浙商国防 邱世梁||王华君【四方达】深度：CVD培育钻石未来之星；复合超硬材料驶入快车道

作者：邱世梁、王华君

联系人：王洁若

来源：浙商机械国防团队报告

浙商机械国防团队：致力于做深、做好研究！

如您认可我们的研究，恳请在打分派点上酌情支持！非常感谢！

投资要点

复合超硬材料龙头，主营石油复合片+超硬刀具，CVD培育钻石未来之星

公司是我国复合超硬材料行业龙头，是我国目前CVD法人造金刚石技术储备最先进、扩产力度最大、产品质量最高公司之一，未来随自主研发生产CVD 设备产能放量，有望受益于培育钻石行业旺盛需求，实现快速发展。公司2021年实现营收4.2亿元，同比增长31%，归母净利润0.9亿元，同比增长22%；公司主营资源开采/工程施工类超硬复合片（主要用于石油钻探）收入占比56%，毛利率61%；超硬刀具收入占比38%，毛利率38%。

培育钻石原石：至2025年需求复合增速35%；公司拥CVD核心技术将放量

行业低渗透高增长：2021年培育钻石产量渗透率约7%，产值渗透率5%；2019-2021年印度培育钻石原石进口额复合增速为107%，2022年Q1同比增长105%，未来成长空间大；低价格、真钻石、环保性、新消费，共促培育钻石需求崛起，预计至2025年全球培育钻石原石需求从143亿提升至313亿，复合增速35%；公司自主掌握CVD设备制造及培育钻石生产技术，积极扩产培育钻石，长期布局三代半导体等高端工业金刚石领域。参股公司天璇半导体（实控人方海江间接持股43%）目前规划MPCVD产能100台左右，未来有望大幅扩产培育钻石。

石油复合片：油服回暖，进口替代+大客户战略，至2025年复合增速15%

公司超硬材料复合片超80%为石油/天然气钻探钻头使用，2020受疫情影响全球钻井数量下跌，公司产品随下游需求下降，2019-2021年复合增速为负；近些年随（1）油服市场回暖，（2）配套PDC钻头成主流应用，（3）政策红利促进口替代占比提升，预计至2025年行业规模累计超250亿，复合增速为15%；公司产品技术壁垒高，打破垄断快速发展，通过国内市场抢占进口品份额，国外市场深度绑定大客户，业务有望再创新高。

超硬刀具：“进口替代+合金替代”，高端制造促需求快速增长

公司超硬刀具主要应用于高端制造机床，2019-2021复合增速16%,未来需求随（1）高端制造需求增加促机床数量增加+开工率提升，机床升级+老旧替换共促行业进入上行周期，（2）超硬刀具取代硬质合金刀具成精细化发展趋势，（3）“汽车+N”市场驱动超硬刀具行业强势扩张，公司进口替代+合金替代+品类扩张+开拓新客户新市场，有望优先受益行业爆发增长，预计未来三年复合增速38%。

盈利预测及估值

预计公司2022-2024年归母净利润1.4/2.1/2.7亿，同比增长55%、46%、28%，复合增速为42%，PE为40/28/22倍。首次覆盖，给予“买入”评级。

风险提示

原材料价格波动、培育钻石竞争格局变化的风险。

投资案件

盈利预测、估值与目标价、评级

预计公司2022-2024年归母净利润1.4/2.1/2.7亿，增速分别为55%、46%、28%，复合增速42%，PE为40/28/22倍。首次覆盖，给予买入评级。

关键假设、驱动因素与主要预测

1）低价格+消费理念变革促培育钻石行业崛起：天然钻石不断减产，其高人工成本及环境污染成本对后续持续开采产生较大负面影响；随着人均可支配收入的提高、钻石价值认知和购买偏好形成，千禧一代+Z世代逐步成长为钻石消费主力，他们对钻石饰品的日常化需求、悦己需求等更能代表钻石珠宝消费的趋势，催生珠宝首饰市场蓬勃发展。

2）“进口替代+合金替代”促超硬刀具需求上涨：随着全球高端制造业不断扩张，高端机床数量增加+开工率明显提升，刀具作为机床核心零部件需求同步上涨；因超硬刀具具备更优异物理性质，未来替代现有主流硬质合金刀具将成趋势。受益我国汽车等高端制造市场发展及国产替代需求，超硬刀具应用提升空间大（现在14%市占率）。公司深耕布局超硬刀具行业多年，龙头企业有望优先受益。

我们与市场的观点的差异

1）市场担心培育钻石下游需求不足。

我们认为：（1）低价格、真钻石、环保性、新消费，共促培育钻石需求快速崛起；（2）全球珠宝零售触底反弹，天然钻石供给受限，为培育钻石提供替代空间（3）新兴市场消费潜力大，欧亚未来或最大潜在市场。预计2022-2025年全球培育钻石首饰销售渗透率从8%提升至16%，则全球培育钻石原石需求从143亿提升至313亿，复合增速35%。

2）市场担心公司CVD法产品放量不及预期。

我们认为：CVD法制造培育钻石原石约占全球市场份额50%-60%，其中我国主要为高温高压法（占我国培育钻石原石制造90%），CVD法技术在我国较不成熟；公司是我国目前CVD法人造金刚石技术储备最先进、扩产力度最大、产品质量最高公司之一，相较于高温高压法具有颗粒大、净度高等优势。公司现阶段已能生产大颗粒高品级培育钻石原石，因具备设备自主研发、设计及制造能力，扩产瓶颈较少速度较同类CVD法企业更快，预计公司产能可以快速有效扩张。

