

性价比优势明显，市场认可度提升。相较于天然钻石，培育钻石价格更便宜，并且市场认可度持续提升。

►     定位中高端市场，价格优势明显，产业接受度稳步提升。相较天然钻石，培育钻石主要具备3个优势：①性价比高：在成色基本一致的基础上，价格区间仅1-3万元，为天然钻石价格的1/3左右；②批量化生产：产量稳定，具备扩大市场的能力；③定制化生产：钻石尺寸、颜色、形状更可控。上述三大优势决定了培育钻石的时尚属性和推广潜力，同时培育钻石借势高端钻石，填补中高端饰品市场空白，为行业发展奠定了扎实的市场基础。

►     屡获权威机构认证，培育钻石概念得到业界认可。2015年，国际标准化组织（ISO）颁布《珠宝首饰-钻石业消费信心》标准，培育钻石首次得到权威组织定义。2018年，随着钻石巨头戴比尔斯入局，培育钻石的产品知名度和市场认可度稳步提升，行业前景逐渐明朗。2020年，培育钻石接连获得珠宝业界主流评级机构认可，目前三大珠宝评级机构IGI、GIA、HRD均可开具培育钻石的鉴定和分级证书。目前行业已进入规范化发展阶段，我们预计未来市场空间将逐步打开。

培育钻石是近现代科技发展的成果，不同于天然钻石已有三十多亿年历史，第一颗人工培育钻石诞生于1953年，由瑞典电气公司采用高温高压法制成，虽然迄今仅有半个世纪，但依托现代科学迅猛发展，人工培育钻石在产量、成色上不断突破。回顾其发展历程，大致可分为以下三个阶段：

►     20世纪50年代至70年代：培育钻石初问世，以工业用途为主。继瑞典成功培育世界首颗人工钻石之后，美国、苏联以及中国陆续掌握这一技术，但这一时期的培育钻石的颗粒较小，产量不足，且在外观成色上与天然钻石仍然有肉眼可见的差别，无法达到宝石级别。

►     20世纪70年代至2000年：技术日臻完备，渐具宝石级品相。上个世纪70年代，合成钻石已能够实现较大批量生产，但培育成本仍然高于天然钻石的开采成本，投入商业化生产运营存在难点。随着各国人工合成技术的广泛改良，1970年美国通用电气公司首次成功合成大颗粒宝石级钻石，进入80年代，..住友电气工业公司合成..宝石级钻石，是世界上首颗合成彩钻，培育技术在各方面逐渐趋于成熟。

►     2000年后：商业化席卷行业，权威机构规范市场。随着千禧年的到来，世界范围内中产阶级崛起带来消费观念改变，市场催动CVD合成技术投入商业化生产。另一方面，随着国际培育钻石协会（IGDA）成立、美国联邦贸易..（FTC）修改定义等，权威机构行动之下培育钻石行业也逐步得到规范，2020年珠宝界重量级权威认证GIA证书正式修改评级标准，自此不再对钻石区分培育和天然之别，昭示着培育钻石行业发展进入新纪元。

图表2：人工培育钻石发展史

资料来源：培育钻石网，中金公司研究部

展望未来，培育钻石将迎来广阔的蓝海市场，不仅对于天然钻石的替代性将进一步显现，而且更将挖掘出比天然钻石更为广阔的使用场景。根据贝恩咨询，2020年疫情冲击下，天然原钻产量同比下降20%，为培育钻石的发展提供有利契机，同时中长期来看，我们认为，随着技术、品牌与消费需求形成共振，培育钻石有望大放异彩。

目前培育钻石主要技术路径为HTHP法（高温高压法）与CVD法（化学气相沉积法）。

1）HTHP法：以一小块钻石为晶种，以石墨或金刚石粉等为碳源，加入金属触媒（铁、钴、镍等过渡金属）降低反应条件，通过顶压机提供高温高压（1400°C+，5.2-5.6 GPa）以模拟自然界天然钻石生长环境，进而生长形成等轴晶系晶质体；

