超硬材料行業(yè)分析

超硬材料行業(yè)分析1.超硬材料市場空間廣闊，CVD金剛石有望成為下一代半導(dǎo)體材料1.1.超硬材料概述超硬材料通常是指硬度特別高、維氏硬度大于40Gpa的材料，主要用于金屬及合金材料、高硬脆材料、復(fù)合材料、軟韌材料以及難加工材料的加工。同時(shí)作為一種重要的功能材料，可應(yīng)用于電子電器、裝備制造、航空航天、國防軍工、醫(yī)療檢測和治療等高科技領(lǐng)域。超硬材料主要包括固有硬度與其成分相關(guān)的本征類超硬材料和固有硬度與顯微結(jié)構(gòu)相關(guān)的非本征類超硬材料。本征類超硬材料包括金剛石、立方氮化硼（PCBN）、氮化碳和B-N-C三元化合物等。非本征類超硬材料包括納晶金剛石聚集體、聚合金剛石納米棒等。目前常見的超硬材料有天然金剛石、人造金剛石、立方氮化硼等。全球工業(yè)用超硬材料主要為工業(yè)金剛石，其中超過90%為人造金剛石。天然金剛石礦屬于不可再生資源且具有儲量有限、采掘高昂以及對生態(tài)環(huán)境不友好等特點(diǎn)，無法被大范圍應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。因此，工業(yè)用金剛石主要為人造金剛石。人造金剛石的制備方法主要為高溫高壓法（HTHP）和化學(xué)氣相沉積法（CVD）。HTHP法即以石墨粉、金屬觸媒粉末為原料，通過電流加熱和液壓裝置建立高溫、高壓環(huán)境從而模擬天然金剛石結(jié)晶和生長環(huán)境，使石墨發(fā)生相變形成金剛石晶體。從熱力學(xué)上看，人造金剛石與天然金剛石生長機(jī)理類似，都是使碳原子在高溫高壓環(huán)境下重新結(jié)合，形成具有sp3C-C鍵的正四面體金剛石結(jié)構(gòu)。HTHP法是人類首次成功合成金剛石所采用的技術(shù)，也是目前我國人造金剛石主要生產(chǎn)方法，具有制造成本低、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。HTHP法金剛石在生長過程中，傳壓介質(zhì)和原輔材料里的雜質(zhì)(如鐵、鈷、鎳等)會不斷進(jìn)入金剛石晶體中，形成各種缺陷，純度也不夠理想，無法滿足下游半導(dǎo)體和光學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的高純度要求。同時(shí)受六面頂壓機(jī)設(shè)備體積限制，金剛石的有效生長空間很難突破100mm，HTHP法金剛石的晶體尺寸提升空間有限?；瘜W(xué)氣相沉積法（CVD）合成金剛石是指在高溫低壓條件下（1000℃左右，27kPa以下），通過一定的方法激活CH4/H2、CH4/N2、CH4/Ar等含碳混合氣體，使其中的碳原子從碳源氣體剝離并在合適的基底（如Si、c-BN、SiC、Ni、Co、Pt、Ir和Pd等）上進(jìn)行過飽和沉積，從而獲得高純度、高性能的金剛石薄膜。CVD法金剛石生長環(huán)境中主要使用碳源氣體，利用氫氣在高溫下蝕刻石墨速度高于金剛石的特點(diǎn)獲得單晶金剛石，不需要加入金屬觸媒粉末，因此金剛石內(nèi)雜質(zhì)極少，可滿足下游半導(dǎo)體等領(lǐng)域高純度需求。同時(shí)CVD法金剛石在種晶盤生長過程中，可在碳源氣體中加入致色元素（如氮、硼等），獲得與天然鉆石類似的粉鉆黃鉆藍(lán)鉆，滿足下游珠寶市場的多樣化需求。目前，MPCVD法（微波等離子體化學(xué)氣相沉積法）由于具有污染少、制備面積大、溫度條件易控制的有點(diǎn)，是國內(nèi)外主流的CVD工藝生產(chǎn)金剛石方法。目前，我國主要采用HTHP法生產(chǎn)人造金剛石。1965年我國自主研發(fā)的金剛石六面頂壓機(jī)問世并快速在國內(nèi)大規(guī)模推廣使用，人造金剛石產(chǎn)品生產(chǎn)效率和產(chǎn)能產(chǎn)量快速提升，我國很快成為金剛石單晶生產(chǎn)第一大國；近年來，合成壓機(jī)大型化、粉末觸媒技術(shù)及高溫高壓合成工藝進(jìn)一步奠定了我國在高溫高壓法下合成金剛石單晶的領(lǐng)先優(yōu)勢。CVD法自20世紀(jì)80年代開始研究并工業(yè)化應(yīng)用，美國、日本、新加坡等國家在化學(xué)氣相沉積法（CVD）技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面取得較多成果。HTHP法和CVD法在合成原理和合成方法上不盡相同，從成本上來看HTHP法更低，從品質(zhì)上看CVD法金剛石純度更高，因此下游產(chǎn)業(yè)鏈主要應(yīng)用領(lǐng)域也有不同側(cè)重。我們認(rèn)為，兩種方法在未來一段時(shí)間會保持共同發(fā)展、相互促進(jìn)的態(tài)勢。1.2.HPHT工業(yè)金剛石應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，市場需求大，我國擁有上游定價(jià)權(quán)我國是全球第一大人造金剛石生產(chǎn)國，壟斷了全球95%工業(yè)金剛石領(lǐng)域市場份額，具有HTHP法工業(yè)金剛石定價(jià)權(quán)。根據(jù)超硬材料網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，我國目前行業(yè)存量壓機(jī)1-1.2萬臺，其中用于工業(yè)金剛石7000-9000臺；根據(jù)磨料磨具網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國工業(yè)金剛石總產(chǎn)量200億克拉，其中工業(yè)金剛石單晶+微粉145億克拉，其中金剛石單晶及微粉產(chǎn)量達(dá)145億克拉，寶石級單晶244萬克拉，金剛石復(fù)合片587萬片。工業(yè)金剛石下游需求平穩(wěn)，產(chǎn)能供應(yīng)充足。工業(yè)金剛石早期由日本、歐美等國家壟斷，產(chǎn)品價(jià)格居高不下，可達(dá)100美元/克拉。2001年國內(nèi)突破了金剛石關(guān)鍵粉末觸媒技術(shù)，工業(yè)金剛石產(chǎn)量大幅提升，同時(shí)價(jià)格快速下降，2015年前后跌至0.1元/克拉。受產(chǎn)品價(jià)格大幅下跌影響，2015-2016年工業(yè)金剛石產(chǎn)量有所下降。之后一段時(shí)間內(nèi)，工業(yè)金剛石價(jià)格穩(wěn)定在0.2元/克拉左右。2018至2019年，工業(yè)用金剛石單晶和微粉出售均價(jià)受國內(nèi)制造業(yè)投資產(chǎn)出增速下降影響出現(xiàn)下滑。2020年和2021年，受消費(fèi)需求和光伏領(lǐng)域需求增長影響，工業(yè)用金剛石單晶和微粉銷售均價(jià)有所回升。21年金剛石單晶平均銷售單價(jià)為0.26元/克拉，金剛石微粉價(jià)格0.36元/克拉。2021年我國金剛石單晶和金剛石微粉市場規(guī)模約為42.1億元和17.5億元。工業(yè)金剛石下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，建筑石材切割用金剛石為主。2020年，金剛石產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中用于制作建筑石材切割工具制造的金剛石約占總量50％，規(guī)模約30億元；機(jī)械及電子行業(yè)磨具刀具用金剛石約占25-30％，規(guī)模約17億元；勘探采掘工具用金剛石約占15-20％，規(guī)模約10億元。機(jī)械及電子行業(yè)磨具用金剛石增幅較快，有望成為工業(yè)金剛石需求新的增長極。勘探采掘工具用金剛石受下游油氣開采周期影響，具有周期性趨勢。綜合考慮下游各細(xì)分子行業(yè)發(fā)展增速，預(yù)計(jì)至2025年工業(yè)金剛石需求約為101億元，復(fù)合年均增速約為13.9%。工業(yè)金剛石包括金剛石單晶和金剛石微粉，作為工業(yè)耗材，主要用于生產(chǎn)鋸、切、磨、鉆、拋光等加工工具，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。金剛石單晶分為鋸切級單晶、磨削級單晶和大單晶，主要用于磨削工具、鋸切工具、鉆頭、修整器等的制作。