股价上涨的催化因素

培育钻石需求大幅提升；公司扩产节奏超预期；超硬刀具、石油复合片收入超预期。

投资风险

培育钻石竞争格局和盈利能力变化风险、高端制造行业需求不及预期导致超硬刀具需求低迷风险。

正文

1. 复合超硬材料龙头，CVD法培育钻石可期

1.1. 复合超硬材料及工具制品双轮驱动，CVD法人造金刚石快速上量

公司是我国复合超硬材料及工具制品龙头供应商之一，是我国CVD法培育钻石技术重点研发单位，未来有望受复合超硬材料产品+培育钻石双轮驱动。公司主营工程施工用金刚石复合片（2021收入占比56%），2021年受益于油服市场回暖同比增长21%；主营精密加工用超硬刀具（2021收入占比38%），近三年收入复合增速16%。公司是我国目前CVD法人造金刚石技术储备最先进、扩产力度最大、产品质量最高公司之一，未来随产能放量，公司有望充分受益于培育钻石行业旺盛需求高景气发展。

石油钻探复合片+超硬刀具双轮驱动。公司工程施工用金刚石复合片2021年实现营收2.4亿元，同比增长21%，毛利率61%，其中石油/天然气市场营收占80%以上；超硬刀具业务受益于我国高端制造升级快速放量，近三年收入复合增速16%，毛利率38%，受益于前期超硬刀具业务合理布局，公司近三年超硬刀具营收占比从24%提升至38%，后期有望持续成为公司业绩增长重要贡献点。

“材料之王”人造金刚石下游应用广泛，引领高端制造发展。人造金刚石作为我国战略新兴产品之一，其“材料之王”的特性得到不断的开发利用，作为高速、精密、数控、微细加工等先进制造技术的重要组成部分，显著提升了效率及质量；产品终端应用于石油钻井、航空航天、电子信息、汽车 制造、机床工具、高速铁路、新能源和矿山建材等，是国民经济和国防建设不可缺少的重要组成部分，引领我国高端制造业的发展。

公司“1+N”战略，围绕超硬材料布局重点子行业。公司现为我国唯一的生产线齐全、产品达到国际水平的聚晶金刚石制造商，同时也是全球三大PCD拉丝模制造商、国内唯一量产国际主流产品直径达58mm的聚晶金刚石复合片厂商，2021年获得国家制造业单项冠军示范企业，核心竞争力在于超硬材料强技术积累与研发，未来公司将以超硬材料为核心，围绕“1+N”战略，逐步开辟超硬材料各类应用场景和领域，包括汽车零部件加工、精密线材加工、航空部件、CVD法培育钻石等。

技术发源于“三磨所”，深耕20年成龙头。公司创始人方海江是国务院特殊津贴专家，曾在最早开发我国人造金刚石和立方氮化硼的“三磨所”——郑州磨具磨料磨削研究所从事超硬材料制品的研发工作，自1997年至今一直全面负责公司的科研开发、技术人才管理和技术发展战略的制定工作，其主导研发了公司一系列主要产品和关键技术，历经20余年形成公司的核心竞争力，成为复合超硬材料行业龙头之一。

创始人方海江为第一大股东。方海江先生与付玉霞女士分列公司第一、第二大股东，股权占比分别达到28.61%和7.01%，且为一致行动人。公司实控人方海江先生其他大股东多数为公司成立时发起人，包括自然人傅晓成、邹淑英等。

主营业务均在上市公司母公司内部。公司的主要业务都放在母公司内部，下属子公司除了郑州华源贡献约3%的营收外，均承担了除主营业务之外诸如进出口贸易、相关产品的销售、投资管理等业务。

1.2. 财务分析：盈利成长性强，业绩迎高增长

油气开采类产品市场景气度回升，精密加工刀具量价齐升。2021年公司实现营收4.2亿元，归母净利润0.9亿元，同比增加31%、22%，2017-2021年复合增速分别为4.4%，10.7%。2022Q1实现营收1.3亿元，归母净利润0.4亿元，同比增加38%、83%。业绩大幅增长主要系疫情后经营恢复向好且2020年四季度以来油气开采类市场景气度逐步回升，公司布局的精密加工刀具业务大幅放量，叠加疫情好转国内制造业增速加快，公司业绩实现高增长。

主营业务高毛利率，盈利能力强：2019-2021年，资源开采/工程施工类产品毛利率分别为67%，56%，61%，其中油气类产品毛利率较高，2019年达72%，主要系公司产品技术壁垒较高且公司在细分领域占据优势地位；精密加工类产品毛利率分别为38%，34%，38%。

重点关注公司MPCVD金刚石业务。公司CVD制备金刚石已有技术储备，金刚石在功能型材料和消费用培育钻石领域应用广阔。根据公司2021年年报，公司目前加快与郑州大学在金刚石光电功能器件的研究与开发项目的推进。与MPCVD金刚石业务相关的天璇半导体科技公司于2021年10月正式成立，方海江间接持股46%，目前公司积极推进CVD法制备金刚石产能建设，后期有望与上市公司良好协同，成为新业绩增长点。

2. 培育钻石蓝海空间，后起之秀蓄势待发2.1. 培育钻石产业链：上游看中国、中游看印度、下游看美国

人造金刚石在力学、热学、光学、声学、电学和化学等方面性能优异，终端应用领域十分广泛，主要包括工业领域应用和时尚消费领域应用两大类，本文重点讨论培育钻石产业链及其发展情况。

