图表：人造金刚石行业产业链分析
资料来源：中经百汇研究中心
1、上游：原材料及设备
工业金刚石产业链上游主要是原材料和加工设备。我国自2001年突破工业金刚石关键粉末触媒技术后，工业金刚石行业得到了快速发展，在以河南省为核心的多家工业金刚石企业，技术先进、产能充足、产业链配套齐全，已形成研发、生产一体化的超硬材料产业集群，根据超硬材料网数据显示，我国目前行业存量压机1-1.2万台，其中用于工业金刚石7000-9000台。据中国机床工具工业协会统计，我国占据全球工业金刚石单晶+微粉制造的大多数市场，我国人造金刚石单晶和金刚石线锯的产量已占世界总产量超过90%，金刚石锯片、磨块、薄壁钻等先进工具也已占全球总产量的60%以上，并不断在机械加工、半导体、国防科技等方面取得新突破。
2、中游：人造钻石及加工
人造钻石主要包括金刚石单晶、金刚石微粉和培育钻石三类产品，其中单晶根据粒度范围及形态不同分为磨削级单晶（60/70目以细）、锯切级单晶（60/70目以粗，20/25目以细）和大单晶（20/25目以粗），分别用于各类型超硬刀具；金刚石微粉根据粗端粒径不同，主要用于制作研磨膏和研磨液或砂轮等磨削工具；培育钻石为0.1克拉以上的毛坯钻石，用于制作各类首饰及消费品。
我国已经成为全球主要的人造金刚石生产地，2023年中国人造金刚石产量192亿克拉，销量161亿克拉，其中河南省是人造金刚石产业的主要聚集地，省内金刚石微粉、复合超硬材料、培育钻石产量均占全国的80%左右。2021年，河南单晶超过160亿克拉；金刚石微粉30亿克拉，立方氮化硼6亿克拉，培育钻石300万克拉。截至2021年底，河南超硬材料规上企业超过300家，行业规模约400亿元，其中销售过亿元的企业在30家左右。郑州市、许昌市、南阳市、商丘市等地形成了一个集人造金刚石产品研发、大规模生产和销售于一体的金刚石产业集群，涌现出中南钻石、黄河旋风、力量钻石、惠丰钻石、联合精密等一批知名的金刚石生产企业，河南省人造金刚石产业链完整、配套齐全，具有明显的地域优势。
消费级培育钻石方面，印度为主要的加工中心。由于工艺品的需求多样化难以实现自动化生产，切削打磨及加工主要依赖人工，属于劳动力密集型行业。由于印度人力成本较低，且进入加工行业较早，90%以上的培育钻都会被运到印度进行集中加工。因此印度钻石的进出口数据能够一定程度的反应全球培育钻石毛坯和裸钻的需求。
3、下游：主要应用
（1）工业金刚石。工业金刚石包括金刚石单晶和金刚石微粉，作为工业耗材，主要用于生产锯、切、磨、钻、抛光等加工工具，应用领域十分广泛。金刚石单晶分为锯切级单晶、磨削级单晶和大单晶，主要用于磨削工具、锯切工具、钻头、修整器等的制作。金刚石微粉主要分为研磨用微粉和线锯用微粉的制作，主要用于研磨膏、研磨液、金刚石线锯、砂轮、复合片钻头等的制作。
工业金刚石早期由欧美等国家垄断，产品价格居高不下，可达100美元/克拉；我国于20010年之后通过自主研发突破了关键粉末触媒技术，开启了人造金刚石快速发展道路，在河南，多家工业金刚石企业，技术先进、产能充足、产业链配套齐全，已形成研发、生产一体化的超硬材料产业集群，产品因产量大幅提升价格快速下降，2015年前后跌至0.1元/克拉，多家工业金刚石企业迎来“至暗时刻”；2020年我国工业金刚石总产量200亿克拉（工业金刚石单晶+金刚石微粉+金刚石复合片），其中工业金刚石单晶+微粉145亿克拉，垄断全球95%工业金刚石原料市场份额。2020年起，受光伏、消费电子、新能源汽车制造等高端制造领域快速增长需求，以及培育钻石对工业金刚石带来的产能挤压，工业金刚石供不应求产品价格上涨，后续有望维持高位甚至进一步上升。