金剛石微粉主要分為研磨用微粉和線鋸用微粉的制作，主要用于研磨膏、研磨液、金剛石線鋸、砂輪、復(fù)合片鉆頭等的制作。1.2.1.金剛石單晶需求旺盛，勘探采掘、建筑石材領(lǐng)域保持重要地位目前工業(yè)金剛石單晶作為磨削拋光類超硬材料制品原材料，主要應(yīng)用于建筑陶瓷加工和石材切割領(lǐng)域。在建筑陶瓷行業(yè)，需要進(jìn)行磨削、拋光及切割加工處理的陶瓷產(chǎn)品占80%以上，超硬材料制品作為加工處理過程中必需的消耗品具有巨大的市場需求。我國是世界最大的陶瓷生產(chǎn)國和消費(fèi)國，根據(jù)《中國建筑衛(wèi)生陶瓷年鑒》和《CeramicWorldReview》，我國2020年建筑陶瓷磚產(chǎn)量為84.7億平方米，占全球產(chǎn)量的52.7%，我國2020年的建筑陶瓷磚消費(fèi)量為78.5億平方米，占全球消費(fèi)量的49.0%。根據(jù)中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2021年我國建筑陶瓷產(chǎn)量為81.74億平方米。目前我國建筑陶瓷市場呈現(xiàn)“大市場小企業(yè)”的競爭格局，行業(yè)集中度低，能夠生產(chǎn)高檔建筑陶瓷的企業(yè)數(shù)量較少，市場格局相對穩(wěn)定，龍頭優(yōu)勢顯著；隨著國內(nèi)消費(fèi)能力提高，消費(fèi)者會更加青睞高品質(zhì)建筑陶瓷產(chǎn)品。海外市場方面，根據(jù)《CeramicWorldReview》，2021年全球瓷磚產(chǎn)量達(dá)到183.39億m2，較2020年增長7.2%。2021年全球前十大建筑陶瓷磚生產(chǎn)國的陶瓷磚生產(chǎn)總量占全球總產(chǎn)量的84.4%，其中，中國為全球最大的陶瓷磚生產(chǎn)國，印度和巴西分別居第二、第三位。中國、印度、巴西也是世界主要的瓷磚消費(fèi)國，2021年度合計(jì)占全球總消費(fèi)量的61.8%。2021年，巴西瓷磚消費(fèi)量伴隨巴西建筑業(yè)擴(kuò)張而上升9.80%。根據(jù)ManufacturingandEconomicStudies的預(yù)測，到2025年全球陶瓷磚產(chǎn)量可能會新增45億平方米，增速為5.1%，屆時(shí)陶瓷磚產(chǎn)量將會突破200億平方米。隨著高品質(zhì)陶瓷產(chǎn)品需求上升、建筑陶瓷行業(yè)集中度的提升以及陶瓷磚海外市場的擴(kuò)大，對陶瓷磨削拋光超硬材料制品具有巨大需求，促進(jìn)國內(nèi)金剛石單晶類產(chǎn)品進(jìn)入新一輪成長。超硬材料制品貫穿于整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，從最初的石材開采到加工都需要使用大量繩鋸、鋸片、磨輪、排鋸等超硬材料制品。近年來我國超硬材料制品技術(shù)獲得了迅猛發(fā)展，應(yīng)用于石材礦山開采及加工用的超硬材料制品性能接近世界先進(jìn)水平，中國石材加工工具市場份額不斷擴(kuò)大。2016-2019年我國規(guī)格石材行業(yè)市場規(guī)模從9921億元增長至12716億元，年復(fù)合增長率達(dá)7.04%，2020年行業(yè)增速有所下降。在石材行業(yè)逐漸市場化的環(huán)境下以及消費(fèi)升級帶來的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的大背景下，公共建筑裝修裝飾工程市場、家裝業(yè)務(wù)向中高端轉(zhuǎn)化邁進(jìn)，我們認(rèn)為2023年行業(yè)增速會逐步恢復(fù)，預(yù)計(jì)到2025年我國規(guī)格石材行業(yè)市場規(guī)模增長至15670億元。海外市場方面，根據(jù)StoneWorld網(wǎng)站發(fā)布的數(shù)據(jù)，2020年全球天然石材市場規(guī)模為333.75億美元，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到504.65億美元，年均復(fù)合增長率為4.0%。隨著全球范圍內(nèi)住宅投資的增加，建筑產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張和建設(shè)支出的增加，全球石材市場在不斷增長。巴西、印度等國對于石材的高消費(fèi)、高產(chǎn)出與高儲備推動了我國超硬材料制品的出口增長，帶動了金剛石單晶的需求。礦產(chǎn)開采數(shù)量和深度增加，帶動金剛石單晶在勘探采掘領(lǐng)域需求提升。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與地緣局勢的變化，全球?qū)ΦV產(chǎn)資源的需求日益提升。伴隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，對礦產(chǎn)資源的進(jìn)口與消耗量也穩(wěn)步增長，中國是過去十年全球石油需求的主要推動者，2022年我國進(jìn)口原油5.08億噸，進(jìn)口天然氣1.09億噸。提高我國礦產(chǎn)勘探采掘水平，提升我國礦產(chǎn)資源產(chǎn)量，有助于打造自主可控礦產(chǎn)資源供應(yīng)鏈，確保礦產(chǎn)資源穩(wěn)定長期供應(yīng)。過去十年我國礦產(chǎn)開采量保持穩(wěn)定，2022年我國原煤產(chǎn)量45.0億噸，同比增長9%；原油產(chǎn)量2.05億噸，同比增長2.9%；天然氣產(chǎn)量2220億立方米，同比增長7.8%；十種常用有色金屬產(chǎn)量6774.3萬噸，同比增長4.3%。目前，我國淺部地層的礦產(chǎn)資源已基本開采殆盡，需采掘更多的原礦量以保持產(chǎn)量穩(wěn)步增長，深部找礦和采掘已成為我國采礦事業(yè)發(fā)展方向。金剛石單晶相比于其他硬質(zhì)合金，金剛石單晶更能適應(yīng)深孔要求且在堅(jiān)硬巖層中具有優(yōu)良的鉆進(jìn)效果。隨著勘探深度的增加，金剛石單晶鉆進(jìn)的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢更加明顯，我們認(rèn)為金剛石單晶未來在深部采礦中具有良好的應(yīng)用前景，礦產(chǎn)采掘力度的加大也將進(jìn)一步增加金剛石單晶及其工具制品的需求。1.2.2.制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級提升金剛石微粉需求，新興產(chǎn)業(yè)拓寬應(yīng)用領(lǐng)域我國機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，拉動金剛石微粉相關(guān)市場需求持續(xù)增長。機(jī)械、光伏、化工、航空航天對材料及加工工具提出了更高的要求。由于金剛石微粉具有優(yōu)異的性能和極佳的化學(xué)穩(wěn)定性，催生出一批新型金剛石工具，如金剛石線鋸、高精密金剛石砂輪、金剛石超薄劃片和高精度套料鉆頭等，其獨(dú)特優(yōu)勢在制造業(yè)升級中進(jìn)一步凸顯。汽車行業(yè)精密加工領(lǐng)域已經(jīng)廣泛人造金剛石工具，高端金剛石工具可以滿足汽車及其零配件制造過程中鏜孔、銑削、開槽、鉸孔、研磨、車削和珩磨等工藝的極端技術(shù)要求。同時(shí)，存量汽車更換汽車零配件的維修需求也會帶動金剛石微粉的市場需求。從汽車消費(fèi)端來看，全球汽車產(chǎn)量從2011年的8005萬輛增加至8850萬輛。我國汽車產(chǎn)量由2011年的1842萬輛上升到2022年的2702萬輛，整體呈上升趨勢，隨著我國在新能源汽車領(lǐng)域的優(yōu)勢逐步擴(kuò)大，以及2023年我國經(jīng)濟(jì)逐漸復(fù)蘇，汽車市場未來具有較大的增長空間。從存量汽車維修來看，截至2022年底全國汽車保有量達(dá)3.19億量，比2021年增加1752萬輛，同比增長6.79%，占機(jī)動車總量的76.59%，為機(jī)動車保有量的主要構(gòu)成主體。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院計(jì)算，2021年中國平均車齡達(dá)6.5年，根據(jù)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，車齡超過5年，汽車維護(hù)保養(yǎng)部件和頻次都會上升，我們預(yù)計(jì)，未來中國汽車零部件市場有較大的增長空間。