培育钻石产业链可以分为三大环节：（1）上游培育钻石原石制造、（2）中游加工打磨、（3）下游终端零售。

“中-印-美”：“生产-加工-消费”。由下图所示，以中国为培育钻石原石为主的供应商，生产制造的原石95%流向印度进行人工打磨、切割、加工，印度苏拉特市（Surat）被誉为“世界钻石加工厂”；加工完毕后经终端多家零售品牌购入并出售给消费者，其中美国消费了全球80%培育钻石份额（2020年美国培育钻石产值渗透率4%，2021年约8%）；中国培育钻石概念兴起较晚，目前整体市场消费占有率及渗透率较低（2020年中国产值渗透率1.9%），未来提升空间大。

培育钻石产业链呈现微笑曲线形态，上游天然及培育钻石生产毛利率约60%-70%，中游加工依赖大量人力毛利率约10%，下游零售品牌溢价加成毛利率约60%-70%。

培育钻石与天然钻石在晶体结构完整性、透明度、折射率、色散等方面完全一致，是真钻石。天然钻石形成于地底深处的碳元素层，超高温高压的环境可以将石墨形态的碳元素挤压成金刚石结构。而培育钻石是实验室里培育出来的钻石，通过将天然或人工的钻石作为籽晶生长合成钻石层，模拟自然界生成天然钻石的生长环境，就像种子一样，“种”在实验室的环境里慢慢发育长大。

天然钻石-培育钻石类似河里的冰-冰箱里的冰，构成及外观一样：天然钻石和培育钻石都是纯碳构成的晶体，两者的晶体结构、物理性质、化学性质、光学性质完全一样。锆石（立方氧化锆）、莫桑石（碳化硅）等与钻石在物理性质、化学成分上差异较大，是伪钻石。

2.2. 低渗透高增长，至2025年全球培育钻石原石需求复合增速35%

需求现状之全球钻石消费：全球市场平稳发展，中国后期提升空间大

全球钻石首饰消费市场规模庞大，近十年总体保持稳定。根据贝恩咨询发布的报告显示，近十年钻石消费市场整体表现稳定，除2020年受疫情影响有所下滑，实现全球钻石首饰销售额680亿美元；2021年销售额反弹至840亿美元，同比增加23.5%。

美中日印为全球前四大钻石首饰消费市场，美国占52%。根据De Beers发布的2021年度报告，2020年全球前四大钻石珠宝消费市场为美国、中国、日本、印度，分别占52%，10%，7%和6%，CR4高达75%。美国为全球最大钻石首饰消费国。

我国人均钻石消费量仅为美国1/20，后期增长空间广阔。根据De Beers 2021年报告，2020年中国钻石首饰消费占全球10%，2014-2019年中国钻石市场销售额复合增速达2.5%。作为拥有巨大市场基础的消费强国，中国钻石市场增速明显高于国际市场。2020年美国和日本人均钻石消费量分别为105.60美元和40.07美元，而中国和印度人均消费量仅为4.96美元和2.95美元，我国钻石消费额仅为美国的1/20，后期提升空间大。

需求现状之培育钻石消费：低渗透高增长，美国主消费，欧亚新市场

培育钻石市场低渗透高增长，2021年产量渗透率7%，产值渗透率5%。2017-2019年全球培育钻石原石产量复合增速超120%，2020年达到720万克拉，全球2020年天然钻石总产量1.13亿克拉，培育钻石产量渗透率提升至6%，2021年预计提升至7.2%；全球2020年钻石类饰品总零售额680亿美元，培育钻石饰品销售额16.5亿美元，培育钻石产值渗透率约2.4%，2021年提升至5.2%。

2022年一季度印度培育钻石原石进口额同比增长105%：2022年3月印度培育钻石原石进口额2.03亿美元，同比+157.1%，环比+31.0%，进口额渗透率为9.1%/+3.7pct；2022年3月印度培育钻石裸钻出口额1.37亿美元，同比+59.5%，环比+8.9%，出口额渗透率为5.9%/+2.0pct，行业景气度向上。

美国消费全球80%培育钻石首饰，中国目前培育钻石饰品销售额渗透率在2%左右。未来或成培育钻最大潜在市场。中国培育钻石消费兴起晚，但消费基数大，增长潜力高。目前受美国等知名品牌商影响，我国目前已有合计19个培育钻石零售品牌，其中知名品牌“小白光”已拥有线下门店9家+线上多家官方旗舰店；未来瞄准新兴婚恋市场+轻奢市场，我国有望成为全球培育钻石最大潜在增长市场。

需求驱动因素：低价格、真钻石、高环保、新消费共促培育钻石行业快速发展

低价格：价格仅天然钻3成，“物美价廉”成优势。根据贝恩2021年报告，经打磨的培育钻、裸钻平均零售和批发价格分别从2020年天然钻的35%和20%下降至30%和14%；

真钻石：权威机构认证，行业同标同质同发展。国内外权威认证机构制定培育钻石标准分级体系，实现行业同标同质同发展，推进行业持续渗透和规模化发展。

高环保：传统巨头品牌入局，市场认可不断提升。培育钻石在保护地表环境，减少碳排放，节约水资源，减少能源消耗等方面更具环境友好属性，60%-70%的年轻人会在做出钻石珠宝购买决策时考虑环保因素。随着全球环保减碳呼声愈盛，培育钻石环境友好属性将获得更多消费者青睐。