以小钻石作为晶种，向真空反应舱中加入甲烷作为碳源（甲烷已具备钻石结构）、氢气抑制石墨形成、氮气加快反应速度，在高温低压环境下，提供能量源（如微波束）分解气体分子形成等离子云，碳原子向下吸附沉淀至温度更低的扁平钻石排种盘中，逐层生长形成等轴晶系晶质体。

图表3：HTHP法、CVD法技术反应条件

资料来源：GIA官网，实验室培育钻石公众号，中金公司研究部

图表4：HTHP法、CVD法技术反应原理

资料来源：GIA官网，实验室培育钻石公众号，中金公司研究部

图表5：HTHP法、CVD法设备形态及示意图

资料来源：实验室培育钻石公众号，中金公司研究部

两种技术路径各有所长，普遍而言HTHP法效率高、颜色好，CVD法克拉重量大、净度优。GIA采用与天然钻石相同的4C标准（颜色Color、净度Clearity、切工Cut、克拉重量Carat）来评级培育钻石，并注明其生长方式，总体而言目前培育钻石已能达到较高标准。

对比现阶段两条技术路径的主流产品品质来看：

►     颜色对比：

1）HTHP法：目前国内大部分HTHP厂商技术已较为先进，可直接生成D/E/F色产品；

2）CVD法：由于需加入氮气以加速生长（弱慢速生长亦可直接长成D/E/F色，但经济效益较差），氮元素易进入产品进而产生褐色，且易出现晶格错位等缺陷影响颜色，后续需进行改色处理（辐照或高温高压改变内部排列结构），改色后主要产出F/G/H/I/J色钻石。

►     净度对比：

1）HTHP法：由于需使用金属触媒（若不使用则需模拟3000°C/10GPa环境，外部装置难以承受），容易混入黑色的触媒金属杂质，净度以SI/I为主，若控制生长速度亦可直接产出VS级钻石；

2）CVD法：由于无过多杂质元素干扰，产品净度绝大部分在VVS/VS范围，若出现多晶、裂痕等则可能产生SI/I。

►     克拉重量对比（成品口径）：

1）HTHP法：由于机器结构、腔体大小等限制，较难生长出大颗粒钻石，目前HTHP法主流成品克拉重量区间在0.5-2ct；

2）CVD法：开放空间，且可在培育期间取出晶体切去边缘黑色石墨后放回继续生长，更适于产出大克拉重量产品，主流成品克拉重量区间在1.5-4ct；

►     生长效率对比：

1）HTHP法：合成压制时间约为3-18天，形成一个或多个晶体；

2）CVD法：生长过程耗时需3-4周，单一机器容纳多个晶体同时生长，具体数量取决于真空室尺寸与排种盘数量。

►     其他领域应用对比：

1）HTHP法：主要可在工业领域用于磨料、车刀；

2）CVD法：由于纯度、可加工性、成形性等更具优势，拥有更广用途，可用于多晶电极、钻石晶圆制作半导体芯片、量子材料等高精尖领域，未来作为高科技新材料前景广阔。

图表6：培育钻石的4C评级标准

资料来源：GIA官网，TIFFANY官网，中金公司研究部

技术路径持续迭代，预计未来二者保持共同发展态势。从未来技术发展迭代来看，我们预计二者将保持共同发展态势，不存在相互替代关系。1）HTHP法技术已较为成熟，我们预计未来将以提升克拉重量为主要方向，通过提升缸径扩大机型实现（目前主流缸径为850mm，未来有望提升至1000mm）；2）CVD法提升空间相对较大，如改善机器结构、改进材质，避免、减弱杂色产生；亦可改大规格，2英寸托盘改进至4～6英寸，进而可生成更大晶体、提升产出效率。

上游产能我国占据主导，下游品牌争相布局

我们沿培育钻石产业链构成自上而下进行拆分，上游为人工培育钻石毛坯钻生产商，中游为钻石切割、打磨和抛光的原料加工厂，下游为培育钻石品牌零售商。

►     上游毛坯钻石生产目前半数由中国厂商完成。国内培育钻石主要采用高温高压法（HTHP）生产，主因我国过去已将该技术用于工业金刚石（金刚石砂、粉等）生产，具有一定产能基础与技术优势。此外，在印度、欧美主要采用化学气相沉积法（CVD）生产，且已建立起一定技术专利保护，生产商包括Element Six、Washington Diamonds等。