碳達(dá)峰、碳中和背景下，光伏增速有望得到維持，支撐光伏用金剛石微粉需求持續(xù)增長。光伏發(fā)電和LED照明所用單晶硅、多晶硅、藍(lán)寶石以及其他光電磁材料的加工均需使用金剛石工具。2021年9月22日，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，意見要求建立清潔低碳安全高效的能源體系，到2030年，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上。截至2022年，太陽能發(fā)電裝機(jī)容量3.93億千瓦，其中光伏發(fā)電裝機(jī)容量為3.92億千瓦，占比99.75%。目前，我國風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)量為7.63億千瓦，未來7年市場規(guī)模需要擴(kuò)大60%才可達(dá)到目標(biāo)要求。清潔能源下游應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展確定性高，帶動線鋸用金剛石微粉需求擴(kuò)增。根據(jù)CPIA測算，2023-2025全球光伏新增裝機(jī)規(guī)模分別為248、273、300GW，按照每片硅片（約4W）需耗用電鍍金剛石線1.5m測算，2025年全球硅片需求將達(dá)750億片，金剛線需求將達(dá)11250萬千米。按照每千米金剛石線耗用7.14克拉金剛石微粉計(jì)算，我們預(yù)計(jì)光伏金剛線用金剛石微粉量將從2022年的4.69億克拉增長到2025年的8.03億克拉，未來市場空間廣闊。消費(fèi)電子溫和回暖，金剛石微粉需求提升。5G和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展需要更加復(fù)雜的材料和精細(xì)的加工，金剛石微粉及制品可為金屬、陶瓷和脆性材料等提供高質(zhì)量的精密表面處理。近年來，消費(fèi)電子業(yè)發(fā)展極為迅速，隨著VR、AR、智能手表、5G手機(jī)、折疊屏手機(jī)等新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，對于產(chǎn)品性能和品質(zhì)的要求不斷提高，為金剛石微粉創(chuàng)造廣闊的市場空間。根據(jù)Statista的數(shù)據(jù)，中國消費(fèi)電子產(chǎn)品市場規(guī)模從2016年的16120億美元增長到2021年的18113億美元。受疫情影響，智能手機(jī)等電子產(chǎn)品出現(xiàn)庫存積壓，伴隨著未來疫情影響邊際減弱，需求有望進(jìn)一步向好，庫存會得到進(jìn)一步消耗，逐步回歸正常的安全備貨水平。同時(shí)隨著折疊屏技術(shù)逐漸成熟，未來5G折疊屏手機(jī)不斷出貨放量，進(jìn)而拉動相關(guān)領(lǐng)域金剛石微粉需求穩(wěn)中有升。第三代半導(dǎo)體快速發(fā)展帶動金剛石微粉需求不斷增長。碳化硅作為第三代半導(dǎo)體材料努氏硬度達(dá)到了30Gpa，相較第二代半導(dǎo)體材料砷化鎵（努氏硬度7Gpa）加工難度大，因此在碳化硅晶體切割、晶片研磨、晶片拋光等幾個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)均需使用金剛石微粉或相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)行加工。國家十四五規(guī)劃提出，要推進(jìn)碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體材料的發(fā)展；長三角區(qū)域一體化發(fā)展規(guī)劃提出，要加快培育布局第三代半導(dǎo)體等未來產(chǎn)業(yè)。根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，碳化硅功率器件市場規(guī)模約7.1億美元，預(yù)計(jì)2026年將增長至45億美元，2020-2026年復(fù)合增長率近36%。隨著國內(nèi)外新能源車和光伏發(fā)電等下游需求不斷增長，對功率器件和襯底材料的功率及頻率適用性要求也不斷提高，碳化硅作為襯底可開發(fā)出更適應(yīng)高溫、高壓、高頻率和大功率等條件的半導(dǎo)體器件，滿足下游需求。因此，碳化硅襯底的市場規(guī)模有望快速增長，帶來廣闊的國產(chǎn)替代空間和帶動金剛石微粉需求。LED與消費(fèi)電子行業(yè)增長，帶動藍(lán)寶石切割用金剛石微粉需求提升。藍(lán)寶石主要作為LED行業(yè)的藍(lán)寶石襯底材料和消費(fèi)電子行業(yè)光學(xué)藍(lán)寶石材料，根據(jù)Yole統(tǒng)計(jì)，超過80%藍(lán)寶石用于LED襯底材料。LED已經(jīng)逐步取代普通白熾燈、節(jié)能燈，加上新型態(tài)的Micro&MiniLED出現(xiàn)，LED的滲透率會持續(xù)攀高。根據(jù)Arizton預(yù)測，2021-2024年全球MiniLED市場規(guī)模有望從1.5億美元增至23.2億美元，復(fù)合年增長率約為140%。2021年中國MiniLED產(chǎn)值約為187.8億元，預(yù)計(jì)2026年MiniLED背光模組市場空間將達(dá)到1250億元。MiniLED面板需求的增長將會帶動對上游金剛石切割線的需求。1.3.CVD工業(yè)金剛石功能性應(yīng)用領(lǐng)域潛力大，有望成為半導(dǎo)體材料新秀CVD金剛石開發(fā)潛力巨大。人造金剛石不僅限于工業(yè)金剛石，還可作為高新技術(shù)材料在半導(dǎo)體、光學(xué)、量子技術(shù)等工業(yè)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用空間。與HTHP法相比，CVD法合成金剛石具有尺寸大、低雜質(zhì)濃度、高結(jié)晶質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，在大尺寸、高純度金剛石制備與摻雜研究方面優(yōu)勢更明顯，電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)等方面性能優(yōu)異，是具有巨大開發(fā)潛力的功能性材料。2022年8月12日，美國商務(wù)部宣布對壓力增益燃燒技術(shù)、EDA軟件、氧化鎵和金剛石為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料等四項(xiàng)技術(shù)加入商業(yè)管制清單，限制出口。受國際形勢影響，我國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展備受制約。半導(dǎo)體材料是制作半導(dǎo)體器件和集成電路的電子材料，是半導(dǎo)體工業(yè)的基礎(chǔ)。其中半導(dǎo)體襯底材料長晶難度大、技術(shù)壁壘高，毛利率達(dá)50%左右。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈包括上游襯底、外延等構(gòu)成基礎(chǔ)材料，經(jīng)過中游器件和集成電路設(shè)計(jì)，光刻、薄膜沉積、刻蝕等復(fù)雜工藝流程，最后在下游進(jìn)行晶圓封裝，應(yīng)用到電子、新能源、5G等諸多領(lǐng)域。襯底是產(chǎn)業(yè)鏈最具價(jià)值、技術(shù)含量最高的環(huán)節(jié)，幾乎決定著芯片制程的技術(shù)路線，襯底的選擇對未來半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起關(guān)鍵性作用。目前第三代半導(dǎo)體有氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）、AlN（氮化鋁）、ZnO（氧化鋅）等，近年來各國陸續(xù)布局半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程快速崛起。