新消费：Z世代崛起，“悦己”需求助力培育钻市场不断打开。千禧一代（80后、90后）和Z世代（95后）占全球总人口29%，但贡献了全球2/3的钻石销量，国内钻石消费市场中该比例可以提高到80%。随着人均可支配收入的提高、钻石价值认知和购买偏好形成，千禧一代+Z世代逐步成长为钻石消费主力，他们对钻石饰品的日常化需求、悦己需求和ESG属性关注等更能代表钻石珠宝消费的趋势，催生珠宝首饰市场蓬勃发展。“悦己”需求成为首要钻石消费理由。

需求测算：预计2022-2025年全球培育钻石原石市场需求复合增速35%

基本假设：

1）全球钻石饰品销售市场规模：根据De Beers2021年行业洞察报告，2011-2019年全球钻石首饰消费市场总体保持平稳发展，除2015年同比下降1.7%，其余年份均同比稳健上涨，涨幅为0-4.9%之间。2020年受疫情影响大幅下降后，2021年显著回升，当年同比增长23.5%，销售额回到疫情前水平，预计2022年及以后将保持疫情前稳健发展状态；参考2011-2019年全球钻石产品零售销售增幅，假设2022-2025年有望保持该范围不变，年均市场增速为2.5%-3.5%；

2）市场份额：2016-2020年，美国培育钻石消费占全球培育钻石消费比例的80%。未来5年如果不出现突发影响，全球市场份额将保持稳定，因此假设美国培育钻石消费市场占比稳定在80%左右，后期随亚欧等地区市场崛起，美国占比略微下降至76%，则全球培育钻消费市场额=美国培育钻消费额/美国市占率；

3）培育钻价格：参考贝恩咨询2021年钻石产业报告的折扣率，培育钻石批发价（裸钻）为天然钻的14%、零售价（首饰）为天然钻30%，裸钻-首饰环节毛利率约60%-70%，推测得知培育钻石裸钻：终端零售价格=1:3。假设培育钻石产业链上中下游维持现有盈利能力不变，可假设未来培育钻石裸钻：终端零售价格不变。假设印度加工打磨环节的培育钻原石---培育钻裸钻环节毛利率约10%不变。

4）渗透率：根据贝恩咨询报告，2020年和2021美国培育钻首饰市场销售额均占全球80%，预计未来5年内全球培育钻消费仍以美国为主，已知2020年美国培育钻市场渗透率为4%，2021年约8%，美国作为全球第一培育钻石消费地区，至2025年培育钻石销售渗透率有望达25%左右。综合考虑下游零售商发展规划及订单，预计2022-2025年美国培育钻销售额渗透率分别为12%、16%、20%、23%。

综上，我们预计到2025年，全球培育钻石裸钻市场需求49亿美元，培育钻石原石需求45亿美元，约人民币313亿元，复合增速35%。

2.3. 自主掌握CVD制备技术，培育钻石产业化在即

培育钻石主要技术路径为高温高压法（HTHP）和化学气相沉积法（CVD），我国目前90%培育钻石原石由高温高压法生产。1）高温高压法（HTHP）：以石墨粉、金属触媒粉为主要原料，过液压装置保持恒定的超高温、高压条件来模拟天然金刚石结晶条件和生长环境合成出金刚石晶体。2）化学气相沉积法（CVD）：含碳气体和氧气混合物在高温和低于标准大气压的压力下被激发分解，形成活性金刚石碳原子，并通过控制沉积生长条件促使活性金刚石碳原子在基体上沉积交互生长成金刚石单晶。

高温高压法（HPHT）与化学气相沉积法（CVD）优势互补、共同发展。在金刚石单晶合成领域，由于化学气相沉积法（CVD）在合成金刚石单晶时只能在布有晶种的基板上生长，属于二维生长，且只能生长单层，不适宜合成小颗粒单晶，无法满足工业领域对金刚石单晶的需求，因此在工业应用方面高温高压法（HTHP）为主流。在培育钻石合成方面，基于现有技术条件，高温高压法（HTHP）合成培育钻石以塔状为主，生长速度快、成本低、纯净度稍差，但综合效益具有优势，特别是在1-5ct培育钻石合成方面具有明显优势；化学气相沉积法（CVD）合成培育钻石呈板状，颜色不易控制、培育周期长、成本较高，但纯净度高，较适宜5ct以上培育钻石合成。因此，在金刚石单晶合成领域，高温高压法（HTHP）占据工业应用主流；在培育钻石合成领域，两者侧重于不同类型的产品，不构成替代关系。

未来宝石级金刚石产品有望因生产工艺不同，而出现应用场景分化。由于高温高压法生产金刚石具有成本优势，但边际成本随克拉数增加而加速上升，将主要应用于工业金刚石及中小克拉的宝石级金刚石的生产及应用场景。CVD技术培育的金刚石适用范围更广，涵盖诸如电子级金刚石等高级应用。而在宝石级金刚石生产中，头部CVD企业生产的培育钻石毛坯普遍要大于高温高压法，考虑到成本因素，未来更适合大克拉宝石级、光学级、热学级、电子级等应用场景。