随着矿产开采数量和深度增加，也带动金刚石单晶在勘探采掘领域需求提升。随着世界经济的发展与地缘局势的变化，全球对矿产资源的需求日益提升。伴随着我国现代化进程的不断加快，对矿产资源的进口与消耗量也稳步增长，中国是过去十年全球石油需求的主要推动者，2022年我国进口原油5.08亿吨，进口天然气1.09亿吨。目前，我国浅部地层的矿产资源已基本开采殆尽，需采掘更多的原矿量以保持产量稳步增长，深部找矿和采掘已成为我国采矿事业发展方向。金刚石单晶相比于其他硬质合金，金刚石单晶更能适应深孔要求且在坚硬岩层中具有优良的钻进效果。随着勘探深度的增加，金刚石单晶钻进的经济性优势更加明显，金刚石单晶未来在深部采矿中具有良好的应用前景，矿产采掘力度的加大也将进一步增加金刚石单晶及其工具制品的需求。
工业金刚石终端应用仍以传统建筑石材切割为主，机械、电子板块增幅快（包含光伏切割、消费电子切割），未来有望成为工业金刚石需求重要增长领域；资源开采、地质钻探主要使用工业金刚石与硬质合金构成的复合片，此外，工业金刚石需求也会随油田、矿山开采市场增长。
（2）消费级钻石。早期人造钻石在硬度、热导率等属性上达到了天然钻石的标准，但在色泽、纯度、体积上仍有差距，随着合成工艺不断改进，宝石级大单晶技术获得突破，当前培育钻石与天然钻石在物理、化学和光学性质上都已达到一致，人工已可以合成30克拉的无色钻石，人工钻石也从工业品市场逐渐走向消费品市场。
（3）半导体等新兴应用领域。多晶、单晶金刚石均可作为半导体材料。其中多晶金刚石的制备成本优势更加明显，单晶金刚石的光学、电学性能更加优异。近30年来MPCVD多晶金刚石膜作为热沉应用于半导体器件领域的研究从未间断，目前英寸级Si基多晶金刚石膜应用于HEMTs器件中，器件的RF功率密度得到有效提高，达到23W/mm以上。当前，制备出的热沉级多晶金刚石膜的尺寸可达到8英寸，随着MPCVD技术的改善升级有望与现存的8英寸半导体晶圆制造产线兼容，最终实现多晶金刚石热沉材料在半导体材料产业的规模化应用推广。与多晶金刚石相比，无晶界制约的单晶金刚石（SCD）的光学、电学性能更加优异，在量子通信／计算辐射探测器、冷阴极场发射显示器、半导体激光器、超级计算机CPU芯片多维集成电路及军用大功率雷达微波行波管导热支撑杆等前沿科技领域的应用效果突出，而制备出大尺寸高质量的SCD是前提。
在碳达峰、碳中和背景下，光伏增速有望得到维持，支撑光伏用金刚石微粉需求持续增长。光伏发电和LED照明所用单晶硅、多晶硅、蓝宝石以及其他光电磁材料的加工均需使用金刚石工具。根据碳达峰要求，到2030年，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。截至2022年，我国风电、太阳能发电总装机量为7.63亿千瓦，未来7年市场规模需要扩大60%才可达到目标要求。清洁能源下游应用领域发展确定性高，带动线锯用金刚石微粉需求扩增。根据CPIA测算，2023-2025全球光伏新增装机规模分别为248、273、300GW，按照每片硅片（约4W）需耗用电镀金刚石线1.5m测算，2025年全球硅片需求将达750亿片，金刚线需求将达11250万千米。按照每千米金刚石线耗用7.14克拉金刚石微粉计算，光伏金刚线用金刚石微粉量将从2022年的4.69亿克拉增长到2025年的8.03亿克拉，未来市场空间广阔。
第三代半导体快速发展带动金刚石微粉需求不断增长。碳化硅作为第三代半导体材料努氏硬度达到了30Gpa，相较第二代半导体材料砷化镓（努氏硬度7Gpa）加工难度大，因此在碳化硅晶体切割、晶片研磨、晶片抛光等几个生产环节均需使用金刚石微粉或相关产品进行加工。国家十四五规划提出，要推进碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体材料的发展；长三角区域一体化发展规划提出，要加快培育布局第三代半导体等未来产业。
金刚石产业链中，上游参与主体主要涉及合金、石墨、预合金粉及叶腊石供应企业；中游企业主要涉及人造金刚石单晶的合成、PDC聚晶复合片（包括微粉）及聚晶的生产；下游是各种各样金刚石刀具、钻头、磨具、线锯、锯片、拉丝模等金刚石工具生产企业。
图表：中国人造金刚石产业链生态图谱
资料来源：中经百汇研究中心
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