金剛石禁帶寬度達(dá)5eV，是當(dāng)前單質(zhì)半導(dǎo)體材料中帶隙最寬的材料，同時(shí)具有高擊穿電場、大飽和載流子速度、高載流子遷移率和底介電常數(shù)等優(yōu)異電學(xué)性質(zhì)，被認(rèn)為是制備下一代高功率、高頻、高溫及低功率損耗電子器件最有希望的材料，有望成為第四代半導(dǎo)體材料。目前制備大尺寸金剛石及晶圓的技術(shù)主要有同質(zhì)外延生長、馬賽克晶圓制備和異質(zhì)外延生長等技術(shù)。其中，同質(zhì)外延生長的獨(dú)立單晶薄片具有缺陷密度低的特點(diǎn)，最大尺寸可達(dá)1英寸；采用“平鋪克隆”晶片的馬賽克拼接技術(shù)生長的金剛石晶圓可達(dá)2英寸。采用金剛石異質(zhì)外延技術(shù)的晶圓可達(dá)4英寸。如采用低成本異質(zhì)外延CVD法，通過生長金剛石多晶薄膜，晶圓已達(dá)8英寸，可作為導(dǎo)熱襯底，用于新一代功率電子器件。半導(dǎo)體行業(yè)高度景氣，后周期的半導(dǎo)體材料需求獲得提升。在新能源汽車、云計(jì)算、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新型產(chǎn)業(yè)帶動下，半導(dǎo)體需求持續(xù)旺盛。同時(shí)受中美貿(mào)易戰(zhàn)影響，國內(nèi)客戶更加重視芯片產(chǎn)業(yè)鏈獨(dú)立安全自主，對國產(chǎn)半導(dǎo)體材料需求不斷增長，中國大陸半導(dǎo)體材料市場從2009年的225.5億元增長至2021年820.16億元，年均復(fù)合增長率達(dá)11.3%，預(yù)計(jì)2023年市場規(guī)模達(dá)1024.34億元。從地域來看，2020年中國大陸市場規(guī)模超過韓國達(dá)914.40億元，位居全球第二，占全球市場規(guī)模的17.28%。受2020年下半年半導(dǎo)體缺貨影響，晶圓廠于2020年底開始大幅擴(kuò)產(chǎn)，晶圓廠的建設(shè)周期約耗時(shí)2年，2023年新增產(chǎn)能將迎來釋放，有望拉動半導(dǎo)體材料需求在后周期增長。CVD金剛石因散熱性強(qiáng)、成本低、尺寸大，可作為大功率散熱片。多晶金剛石作為大功率芯片、電子器件散熱片方面具備高性能優(yōu)勢，未來隨產(chǎn)量提升和成本下降有望在半導(dǎo)體散熱片領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用。目前元素六公司已實(shí)現(xiàn)4英寸電子級多晶金剛石的商業(yè)化量產(chǎn)，國內(nèi)化合積電公司于2022年實(shí)現(xiàn)125mm金剛石熱沉片生產(chǎn)，目前國際最大制備尺寸可達(dá)8英寸，隨著MPCVD技術(shù)的改善升級有望與現(xiàn)存的8英寸半導(dǎo)體晶圓制造產(chǎn)線兼容，最終實(shí)現(xiàn)多晶金剛石熱沉材料在半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；瘧?yīng)用推廣。金剛石由于在極端惡劣環(huán)境下仍具有高紅外透過率和低光學(xué)自發(fā)射率，可作為光學(xué)窗口提高武器性能，對于發(fā)展機(jī)載、彈載、艦載等紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)所用的光學(xué)窗口/整流罩，高功率微波武器、高能激光武器等新型武器，核反應(yīng)堆ECRH用介質(zhì)窗，太赫茲波段用行波管等有重要的意義。例如金剛石熱導(dǎo)率高，引起的溫度梯度和折射率梯度變化很小，光束不會畸變，可作為高能CO2激光器耐高功率耐高頻輸出介質(zhì)窗口；金剛石X射線窗口具有更高透過率、高強(qiáng)度硬度、高損傷閾值以及安全無毒無傷害等優(yōu)點(diǎn)，可代替鈹成為新一代X射線窗口材料。CVD金剛石在軍事領(lǐng)域具有極高的應(yīng)用價(jià)值。2021年全球CVD金剛石市場銷售額達(dá)到了4億美元，預(yù)計(jì)2028年將達(dá)到6.8億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為7.7%（2022-2028）。根據(jù)共研網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，中國CVD金剛石市場規(guī)模從2014年的0.35億元增長至2021年的1.51億元。目前我國CVD金剛石市場規(guī)模較小，考慮到半導(dǎo)體材料隨下游半導(dǎo)體市場快速增長，以及在新能源、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、消費(fèi)電子等諸多領(lǐng)域信息化發(fā)展對半導(dǎo)體的龐大需求，隨著第四代半導(dǎo)體材料逐漸應(yīng)用，CVD金剛石市場規(guī)模將迅速擴(kuò)大。2.培育鉆石巧奪天工，低滲透高增長匯聚投資價(jià)值2.1.人工合成真鉆石，從工業(yè)品走向消費(fèi)品培育鉆石是人造金剛石中的寶石級大單晶，是依靠超硬材料工業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展而誕生的品種。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，對加工表面光滑度和加工精度要求越來越高，超硬材料需求量也隨只增加。天然金剛石適合做切削道具的比例低，價(jià)格昂貴，人們開始通過實(shí)驗(yàn)室模擬天然鉆石生長環(huán)境合成鉆石。培育鉆石最早在1954年由美國通用電氣公司科學(xué)家赫伯特·斯特朗運(yùn)用化學(xué)氣相沉積法合成而成，中國在1963年合成了第一顆人造細(xì)粒鉆石。早期人造鉆石在硬度、熱導(dǎo)率等屬性上達(dá)到了天然鉆石的標(biāo)準(zhǔn)，但在色澤、純度、體積上仍有差距，主要以磨料、磨具、刀具等形式應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。隨著合成工藝不斷改進(jìn)，寶石級大單晶技術(shù)獲得突破，已經(jīng)可以合成出30克拉的無色鉆石，人工鉆石也從工業(yè)品市場逐漸走向消費(fèi)品市場。一般而言，工業(yè)級鉆石被稱為金剛石，寶石級鉆石被稱為培育鉆石。培育鉆石與天然鉆石無異，是實(shí)驗(yàn)室培育的真鉆石。培育鉆石與天然鉆石具有相同的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、光學(xué)和物理特性，二者均為純碳構(gòu)成的晶體，在透明度、折射率、色散、顏色等方面沒有明顯差異。專業(yè)人士需要通過激光光源以及激光光源等高科技設(shè)備才可鑒別培育鉆石和天然鉆石，但二者在肉眼上難以通過外觀品質(zhì)分辨。培育鉆石是人工培育的真鉆石。目前市場上的偽鉆石主要是鋯石和莫桑石兩種，鋯石的主要成分為硅酸鋯，莫桑石的主要成分為碳化硅，在元素組成、晶體結(jié)構(gòu)、火彩、光澤上均與天然鉆石有明顯差異。真鉆石包括天然鉆石和人工培育鉆石，兩者的差異僅在于合成環(huán)境與形成方式，天然鉆石在地殼活動或衛(wèi)星撞擊等天然環(huán)境形成，而培育鉆石是在實(shí)驗(yàn)室中高溫高壓或高溫低壓特定環(huán)境形成。培育鉆石與天然鉆石可通過特殊檢測方法進(jìn)行分別。培育鉆石與天然鉆石的晶體結(jié)構(gòu)完全相同，主要化學(xué)成分也別無二致，差異體現(xiàn)在由于生長條件不同而引入的缺陷種類、濃度和分布差異，近20年來的鑒定方法有紅外光譜分析、寶石學(xué)特征觀察、發(fā)光圖像觀察和光致發(fā)光光譜分析。培育鉆石與天然鉆石紅外吸收光譜不同。鉆石中的常見雜質(zhì)為氮元素和硼元素，由于培育鉆石生長周期短，雜質(zhì)元素來不及聚集，同時(shí)通過使用除氮?jiǎng)┑确椒?，培育鉆石含氮量極低。CVD培育鉆石通常采用甲烷為氮源，也會引入部分雜質(zhì)氫元素。培育鉆石和天然鉆石在雜質(zhì)元素種類和分布的細(xì)微差異會產(chǎn)生不同的紅外吸收光譜，根據(jù)光譜可確定鉆石的生長方法。培育鉆石與天然鉆石發(fā)光性質(zhì)不同。