具备CVD设备自研能力的公司优势凸显。目前，国内采用CVD法生产培育钻石的厂家主要有两大类，一类为传统超硬材料领域的厂家切入CVD培育钻石生产的公司，如四方达、国机精工和沃尔德。另一类为新兴的CVD培育钻石生产厂家，如上海征世、杭州超然和宁波晶钻。目前，不同厂家的制备工艺参差不齐，产出的培育钻石品质差别很大，因此，不同厂家的单设备产值存在很大差异，主要系CVD微波制备技术存在技术壁垒，本身具备设备自研和优化能力的公司竞争优势显著。

自主掌握CVD制备技术，培育钻石产业化在即。公司作为我国深耕超硬材料领域二十余年龙头企业之一，经过多年研发试验，自主掌握了CVD设备制造及CVD法培育钻石生产能力，通过与郑州大学就“MPCVD合成金刚石及其半导体器件研究”项目达成合作，在2021年10月成立天璇半导体公司，（上市公司实控人方海江间接持股43%），正式进军MPCVD合成金刚石领域，大力发展培育钻石业务，布局未来工业三代半导体等高端制造业务，未来有望与上市公司良好协同，打造业绩新的增长点。

公司突破E/F色CVD培育钻石技术，标志着公司自主研发的MPCVD设备及CVD培育钻石生长工艺已在同行业中处于领先水平。根据天璇半导体官方消息，自成立以来，公司在MPCVD设备研发及CVD培育钻石工艺研发方面不断取得技术突破，目前已经可稳定产出无色CVD培育钻石，并且经专业人士鉴定为E/F色级。这一技术的突破，有利于公司快速占领CVD培育钻石相关技术领域的制高点。

天璇半导体公司拟建MPCVD培育钻石生产线，我们测算2025年营收有望超过5亿元。根据公司公众号新闻显示，天璇半导体公司目前100台设备产线预计2022年底完成最终调试、试生产。根据设计方案及施工规划，生产车间功能区安装工程、室内清洁与温控系统工程、消防工程等重点施工项目已接近尾声，100台MPCVD功能性金刚石生产线建设即将进入下一个重要节点。根据天璇半导体官网信息，目前正在有序地开展车间地坪处理和管网安装工作，后续将根据施工进度安排100台MPCVD设备及相关配套设备上线安装与集成调试。

3. 石油复合片“进口替代+大客户战略”高增长

超硬材料复合片用于石油开采钻头，“耗材”+市场回暖促需求放量：公司工程施工类超硬材料复合片（收入占比56%，毛利率61%）中超80%为石油/天然气钻探用聚晶金刚石复合片，主要配套石油/天然气钻探用PCD及PCD复合钻头，属于勘探开采作业过程中的耗材；终端应用于陆地油田、海上油井及页岩气开采，近些年随油服市场回暖， 需求逐渐放量。

3.1. 需求驱动：油服市场回暖，公司打破垄断发力进口替代市场

需求驱动之一：原油价格上涨，油服市场回暖。

国际原油价格快速上升，油田钻探活动回暖。2020年受疫情影响，世界经济整体活跃度下降，原油价格大幅下挫后缓慢回升。自2020年四季度以来，油气开采类产品市场景气度正在逐步回升。目前，布伦特原油价格在105美元/桶附近震荡，供需基本面向好，油服行业景气度持续上升。油价上涨过程中，北美活跃钻井平台数量持续提升，截至2022年3月，活跃钻机数已增至661台，逐步恢复至疫情前水平。随着世界经济的进一步恢复和油价的走高，未来这一趋势有望持续。

未来三年，全球每年石油用PDC市场空间接近70亿元。据雷斯塔能源（RystadEnergy）统计，2021年全球新增钻井数约为54000口，同比增长12%。预计2022年较2021年增长19%，达到64500口。预计2030年前全球将有超过60万口新井开钻，其中中国17万口。

在油价稳定在80美元/桶以上的情况下，假设至2025年每年新增钻井维持在6万口水平，PDC钻头占90%份额，钻一口井按平均2个钻头，单个钻头配置40个复合片，复合片单价1500元计算，全球2022-2025年年均复合片市场空间达64.8亿元，接近70亿元。

近年来，随着表层石油已经大量开采完毕，全球钻井深度有加深趋势。PDC钻头具有高磨损性，属于油气开采过程中的耗材，随着钻井深度增加，钻头需求量也将增长，从而带动石油复合片市场进一步扩容。

需求驱动之二：PDC钻头（复合超硬材料配套）占据市场主流

PDC钻头逐步取代硬质合金牙轮钻头，占85%以上，是破岩主力。钻头性能直接关系到钻井的效率、质量、成本乃至安全，是钻井提速降本的第一利器。PDC钻头具有低钻压、高钻速、进尺快、重量轻、寿命长、安全（无活动元件）、经济效益好等一系列优点，过去需10多只牙轮钻头才能钻完的井段，现在2-3只PDC钻头就能钻完。因此，PDC钻头早在10年前就成为破岩主力，逐步取代牙轮钻头。

目前，中国和美国85%以上的钻井进尺由PDC钻头完成，PDC钻头已在石油钻头市场占据主导地位。据Varel国际公司预测，今后5-10年PDC钻头的钻井进尺占全球年度钻井总进尺的份额，将增至90%以上。

需求驱动之三：“十四五”规划高度重视石油战略安全，政策红利促进口替代市场发力。

“十四五”规划高度重视石油战略安全，政策红利有望向经营业绩转化。“十四五”规划中国家高度重视石油战略安全，明确要推进能源革命，完善能源产供储销体系，加强国内油气勘探开发，加快油气储备设施建设，加快全国干线油气管道建设。国家的鼓励支持给行业发展带来了重要历史机遇，公司将积极把握市场与政策双重机遇，深入推进“大客户战略”，加快政策红利向经营业绩的转化。