►     中游原料加工与天然钻石基本共用产线，高度集中于印度。中游加工包含裸钻切割、打磨、抛光等工艺流程，与天然钻石加工流程相似，故二者基本共用加工产线。目前，全世界95%的钻石加工商都集中于印度，仅苏拉特市就有10万余家。虽然区域高度集中，但由于主要为小作坊形式，行业高度分散且缺乏集中动机，我们预计未来竞争格局不会产生较大变化。

►     下游终端零售不乏巨头入局，市场如火如荼。近年品牌商争相布局培育钻石产品线、积极寻找培育钻石产能供应，主要参与者包括De Beers、Alrosa等全球传统钻石老牌龙头，Swarovski、Pandora等著名珠宝品牌，以及Diamond Foundry等新兴培育钻石品牌。亚洲市场未来前景较大，国内豫园股份已于2021年七夕推出旗下培育钻石自有品牌露璨（LUSANT），此外VDG Jewelry、CARAXY、Light Mark等新兴国产独立品牌亦迅速崛起。

图表7：培育钻石产业链环节及行业格局概览

资料来源：贝恩咨询，中金公司研究部

上游及下游享受高利润率，中游利润相对微薄

整体来看，培育钻石行业利润率呈现微笑曲线。上游毛坯钻石生产具备较高技术壁垒，下游钻石零售拥有强品牌溢价，二者在整条产业链上享受较大利润份额；而中游加工商技术含量较低，竞争格局分散且同质化严重，利润较为微薄。

同天然钻石一样，培育钻石整体价格也以Rapaport国际钻石报价表为参考，钻石珠宝商、钻石批发商与钻石切割厂等市场参与者都以此为参照进行买卖交易。培育钻石在Rapaport天然钻石报价的基础上进行折扣，目前培育钻石零售价格约为天然钻石的35%-65%，批发价格约为天然钻石的20%-55%。

为便于理解培育钻石产业链的价值分配，我们以市场上比较主流的1.5克拉的无色圆钻为例，毛坯钻石的价格约为1600元/克拉，5克拉毛坯钻石切割加工成1.5克拉裸钻，裸钻批发价约为6000-7000元/克拉，品牌零售商通过精加工制成钻石珠宝后零售价约1.6-2.4万元/克拉。

图表8：Rapaport最新钻石报价情况（单位：百美元/克拉）

资料来源：Rapaport（截至2021.10.15），中金公司研究部
注：天然钻石价格（元） = 表上价格 X 单位(百美元/克拉) X 钻石重量(克拉数) X 品牌溢价(或折扣) X 美元汇率，培育钻石在此基础上再乘折扣率。

图表9：培育钻石裸钻批发价、珠宝零售价较天然钻石之折扣率

资料来源：贝恩咨询，中金公司研究部

►     原料生产商：以技术为核心壁垒，具备重资产属性，且市场供不应求，利润率较高。培育钻石可通过HTHP法和CVD法两种技术路径实现，二者均具有各自技术难点与壁垒；单台设备投资在200万元以上，具备重资产属性。目前来看，培育钻石市场上已有的上游产能与快速增长的下游需求之间存在较大差距，培育钻石原料供不应求，上游厂商培育钻石业务毛利率高达60%以上，净利率可达40%以上。

我们认为，高利润率不断激励上游扩产，产能瓶颈突破后毛利率将由目前高位有所回落，但随HTHP大克拉培育、CVD改色等技术难点不断攻克，大克拉培育钻石消费将成主流，产能与价值将进一步向技术领先、产品优质的头部厂商集中，头部企业有望保持可观利润率。

►     钻石加工商：劳动密集型业务，技术门槛较低，利润率微薄。钻石加工厂商大多位于印度尤其是苏拉特地区，但行业集中度低，且属劳动密集型行业、同质化竞争严重，毛利率仅为10%左右，我们预计未来不会发生较大变化。

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