鉆石品格中的某些缺陷，在合適的光源激發(fā)下會發(fā)出可見光，而缺陷種類與生長條件密切相關(guān)，使得培育鉆石與天然鉆石的發(fā)光性質(zhì)存在差異。HPHT培育鉆石在短波紫外燈下多呈中到強(qiáng)的黃綠色到藍(lán)綠色熒光，長波紫外燈下多數(shù)呈惰性或弱黃綠色熒光；CVD培育鉆石在短波紫外燈下呈中到強(qiáng)的黃到黃綠色熒光，長波紫外燈下多呈惰性。特別地，HPHT培育鉆石經(jīng)短波紫外燈照射后多具有藍(lán)綠色磷光。培育鉆石與天然鉆石包裹體不同。由于生長環(huán)境中的化學(xué)組分存在差異，培育鉆石與天然鉆石在包裹體種類上大不相同。天然鉆石中常見礦物晶體、白色云霧狀包裹體，而HPHT培育鉆石的特征包裹體主要為生產(chǎn)過程中使用的鐵、鈷、鎳等金屬助熔劑的殘余，外觀上為近球形或拉長的深色包裹體，金屬光澤，含量足夠高時(shí)甚至可以被磁鐵吸引。CVD培育鉆石往往可見球狀或聚集的針尖狀黑色包裹體，為無定形碳或微晶石墨。2.2.培育鉆石獲權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)可，比天然鉆石成本低更環(huán)保顏色可控培育鉆石加速崛起，逐步獲市場認(rèn)可。2012年至2015年期間，培育鉆石已在部分國家時(shí)尚消費(fèi)市場零星出現(xiàn)，但產(chǎn)品品質(zhì)不高、價(jià)格競爭力不強(qiáng)。2016年前后，我國采用溫差晶種法生產(chǎn)的無色小顆粒培育鉆石開始嘗試小批量生產(chǎn)。2018年，戴爾比斯等鉆石珠寶巨頭進(jìn)入培育鉆石賽道，建立培育鉆石子品牌。培育鉆石在行業(yè)組織建立、技術(shù)規(guī)范制定、合成和鑒定技術(shù)提升、生產(chǎn)成本和零售價(jià)格降低、產(chǎn)能規(guī)模和市場份額提高等方面取得快速發(fā)展和明顯進(jìn)步，培育鉆石得到大眾認(rèn)可。2019年之后培育鉆石接受度已經(jīng)提高至較高水平，制造成本大幅下降，認(rèn)可度加速提升。2020年下游加工受疫情影響，培育鉆石的市場開拓過程受到干擾。隨著2023年疫情影響的逐步解除，行業(yè)將進(jìn)一步加速崛起。培育鉆石獲國內(nèi)外權(quán)威機(jī)構(gòu)背書，監(jiān)管介入保障行業(yè)規(guī)范。2018年7月，美國聯(lián)邦貿(mào)易委員會（FTC）修訂了鉆石的定義，刪去了“天然”的限定，將實(shí)驗(yàn)室培育鉆石納入鉆石大類；不推薦使用“合成鉆石”以免誤導(dǎo)消費(fèi)者培育鉆石不是真正的鉆石。同時(shí)，F(xiàn)TC也加大了對培育鉆石行業(yè)的監(jiān)管力度，要求鉆石公司必須說明鉆石是開采還是人工合成，禁止在人工合成的鉆石上使用已有天然鉆石的名稱或聲稱人工合成鉆石擁有與天然鉆石相同的物理特性，嚴(yán)格審核廣告文案中含有類似"環(huán)保"的詞匯，避免過分夸大培育鉆石。2019年7月，中國珠寶玉石首飾行業(yè)協(xié)會培育鉆石分會在鄭州成立，標(biāo)志著中國珠寶行業(yè)對培育鉆石的認(rèn)可。國內(nèi)外監(jiān)管措施的加強(qiáng)有助于進(jìn)一步規(guī)范培育鉆石行業(yè)，為行業(yè)構(gòu)建一條清晰的產(chǎn)業(yè)鏈，同時(shí)出清一批不規(guī)范的小企業(yè)，避免小企業(yè)將培育鉆石包裝成天然鉆石銷售。政府監(jiān)管的加強(qiáng)能整體促進(jìn)行業(yè)向好發(fā)展，成為珠寶首飾行業(yè)有益補(bǔ)充。國際權(quán)威機(jī)構(gòu)完善培育鉆石鑒定標(biāo)準(zhǔn)，保障行業(yè)良性發(fā)展。對于品質(zhì)接近的鉆石，消費(fèi)者無法通過肉眼進(jìn)行區(qū)分，同時(shí)為了避免消費(fèi)者買到莫桑石、鋯石等偽鉆石，需要權(quán)威鑒定機(jī)構(gòu)出具的鑒定報(bào)告了解所購買的鉆石品質(zhì)。目前國際上權(quán)威鑒定機(jī)構(gòu)IGI(國際寶石學(xué)院)、GIA(美國寶石學(xué)院)、HRD(比利時(shí)鉆石高階層議會)均提供培育鉆石的鑒定服務(wù)。三家鑒定機(jī)構(gòu)根據(jù)鉆石的顏色(color)、凈度(clarity)、切工(cut)及質(zhì)量(carat)四個(gè)方面進(jìn)行等級劃分，簡稱4C分級，并采用與天然鉆石一樣的標(biāo)準(zhǔn)對培育鉆石進(jìn)行4C屬性分級。為了保障消費(fèi)者的知情權(quán)，三家鑒定機(jī)構(gòu)均會在報(bào)告中標(biāo)注“LABORATORYGROWNDIAMOND(培育鉆石)”并注明培育鉆石的生長方法和鉆石類型，同時(shí)會標(biāo)注是否經(jīng)過凈度后期處理。我國珠寶鑒定機(jī)構(gòu)認(rèn)可培育鉆石身份。2019年國家珠寶玉石質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（NGTC）發(fā)布并實(shí)施《合成鉆石鑒定與分級》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2020年NGTC發(fā)布《合成鉆石鑒定與品質(zhì)評價(jià)》代替2019年發(fā)布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將人工鉆石定名為“合成鉆石”或“實(shí)驗(yàn)室培育鉆石”，對應(yīng)的英文名稱為“SyntheticDiamond”和“Laboratory-grownDiamond”。2021年4月，NGTC推出實(shí)驗(yàn)室培育鉆石的鑒定和品質(zhì)分級業(yè)務(wù)，與現(xiàn)有天然鉆石分級證書內(nèi)容基本一致，僅在證書外觀顏色上有些差異。2021年7月，全國珠寶玉石標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會修改《珠寶玉石名稱》國家標(biāo)準(zhǔn)，增加“合成鉆石”又稱“培育鉆石”，為人工鉆石定名。國家鑒定機(jī)構(gòu)和國家標(biāo)準(zhǔn)委員會均認(rèn)可培育鉆石的市場地位，極大促進(jìn)了培育鉆石在珠寶行業(yè)開拓市場的力度。培育鉆石消費(fèi)者接受度迅速提升，固有觀點(diǎn)改變?nèi)孕钑r(shí)間。隨著各大廠商的長期宣傳和消費(fèi)者教育，消費(fèi)者對培育鉆石逐漸了解。2016年，消費(fèi)者對培育鉆石的認(rèn)知主要為“假”、“便宜”，到2020年消費(fèi)者對培育鉆石的接受度迅速提升，認(rèn)知也從偏負(fù)面轉(zhuǎn)向中性偏正面，“人工”、“綠色可持續(xù)”、“有吸引力”、“美麗”、“價(jià)格可接受”等印象也成為主流。受我國近20年來高等教育的不斷普及影響，中國消費(fèi)者購物消費(fèi)更加理性，對培育鉆石認(rèn)識更加全面。因此，從地域來看，相比美國消費(fèi)者，中國消費(fèi)者對培育鉆石這種科技新生事物接受度更高，對培育鉆石印象主要為“科技”、“人工”、“價(jià)格可承受”。目前我國培育鉆石滲透率比較低，但是隨著我國消費(fèi)者認(rèn)知度的不斷提升，未來培育鉆石行業(yè)滲透率有較大的提升空間。培育鉆石比天然鉆石更低碳環(huán)保。天然鉆石的勘探采掘會對環(huán)境造成各方面的影響，包括對地表的嚴(yán)重破壞，二氧化碳的排放以及水資源的大量消耗等。根據(jù)Frost&Sullivan發(fā)布的《毛坯金剛石生產(chǎn)的環(huán)境影響分析》，每開采1克拉天然鉆石產(chǎn)生57kg碳排放、42kg氧化亞氮、14kg二氧化硫，而合成1克拉培育鉆石僅產(chǎn)生0.028g碳排放、0.09mg氧化亞氮。天然鉆石的長期勘探采掘也會使大量土壤無法修復(fù)、長期不能耕種，而培育鉆石在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)，對環(huán)境的破壞近乎為零。2021年11月，國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，要求努力推動實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，建立清潔、低碳、高效、安全的現(xiàn)代化能源生產(chǎn)和消費(fèi)體系。