打破原有竞争格局，持续进口替代。近年来，四方达凭借优良的技术创新优势，已经实现了石油复合片的批量生产。对比全球龙头美国合成公司，四方达营收持续提升，盈利能力优秀。2021年，四方达资源开采类产品营收2.4亿元，为合成公司的20%左右，而2017年仅为13%。2017-2021年，公司毛利率水平稳定在50%以上，高于合成公司。公司推出的一系列新产品享誉国内外，进一步巩固公司石油/天然气钻探用金刚石复合片的高端齿地位，打破国内高端齿以进口为主的竞争格局，成为进口石油/天然气钻探用金刚石复合片高端齿的强劲对手，大幅降低国内油气开采成本。

3.2. 供给向好：“进口替代+大客户战略”双轮驱动公司业绩提升

供给端之行业现状：全球国外巨头垄断，国内“三桶油”下属企业把控总脉络。

油服行业长期被巨头垄断，全球CR3达76%。目前，全球油服产业的市场份额都被斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯这前三大供应商占据着，2020年这三大巨头占比高达76%。国内油服市场也存在一定的垄断资源、垄断经营现象，特别是在传统油气田区域，国有公司优势显著，“三桶油”下属国营油服企业市占率达85%。钻完井服务占总油服市场的46%左右，石油钻头是石油机械的重要部分，其供给也主要集中在国际巨头手中。

供给端之石油复合片难点：技术难度较高，人造金刚石行业公司参与竞争。

长期以来，全球石油钻探用复合片市场大部分由美国合成（US Synthetic）、元素六及DI等海外公司控制，前两大公司美国合成和元素六垄断了68%的市场份额，加上DI、Mega diamond、Novatek和Dennis tools，前六家供应商占比高达95%以上，几乎垄断了全球石油钻探用PDC供应市场。

供给端之四方达优势：受益“进口替代”东风，深度绑定大客户共促业绩释放

一、高端产品实现技术突破，产品体系日趋完善。

近年来，公司推出一系列高端新产品畅销国内外市场，在高端齿领域具备替代国外产品的实力，打破了国内高端齿进口为主的竞争格局。目前，公司产品体系较为完整，应用地层涵盖软地层、中硬层、硬地层、含砾地层等所有地质结构的平齿、异形齿产品组合，在油气勘探与开采作业中表现优异。公司通过把握“十四五”规划中国家高度重视石油战略安全的历史性机遇，承接多项政策利好，受益“进口替代”东风，加快做大做强石油复合片业务。

此外，公司生产的油气钻探用复合片比Mega Diamond和美国合成生产的同类产品平均价格低三分之一，能够显著降低油服公司成本，具有高性价比优势。2021年公司石油/天然气复合片业务实现收入约1.96亿元(占比60%)，而全球复合片市场规模约70亿元，公司全球市占率仅为3.9%。展望未来，进入大型客户供应商体系后，公司有望随油服公司业务拓展切入更多海外市场，海外业务料将呈量级式打开，市占率有巨大提升空间。

二、“大客户”战略取得成效，市占率有望持续提升。

油气钻探用PDC需求结构中，大客户占比非常高。油服行业市场集中度高，CR3高达76%，深度绑定一家大客户带来的经济效益远超全面撒网。基于此背景，公司在2014年正式推出了“大客户”战略，提出深度绑定大客户，参与其供应链合作研发体系，以更好地迎合大客户需求。

油气钻探用复合片准入条件极其苛刻，获认可后客户粘性高。油气钻探用复合片对安全性、可靠性要求极高，市场准入条件极其苛刻，这与石油、天然气钻头在钻井时承担的责任与风险有关，钻头制造商及井队要求PDC钻齿在钻井过程中非正常破损率几乎降为零，否则PDC制造商负责承担关联责任。因此，开发成熟客户需依次经历“样品—小批量供货—大批量采购”的过程，通常需要1-2年左右的时间。客户对产品性能的重视程度甚于成本，产品一旦获得认可，将带来长期稳定的需求，形成较高的客户粘性，从而能够获取长期较高的毛利水平。

“大客户”战略取得成效，对第一大客户依赖明显减弱。2019年，公司第二-第五大客户营收达到9368万元，基本和第一大客户收入贡献相当，而收入占比也从2018年的9.69%提升至18.69%。2020年，受疫情影响，第一大客户营收大幅下跌，第二-第五大客户营收影响则较小，减弱了第一大客户对公司营收造成的影响。公司在销售端的结构性变化预示着公司正在持续进入国际油服巨头的供应链体系，标志着公司油气用PDC技术已经接近全球领先水平，未来有望持续放量。

4. 超硬刀具“进口替代+合金替代”，同高端制造齐放量

公司超硬刀具业务受益于我国高端制造升级快速放量，近三年收入复合增速16%，毛利率38%，得益于前期超硬刀具业务合理布局，公司近三年超硬刀具营收占比从24%提升至38%，后期有望持续成为公司业绩增长重要贡献点。