在雙碳政策下，培育鉆石低排放、綠色環(huán)保的屬性符合國家產(chǎn)業(yè)政策，同時(shí)與年輕一代綠色消費(fèi)觀念契合，有助于培育鉆石行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。培育鉆石比天然鉆石成本更低，價(jià)格更具有競爭力。天然鉆石具有一定的稀缺性，勘探采掘難度大，總體成本高于培育鉆石，4C分級相同的培育鉆石與天然鉆石相比，在價(jià)格上更有競爭優(yōu)勢，未來發(fā)展?jié)摿Υ蟆?016年以來培育鉆石占天然鉆石零售價(jià)格比例不斷下降，已從2016年的80%下降到2020年的35%。批發(fā)價(jià)方面，2018年培育鉆石批發(fā)價(jià)格比例下降到20%此后保持穩(wěn)定。2018年在大克拉培育鉆石技術(shù)獲得突破后，生產(chǎn)成本得到進(jìn)一步下降。目前一克拉培育鉆石價(jià)格約為8000-15000元，品質(zhì)中等的裸鉆一克拉價(jià)格約為3-5萬元。培育鉆石的顏色可按需定制，比天然鉆石顏色更可控。晶體結(jié)構(gòu)完美的鉆石對可見光沒有吸收，呈無色透明。當(dāng)鉆石中存在晶格缺陷，這些缺陷能夠?qū)梢姽膺x擇性吸收，從而使得鉆石呈現(xiàn)美麗的顏色。天然鉆石形成過程復(fù)雜，且晶體形成后在地質(zhì)環(huán)境中經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)歷史，因此晶格缺陷非常復(fù)雜，顏色十分多樣。典型的彩色鉆石包括黃色、藍(lán)色、綠色、粉色、橙色、紅色等。然而由于需要特殊復(fù)雜的地質(zhì)條件等。天然彩色鉆石十分稀有，平均每一萬顆天然鉆石中有一顆彩鉆，價(jià)格相當(dāng)昂貴，尤其是粉色、藍(lán)色鉆石。目前彩色培育鉆石技術(shù)十分成熟，CVD法通過調(diào)整化學(xué)氣體人為摻雜雜質(zhì)元素就可以合成出黃色、橙黃色、藍(lán)色、綠色、棕粉色等各種顏色。通過人工處理技術(shù)對培育鉆石進(jìn)行輻照、多步驟處理也可以獲得各種彩色鉆石。相比天然彩鉆的稀少，彩色培育鉆石顏色更可控，成本更低。2.3.產(chǎn)業(yè)鏈呈微笑曲線，供給端和銷售端享高毛利率培育鉆石產(chǎn)業(yè)鏈按上中下游可劃分為上游毛坯鉆石生產(chǎn)，中游鉆石切割加工和下游品牌零售。其中上游毛坯鉆石生產(chǎn)主要以我國為主，目前技術(shù)比較成熟。中游印度負(fù)責(zé)90%以上鉆石切割加工，下游品牌端銷售以傳統(tǒng)珠寶鉆石品牌下的培育鉆石子品牌以及國產(chǎn)新銳培育鉆石品牌為主。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，上游制造商和品牌商享有較高利潤，毛利率約為60%-70%；中游加工環(huán)節(jié)利潤率較低，毛利率約為10%；下游品牌零售商銷售利潤較高，毛利率約為60%-70%，整體呈微笑曲線。上游看中國，中國制造公司提供50%以上培育鉆石產(chǎn)量。天然鉆石礦產(chǎn)資源屬于非可再生資源，全球天然鉆礦產(chǎn)資源儲量十分有限，鉆石開采權(quán)被幾家主要鉆石開采商高度壟斷。2018年全球前四大鉆石開采商及其主要產(chǎn)礦地分別為埃羅莎（ALROSA，俄羅斯）、戴比爾斯（DeBeers，博茨瓦納）、力拓（RioTinto，澳大利亞）和佩特拉鉆石（PetraDiamond，南非），上述四大巨頭包攬2018年全球近65%的天然毛坯鉆石產(chǎn)量，我國不具有話語權(quán)。與天然鉆石被國外壟斷不同，我國在培育鉆石領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢。根據(jù)貝恩數(shù)據(jù)，2020年全球共生產(chǎn)700萬克拉培育鉆石，其中中國產(chǎn)能達(dá)350萬克拉，與全球其他地區(qū)產(chǎn)能總和相當(dāng)，占比約50%。其次是印度、美國、新加坡，產(chǎn)能分別達(dá)150萬克拉、100萬克拉、100萬克拉，合計(jì)占比超過45%。其余產(chǎn)能主要分布在歐洲、中東、俄羅斯等地，占比不超過10%。從制備方法上來看，HTHP和CVD培育鉆石產(chǎn)量各占50%，我國和俄羅斯以HTHP法為主，其中我國占有HTHP培育鉆石產(chǎn)量的90%。印度、美國、歐洲、新加坡主要以CVD法為主。中國看河南，河南形成培育鉆石產(chǎn)業(yè)集群，競爭格局穩(wěn)定。河南省是我國重要的培育鉆石生產(chǎn)集聚地，2021年，河南單晶超過160億克拉，基本上占全球的80%；金剛石微粉30億克拉，立方氮化硼6億克拉，培育鉆石300萬克拉。截至2021年底，河南超硬材料規(guī)上企業(yè)超過300家，行業(yè)規(guī)模約400億元，其中銷售過億元的企業(yè)在30家左右。鄭州市、許昌市、南陽市、商丘市等地形成了一個(gè)集人造金剛石產(chǎn)品研發(fā)、大規(guī)模生產(chǎn)和銷售于一體的金剛石產(chǎn)業(yè)集群，涌現(xiàn)出中南鉆石、黃河旋風(fēng)、力量鉆石、惠豐鉆石、聯(lián)合精密等一批知名的金剛石生產(chǎn)企業(yè)，河南省人造金剛石產(chǎn)業(yè)鏈完整、配套齊全，具有明顯的地域優(yōu)勢。中游看印度，印度為主要鉆石打磨加工市場。鉆石加工需要根據(jù)不同的需求打磨加工成不同形狀，因此難以實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)，需要有經(jīng)驗(yàn)人員進(jìn)行切削打磨，人工成本較高，屬于勞動力密集型行業(yè)。由于印度人力成本較低，且進(jìn)入加工行業(yè)較早，成為了全球鉆石加工中心，90%以上的培育鉆都會被運(yùn)到印度進(jìn)行集中加工。因此印度鉆石的進(jìn)出口數(shù)據(jù)能夠一定程度的反應(yīng)全球培育鉆石毛坯和裸鉆的需求。根據(jù)GJEPC統(tǒng)計(jì)，2022年4月-2023年1月，印度培育鉆石原石進(jìn)口金額為10.95億美元，同比增長7.46%；印度培育鉆石出口金額為14.33億美元，同比增長37.13%。2023年1月印度培育鉆石出口滲透率為7.1%，同比提升1.2pct，培育鉆石市場整體仍處于高景氣狀態(tài)。下游看美國，美國是全球最大的培育鉆石消費(fèi)市場。培育鉆石產(chǎn)業(yè)鏈下游主要為各零售品牌和相關(guān)配套服務(wù)。自2017年5月，施華洛世奇旗下培育鉆石子品牌Diama在北美地區(qū)開售后，包括全球最大鉆石生產(chǎn)商DeBeers、美國最大珠寶零售商Signet、Rosyblue等國際知名廠商紛紛開展培育鉆石業(yè)務(wù)。根據(jù)貝恩數(shù)據(jù)，美國市場培育鉆石銷量全球占比80%，是全球最大的培育鉆石消費(fèi)市場。中國銷售市場占比約為10%，與美國相比差距較大，但同時(shí)也意味著未來有很大的市場潛力。2.4.培育鉆石滲透率低，增長潛力大國民經(jīng)濟(jì)增長帶動鉆石需求。21世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，人民生活水平進(jìn)一步提高。隨著2001至2022年期間經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，我國城鎮(zhèn)居民的人均可支配收入由約6824.元增至49283元，年均復(fù)合增長率約為9.87%。我國城鎮(zhèn)地區(qū)的年人均消費(fèi)支出由2001年的5309元增至2022年的24538元，年均復(fù)合增長率約為7.56%。我國社會消費(fèi)品零售總額由2001年的4.31萬億元增長至2022年的43.97萬億元，年復(fù)合增長率約為11.69%。人均可支配收入提高將加大居民對消費(fèi)品的需求。中國鉆石市場占國內(nèi)珠寶市場比重低，未來提升空間廣闊。2021年中國鉆石市場占國內(nèi)珠寶市場的比重13%。2019年全球鉆石市場占珠寶市場的平均比重是26%，第一大鉆石市場美國的比重是56%。相比而言，中國雖然目前已經(jīng)是全球第二大鉆石市場，但鉆石在珠寶市場中的占比僅為全球平均水平的一半。