超硬刀具根据材料主要分为聚晶金刚石（PCD）刀具和立方氮化硼（PCBN）刀具。PCD/PCBN都属于第三代工具材料，随着CNC加工技术和数控机床的普及，聚晶超硬复合材料也迎来了高速发展时期，从而加快了对第一代的高速钢和第二代的硬质合金替代的步伐。PCD/PCBN超硬刀具相比硬质合金刀具耐用度提高50-280倍，光洁度提高1-2级，生产效率提高1.6-4倍，可用于发动机制造、航空航天、石材切割、木材陶瓷、合金加工等各类领域。

4.1. 需求驱动：高端制造升级，“1+N”市场促行业强势扩张

需求驱动之一：高端制造需求增加促机床数量增加+开工率提升，机床升级+老旧替换共促行业进入上行周期。

高端制造需求增加促机床及刀具需求上涨：随着全球对高端制造需求不断增加，机床数量快速提升+开工率显著上涨都对其核心零部件---刀具产生了更高要求及更大需求；刀具作为典型的工业耗材，在制造业发展过程中起到了关键作用。目前从全球范围来看，刀具市场仍以硬质合金类刀具产品占主导，市场竞争格局分为欧美、日韩、国产三大阵营，下游需求分散、行业众多、市场规模巨大。

高端制造升级，机床行业进入上行周期。2020年开始，我国金属切削机床产量扭转从2012-2019年的负增长态势，加速上升，2020年，2021年同比提升6%，35%。其中，数控金属切削机床增速回升尤其显著，2020年同比增长23%。

机床存量替换空间大，数控化程度亟待提升。前瞻产业研究院统计，国内机床存量目前约为800万台，役龄10年以上的传统机床超过60%，有超过450万台的机床处于报废阶段，机床存量替换空间大。我国金属切削机床数控化率于2020年达到十年来峰值43%，但机床整体数控化率仅为30%，显著低于日本（超90%）、美国（超80%），机床业数控化程度依然有较大提升空间。

需求驱动之二：精细化生产对高性能刀具提出更多要求，超硬刀具取代硬质合金刀具成发展趋势。

超硬刀具应用不断扩大：在工业制造升级的大背景下，难加工材料的应用日益增多，对加工刀具性能也不断提出更高的要求，可实现高效率、高稳定性、长寿命加工的超硬刀具的应用日渐普及。超硬刀具与传统材料相比，具有加工效率高、使用寿命长和加工质量好等特点，过去主要用于汽车制造、航天航空、电子信息等产业精加工，近几年来由于改进了人造超硬刀具材料的生产工艺，控制了原料纯度和晶粒尺寸，采用了复合材料和热压工艺等，应用范围不断扩大。

刀具占数控机床消费比例连年上升。高质量现代切削刀具是重要生产力，可以大幅提高生产效率和机械加工质量，发达国家的刀具占机床消费比例近十年一直稳定在50%左右，而2018年前我国刀具消费占机床消费比例未曾超过20%，距制造业强国差距明显。随着我国制造业提质升级，厂商从依靠廉价劳动力降低成本，转向通过改进加工手段节省费用，2019年刀具消费占比提升至25%。

2021年中国超硬刀具市场规模58亿元，同比增长9%。根据中国机床工具工业协会数据，2020年，我国切削刀具市场规模为421亿元，同比增长7.1%，进口额100亿元，约占国内总消费量的25%。目前，超硬刀具在国内应用占比约为14%，提升空间大。

超硬刀具在国内整体市场比例提升。根据机械工业信息研究院，超硬材料具有高硬度、高耐磨性和低韧性和低抗冲击性的特点，带来“以车代磨”、“以铣代磨”、“高速切削”等加工新概念，其在整体国内刀具市场占有率从2007年的6.6%提升至2018年的14%。

需求驱动之三：我国“1+N”市场驱动超硬刀具行业强势扩张。

汽车制造主推动，多下游应用场景促超硬刀具发展。中国已成为全球最大汽车刀具市场，且随着新能源汽车的逐渐普及，车身轻量化已成为未来发展的必经之路，铝合金等轻质材料的运用在汽车工业中占比迅速攀升，推动了全球超硬刀具行业快速发展；后期超硬刀具市场应用将围绕“汽车+（航空航天/海洋装备/新材料/高端装备）”等“1+N”市场发展强势扩张，龙头企业有望优先受益。

近年来，国产汽车品牌厂商逐渐从整车简单组装转向了整车自主研发，汽车发动机及其他核心零部件逐渐从直接对外采购进入到自主生产阶段。“2007年度中国十佳发动机”榜单完全由一汽丰田、上汽大众等国内合资品牌占据，而“2018年度中国十佳发动机”榜单上，以吉利汽车、长安汽车为代表的自主品牌研发的发动机已经占据6席。高精密切削刀具是汽车零部件加工的重要设备，伴随国产发动机、变速箱、整车传动装置的发展，国产超硬刀具在汽车行业中的应用领域将更加广泛。

多下游应用场景促超硬刀具发展：《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中指 出，“聚焦新一代信息技术、生物技术、新能源、新材料、高端装备、新能源汽车、绿色环 保以及航空航天、海洋装备等战略性新兴产业，加快关键核心技术创新应用，增强要素保障能力”，伴随着国内刀具企业研发创新能力的提升和品牌效应的扩散，国产超硬刀具的市场竞争力将逐步加强。

4.2. 竞争格局：高端产品依赖进口，国产替代春风已至

 国产化率仅30%，高端产品替代空间广阔。目前，我国超硬刀具技术水平与欧美发达国家相比仍差距较大，国产化率仅30%左右。国际刀具市场竞争格局可根据产品策略不同划分为三个梯队：第一梯队是以元素六为代表的欧美企业；第二梯队以住友、京瓷为代表的日韩企业，定位于为客户提供通用、稳定、性价比高的产品；第三梯队是以四方达、富耐克、威硬刀具、沃尔德等为代表的国内企业。富耐克、威硬刀具是国内第一批超硬刀具生产商，具备从原材料到后端刀具的全流程生产能力，与大众、一汽、丰田等企业形成稳定合作关系。四方达后发先至，在超硬切削刀具领域从高精密的产品切入，与二梯队日韩企业水平相当，并逐渐开始得到比亚迪、长城汽车等头部汽车厂商的认可。

行业集中度提升在即，市场份额将逐步向头部企业集中。市场上刀具客户理念由粗放向精细化转型，品牌刀具受益。目前，国内超硬刀具相关制造企业已超千家，主要分布于长江三角洲、珠江三角洲和环渤海等市场经济和民营经济较为发达的地区，技术水平较低的生产企业为主，高端超硬刀具生产企业并不多，行业集中度低，其中沃尔德2020年市场份额为4.0%，富耐克为2.9%，四方达为2%。随着我国制造业企业由粗放式生产向精细化生产转变，对刀具的质量、品牌提出更高要求，传统小型刀具厂商逐步出清，市场份额将逐步向技术领先、品质更高的头部企业集中。

我国本土刀具厂商在细分领域已实现进口替代，市场份额不断攀升。随着研发加码和经验积累，国产刀具品质提升，逐步向中高端渗透，产品品类日趋丰富，市场份额不断上升。疫情影响下，进口产品交货周期延长，供货不稳定，使欧美、日韩厂商的进口切削刀具依赖程度降低，促进国内优秀刀具企业国产替代。2016-2019年进口刀具占总消费的比重从37.2%下降至34.6%，2020年有进一步下降趋势。

四方达：高端刀具切入后发先至，已进入国内超硬刀具第一梯队。四方达持续保持高研发投入，研发投入占营收比重业内第一，毛利率仅次于沃尔德。公司高精密PCD、PCBN刀具在使用范围、加工精度、工件加工数量、加工进给量、使用寿命等关键指标上表现优异，产品质量与性能已可媲美日韩知名企业的同类产品。据我们产业链调研，公司PCD和CBN刀片性能在国内同业竞争对手中位居前列，PCD刀具性能居第一梯队，在下游汽车行业供不应求，进口替代加速。

公司以复合超硬材料核心，加速对精密加工业务的市场拓展，把握下游市场发展机遇，紧密围绕终端客户的核心需求进行产品研发设计。同时依托自身的研发优势，对标国际先进生产制造企业的管理模式，加大生产能力建设，打造完整解决方案的供应能力，进一步提升精密加工类产品尤其是超硬刀具产品的市场占有率，使其成为公司未来业绩增长的有力支撑。

5. 盈利预测与估值

5.1. 关键假设

资源开采/工程施工类业务：目前油气开采产品主要需求集中在海外，油服市场CR4高达76%，公司目前已进入前两大客户供应链体系，另外两大客户处于送样阶段，未来若实现批量供货，业绩将快速释放。随着全球油服市场回暖+国内油气开采产品需求释放，市场增大+国产替代不断为公司打开新成长空间。煤田/矿山和工程施工类产品下游需求变化不大。综合考虑公司在手订单及产能规划，预计2022-2024年营收增速分别为16%、16%、12%，复合增速15%。

精密加工类业务：“进口替代+合金替代”双轮驱动，公司未来受益于下游汽车等市场高端制造不断加速放量，凭材料优异性替代硬质合金提升市场份额，凭借性价比优势进行进口替代，超硬刀具未来将成为公司主要增长极，预计2022-2024年收入增速分别为45%、38%、30%，复合增速38%。

培育钻石业务：假设未来天璇半导体培育钻石业务收入并入上市公司内，公司目前100台设备产线预计2022年底完成最终调试、试生产，2023年开始正式量产。综合考虑公司产能爬坡及下游销售情况，预计2023、2024年分别产能0.75亿、1.58亿收入，2024年收入增速110%。

综上，预计公司2022-2024年收入增速分别为27%、39%、29%，复合增速32%

5.2. 估值及投资建议

公司主营复合超硬材料及制品，是我国规模最大、产品种类最齐全、产业链最完整的复合超硬材料生产商之一，考虑到公司产能优势和下游市场需求，未来有望显著受益于高端制造精密加工产品需求及消费市场钻石需求多线增长。

预计公司2022-2024年归母净利润1.4/2.1/2.7亿，增速分别为55%、46%、28%，PE为40/28/22倍。首次覆盖，给予买入评级。

6. 风险提示

1.原材料价格波动风险。超硬刀片的原材料为 CBN、钴粉(作为粘合剂)等，其价格受 到宏观经济影响，原材价格增长将压缩产品利润率。

2.海外业务增长不及预期。由于海外疫情反复，超硬刀具下游汽车、3C 等行业增长可能 不及预期，导致海外超硬刀具业务增速放缓。

3.培育钻石竞争格局变化和盈利能力波动的风险。培育钻石作为钻石消费的新兴选择，在品质、成本、环保和科技等方面优势明显，市场前景广阔，吸引了越来越多的国内外钻石生产商关注并进行生产布局，参与企业数量众多、实力参差不齐，国内市场竞争激烈。

【国防行业】往期报告回顾：

----------------【行业报告】----------------

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行业的投资评级

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