未來隨著經(jīng)濟(jì)全球化的深入推進(jìn)，中西文化交融包括婚戒文化的普及，以及年輕一代對鉆石首飾的消費(fèi)偏好不斷提高，中國鉆石市場在珠寶市場中的占比會逐步提升。培育鉆石滲透率低，未來增長潛力大。2021年全球培育鉆石產(chǎn)量為900萬克拉，天然鉆石產(chǎn)量為1.16億克拉，培育鉆石產(chǎn)量滲透率僅為7%；從產(chǎn)值上看，2021年全球鉆石消費(fèi)為840億美元，培育鉆石珠寶消費(fèi)為44億美元，產(chǎn)值滲透率為8%。假設(shè)培育鉆石毛坯單價(jià)為750元/克拉，中國培育鉆石毛坯市場份額為60%，經(jīng)測算，至2025年中國培育鉆石毛坯市場規(guī)模有望達(dá)到127億元。3.投資分析目前全球超硬材料市場主要由我國主導(dǎo)，人造金剛石產(chǎn)量占全球的95%以上，立方氮化硼占全球市場的70%。我國超硬材料市場整體達(dá)到了國際先進(jìn)水平。超硬材料被廣泛應(yīng)用于建材石材、裝備制造、汽車制造、家用電器、清潔能源、勘探采掘、消費(fèi)電子、半導(dǎo)體等領(lǐng)域。隨著智能制造國家戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，新型難加工材料不斷涌現(xiàn)、綠色制造領(lǐng)域的新要求、光伏和新能源汽車等新興產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位越來越重要，下游行業(yè)的上述變化對加工工具和功能性元器件的性能和品質(zhì)提出了更高的要求，人造金剛石及其制品的極端性能契合上述生產(chǎn)要求和市場需求，市場空間廣闊。培育鉆石作為全球鉆石消費(fèi)的新興選擇。培育鉆石具有低價(jià)格、真鉆石、環(huán)保性、新消費(fèi)等競爭優(yōu)勢，預(yù)計(jì)2025年全球培育鉆石原石增至313億元，年復(fù)合增速35%。培育鉆石的市場關(guān)注度和市場需求顯著提升，已成為超硬材料行業(yè)最重要的發(fā)展方向之一。我國培育鉆石需求尚處于初期階段，隨著消費(fèi)者認(rèn)知度的不斷提升，在天然鉆石供給不斷萎縮、全球鉆石需求不斷上升的趨勢下，我國培育鉆石滲透率將會進(jìn)一步提升，成為超硬材料行業(yè)下一個(gè)增長點(diǎn)。3.1.中兵紅箭公司是全球最大人造金剛石生產(chǎn)商、兵器工業(yè)集團(tuán)智能彈藥上市平臺。公司前身是成都配件廠，始建于1965年，主業(yè)為內(nèi)燃機(jī)配件；1989年經(jīng)股份制試點(diǎn)后正式改組為“成都動力配件股份有限公司”，并于1993年深交所上市，實(shí)控人系成都市國資委，經(jīng)多次定向和公開配售新股，更名為“成都銀河動力股份有限公司”；2010年銀河長沙高科技和湖南新興科技將其持有的29.95%的國有股無償劃給兵器工業(yè)集團(tuán)控制的3家子公司，控股股東變?yōu)榻霞瘓F(tuán)，并更名“江南紅箭”。2013年，公司定增收購中南鉆石100%股權(quán)，主業(yè)添加人造金剛石，控股股東變更為豫西集團(tuán)；2015年，公司收購兵器工業(yè)集團(tuán)旗下6家企業(yè)（包括紅陽機(jī)電、北方向東、北方紅宇、紅宇專汽、北方濱海、江機(jī)特種），打造兵器工業(yè)集團(tuán)旗下智能彈藥平臺，2017年公司正式更名為“中兵紅箭股份有限公司”。中國兵器工業(yè)集團(tuán)通過控股其直屬企業(yè)豫西工業(yè)集團(tuán)、中兵投資管理、山東特種工業(yè)集團(tuán)、江南工業(yè)集團(tuán)，間接持有中兵紅箭39.96%股權(quán)，成為公司實(shí)際控制人。目前公司主營業(yè)務(wù)包括特種裝備、超硬材料和專用車及汽車零部件業(yè)務(wù)。其中，特種裝備業(yè)務(wù)涉及智能彈藥等軍用機(jī)電的生產(chǎn)和銷售。超硬材料業(yè)務(wù)為工業(yè)金剛石、培育金剛石、立方氮化硼和高純石墨及制品的生產(chǎn)與銷售。專用車及汽車零部件業(yè)務(wù)包括專用車、內(nèi)燃機(jī)配件、車底盤結(jié)構(gòu)件及其他配件的生產(chǎn)與銷售。公司業(yè)務(wù)橫跨三個(gè)領(lǐng)域，產(chǎn)品布局四大品類。公司產(chǎn)品主要應(yīng)用于超硬材料類、汽車類、特種裝備類三大領(lǐng)域，22H1超硬材料類占比50.06%、特種裝備類占比41.79%、汽車制造類占比8.15%，超硬材料類占比有上升趨勢。公司產(chǎn)品主要應(yīng)用于超硬材料及其制品、專用汽車、汽車零部件和特種裝備四大類，22H1超硬材料及其制品占比50.06%、專用汽車占比3.8%、汽車零部件占比4.35%、特種裝備占比41.79%。公司營收穩(wěn)健增長，毛利率改善明顯。2017-2021年公司營業(yè)收入穩(wěn)健增長，由47.75億元增長至75.14億元，期間CAGR為14.90%。2022年上半年，公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)總收入32.03億元，同比增長11.19%；從收入結(jié)構(gòu)上看，特種裝備營業(yè)收入13.39億元，超硬材料營業(yè)收入16.03億元，分別占營業(yè)收入的比重分別為41.79%和50.06%，是公司主要收入來源；歸屬于上市公司股東的凈利潤6.79億元，同比增長114.61%；2018-2021年?duì)I業(yè)收入和歸母凈利潤復(fù)合增速分別為14.9%、15.18%；2022年前三季度公司銷售毛利率33.30%、銷售凈利率18.32%，近三年公司毛利率改善明顯。從利潤結(jié)構(gòu)上來看，超硬材料業(yè)務(wù)毛利率為54.73%，遠(yuǎn)高于特種裝備業(yè)務(wù)毛利率20.64%，是公司主要盈利來源。公司超硬材料規(guī)模屬于行業(yè)第一梯隊(duì)，培育鉆石技術(shù)優(yōu)勢顯著。公司超硬材料業(yè)務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋“原料制備-芯柱制備-合成塊組裝-壓機(jī)合成-制品生產(chǎn)”全流程，保證了供應(yīng)鏈的完善，降低生產(chǎn)成本，提高競爭力。2022年上半年，公司超硬材料收入16.03億元，收入規(guī)模穩(wěn)居行業(yè)第一。中兵紅箭突破了CVD法規(guī)?；a(chǎn)寶石級大顆粒培育鉆石技術(shù)，打破了國外公司壟斷，相對與國內(nèi)同行業(yè)具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢。長期來看，CVD法有望在培育鉆石產(chǎn)品放量，促進(jìn)公司業(yè)績持續(xù)增長。公司軍工業(yè)務(wù)需求空間廣闊，盈利能力有望進(jìn)一步改善。公司軍工業(yè)務(wù)定位于智能彈藥研發(fā)制造，具備國家多個(gè)重點(diǎn)型號產(chǎn)品的研發(fā)和批量生產(chǎn)能力?！笆奈濉币?guī)劃建議明確提出，要加速武器裝備升級換代和智能化武器裝備發(fā)展，加強(qiáng)高技術(shù)、新概念武器裝備建設(shè)，提升武器裝備現(xiàn)代化水平，加速邁入世界先進(jìn)行列。隨著我國國防支出的逐步增加，軍隊(duì)武器升級換代需求提升，智能彈藥未來發(fā)展空間廣闊。3.2.力量鉆石深耕人造金剛石領(lǐng)域十余年，三大主營業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展。2010年力量鉆石成立，2021年在創(chuàng)業(yè)板上市。公司主營業(yè)務(wù)為人造金剛石材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，包括金剛石單晶、金剛石微粉和培育鉆石三大類，公司是國內(nèi)先進(jìn)的人造金剛石產(chǎn)品供應(yīng)商。金剛石單晶和金剛石微粉主要用于制作鋸、切、磨、鉆等各類超硬材料制品和工具，其終端應(yīng)用領(lǐng)域廣泛覆蓋建材石材、勘探采掘、機(jī)械加工、清潔能源、消費(fèi)電子、半導(dǎo)體等行業(yè)。培育鉆石產(chǎn)品主要用于制作鉆戒、項(xiàng)鏈、耳飾、手鏈及其他輕奢飾品。產(chǎn)品布局三大品類，境外業(yè)務(wù)占比提升明顯。公司產(chǎn)品覆蓋培育鉆石、金剛石微粉、金剛石單晶三大品類。22年公司主營業(yè)務(wù)中培育鉆石占比42.89%，金剛石微粉占比34.89%，金剛石單晶占比19.24%。公司培育鉆石和金剛石微粉業(yè)務(wù)營收占比穩(wěn)步提升，分別從2021年的39.57%和31.25%提升至2022年的42.89%和34.89%。22年公司以境內(nèi)收入為主，占比68.51%。公司境外收入占比從2021年的13.91%提升至31.49%，占比顯著提升。公司營收高速增長，原材料和銷售價(jià)格帶來毛利率小幅波動。受益于人造金剛石產(chǎn)能陸續(xù)落地，產(chǎn)量快速增長，2022年公司營業(yè)收入為9.06億元，同比增長81.85%；歸母凈利潤為4.60億元，同比增長92.12%；2018-2022年?duì)I業(yè)收入和歸母凈利潤復(fù)合增速分別為45.24%和58.93%。2022年公司銷售毛利率為63.29%（-0.78pct）、銷售凈利率50.78%（+2.71pct），原材料和產(chǎn)品主要銷售價(jià)格的變化帶來毛利率的小幅波動。公司募投資金擴(kuò)張產(chǎn)能，新項(xiàng)目陸續(xù)投產(chǎn)，市占率和競爭力有望持續(xù)提升。受益于制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級以及鉆石消費(fèi)市場不斷發(fā)展，金剛石單晶、金剛石微粉和培育鉆石市場需求持續(xù)擴(kuò)大。公司2022年人造金剛石產(chǎn)量為19.97億克拉，同比增長42.49%；人造金剛石銷售量19.17億克拉，同比增長49.82%。截至2022年末，公司對募集資金項(xiàng)目累計(jì)投入5.6億元，其中自有資金投入2.44億元，募集資金總額約為41.64億元。2023年公司將全力保障力量二期金剛石智能工廠和商丘力量等項(xiàng)目快速投產(chǎn)，擴(kuò)大產(chǎn)能規(guī)模，滿足市場對培育鉆石的旺盛需求。預(yù)計(jì)募投項(xiàng)目投產(chǎn)后，培育鉆石產(chǎn)能新增277.20萬克拉/年，金剛石單晶產(chǎn)能新增15.07億克拉/年，隨著公司產(chǎn)能不斷提升，公司市占率有望繼續(xù)提升，鞏固公司市場競爭力。公司設(shè)立下游品牌零售端公司，加速全產(chǎn)業(yè)鏈布局。在下游品牌零售端，公司也逐步開始布局，2022年8月，公司與上市公司潮宏基簽訂合作協(xié)議，共同創(chuàng)建并運(yùn)營培育鉆石飾品品牌，成立生而閃耀（深圳）有限公司。同時(shí)成立全資孫公司LiliangDiamondNewYorkCo.,Ltd，主要負(fù)責(zé)美國業(yè)務(wù)的拓展。2023年3月公司擬設(shè)立全資子公司力量鉆石鄭州有限公司，經(jīng)營范圍包括技術(shù)服務(wù)、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢、技術(shù)交流、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)推廣、非金屬礦物制品制造、非金屬礦及制品銷售、貨物進(jìn)出口。設(shè)立子公司和孫公司能夠滿足公司快速發(fā)展和業(yè)績持續(xù)增長的需求，進(jìn)一步加速和完善公司全產(chǎn)業(yè)鏈布局，提高公司核心競爭力。3.3.四方達(dá)復(fù)合超硬材料龍頭，布局CVD培育鉆石。公司主要從事復(fù)合超硬材料及其相關(guān)制品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，主營產(chǎn)品為人造聚晶金剛石燒結(jié)體、人造金剛石復(fù)合片、立方氮化硼燒結(jié)體、立方氮化硼復(fù)合片、人造金剛石制品及立方氮化硼制品，應(yīng)用于資源開采/工程施工領(lǐng)域和精密加工領(lǐng)域，覆蓋了石油鉆探及礦山開采、汽車零部件、裝備制造、航空航天、軌道交通、石材、建筑、電子信息等高端采掘與先進(jìn)制造等下游行業(yè)。公司通過與鄭州大學(xué)開展校企合作、增資收購CVD廠商等方式，積極布局CVD培育鉆石業(yè)務(wù)，是目前CVD法人造金剛石技術(shù)儲備最先進(jìn)、擴(kuò)產(chǎn)力度最大、產(chǎn)品質(zhì)量最高公司之一。產(chǎn)品布局兩大品類，境內(nèi)外業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展。公司產(chǎn)品覆蓋煤田礦山開采和精密加工用復(fù)合超硬材料兩大品類。22H1公司主營業(yè)務(wù)中煤田礦山開采用復(fù)合超硬材料占比57.94%，精密加工用復(fù)合超硬材料占比34.97%。從境內(nèi)外收入上來看，公司近兩年境內(nèi)外業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展，以境內(nèi)收入為主。22H1境內(nèi)收入占比68.51%，境外收入占比31.49%。公司業(yè)績高速增長，盈利能力穩(wěn)步提升。受益于油氣開采行業(yè)復(fù)蘇和國內(nèi)制造業(yè)升級及超硬刀具進(jìn)口替代機(jī)遇，公司營業(yè)收入和利潤快速增長。2022年前三季度，公司營業(yè)收入為3.94億元，同比增長26.60%；歸母凈利潤為1.29億元，同比增長83.01%；2018-2022年歸母凈利潤復(fù)合增速為18.94%。2022年前三季度公司銷售毛利率為54.99%（+0.5pct）、銷售凈利率31.5%（+8.77pct），公司通過優(yōu)化費(fèi)控能力，降低管理費(fèi)用，穩(wěn)步提升盈利能力。布局CVD全產(chǎn)業(yè)鏈，加速產(chǎn)能落地。上游研發(fā)制造方面，2021年公司與鄭州大學(xué)簽訂合作協(xié)議，受讓鄭州大學(xué)擁有的部分CVD金剛石制備技術(shù)及金剛石功能性應(yīng)用技術(shù)，并開展MPCVD合成金剛石及其半導(dǎo)體器件研究項(xiàng)目。2022年5月，公司以增資方式收購天璇半導(dǎo)體，從而實(shí)現(xiàn)對CVD金剛石業(yè)務(wù)的覆蓋。天璇半導(dǎo)體主要業(yè)務(wù)規(guī)劃為開發(fā)MPCVD設(shè)備、MPCVD金剛石生長工藝等，批量制備高品質(zhì)大尺寸超純CVD金剛石，并面向半導(dǎo)體及功率器件、珠寶首飾、精密刀具、光學(xué)窗口、芯片熱沉等高端先進(jìn)制造業(yè)及消費(fèi)領(lǐng)域開展產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。天璇半導(dǎo)體首期100臺設(shè)備10萬克拉培育鉆石產(chǎn)線已進(jìn)入調(diào)試、運(yùn)行階段，二期10萬克拉培育鉆石產(chǎn)線建設(shè)啟動，加速產(chǎn)能落地。下游零售方面，天璇半導(dǎo)體與海南珠寶簽署《戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，深化培育鉆石設(shè)計(jì)、營銷、切磨等業(yè)務(wù)領(lǐng)域合作，逐步實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈布局。美方337調(diào)查終勝訴，進(jìn)一步掃除出口限制。2020年，美國國際貿(mào)易委員會（ITC委員會）決定對聚晶金剛石復(fù)合片及其下游產(chǎn)品發(fā)起337調(diào)查。該調(diào)查由美國合成公司向ITC委員會提出，指控對美出口、在美進(jìn)口或在美銷售的上述產(chǎn)品侵犯其專利權(quán)。公司積極應(yīng)對，2022年10月，ITC委員會發(fā)布最終裁定，認(rèn)定美國合成公司主張的三項(xiàng)專利權(quán)無效，并終止337調(diào)查。337調(diào)查勝訴，進(jìn)一步掃除了出口限制因素，為北美市場開拓建立了合規(guī)基礎(chǔ)。勘探采掘行業(yè)的周期性復(fù)