（报告出品方/作者：天风证券，李鲁靖，朱晔）
1.公司介绍：国机集团精工产业平台，轴研所+三磨所双轮驱动
1.1.高端轴承研发基地，打造国机集团精工产业平台
国机精工成立于年，隶属于世界强中国机械工业集团有限公司（国机集团），是国机集团精工业务的拓展平台、精工人才的聚合平台和精工品牌的承载平台；公司核心企业有三家，分别是成立于年的洛阳轴承研究所有限公司、成立于年的郑州磨料磨具磨削研究所有限公司以及成立于年的中国机械工业国际合作有限公司；另外，公司目前还托管白鸽磨料磨具有限公司和成都工具研究所有限公司两家企业。公司是一家多元化、国际化的科技型、创新型企业，业务聚焦精密制造领域，在高精度、高可靠性轴承与高速高效超硬材料制品及相关零部件研发与制造、检测与试验方面具有雄厚的实力，位居国内领先地位；业务涉及航空航天、汽车与轨道交通、能源环保、船舶兵器、机床工具、石油化工、电子、冶金、建筑等国民经济重要产业，市场遍布全球80多个国家和地区。
公司股权结构稳定，实施股权激励方案调动员工积极性：公司实际控制人国机集团持有公司49.63%股权，国机集团背靠国务院国有资产监督管理委员会，其作为中国机械工业行业的大型中央企业集团，具有延伸公司产业链、发挥协同效应、增加公司客户资源等优势。公司于今年5月17日公告《关于向激励对象授予限制性股票的公告》，向名激励对象授予.万股限制性股票，激励对象为公司董事、高级管理人员、中层管理人员、控股子公司高管以及公司认为应当激励的核心技术人员和管理骨干。
1.2.三大业务板块协同发力，助力公司高质量发展
公司主要业务涵盖轴承行业、磨料磨具行业及相关领域的研发制造、行业服务与技术咨询、贸易服务等，可分为轴承业务、磨料磨具业务、贸易及工程服务三大业务板块，其中轴承业务板块和磨料磨具业务板块是公司的核心业务，也是公司利润的主要来源。
（一）轴承业务板块
轴承板块的运营主体为轴研所，轴研所创建于年，是我国轴承行业唯一的综合性研究开发机构。轴承板块的主要业务包括轴承、电主轴、轴承行业专用生产和检测设备仪器的研发、生产和销售，以及受托技术开发、轴承试验和检测等业务。轴承板块主要产品为以航天轴承为代表的特种轴承、精密机床轴承、重型机械用大型（特大型）轴承、机床用电主轴等。特种轴承主要服务于我国国防军工行业，精密机床轴承和机床用电主轴主要应用于机床行业和机床维修市场，重型机械用大型（特大型）轴承包括盾构机轴承及附件、风力发电机偏航和变桨轴承、冶金轴承及工程机械轴承。轴承业务板块的主要利润来源于特种轴承，近几年，随着我国国防军工事业的发展，公司特种轴承业务增长明显。
公司持股40%的联营企业中浙高铁成立于年，系公司与光明铁道控股有限公司、中车股权投资有限公司和中国机械设备工程股份有限公司共同组建。中浙高铁的业务范围为高铁轴承、地铁轴承、大功率机车轴承等轨道交通轴承的研制和生产销售。中浙高铁的轨道交通轴承业务处于培育期，产品尚处于研发阶段。
（二）磨料磨具业务板块
公司磨料磨具业务主要集中于超硬材料制品、行业专用生产和检测设备仪器的研究、生产和销售以及磨料磨具产品的检测业务。磨料磨具板块的运营主体为三磨所，三磨所创建于年，是我国磨料磨具行业唯一的综合性研究开发机构。三磨所现拥有陶瓷结合剂、树脂结合剂、金属结合剂、电镀金属结合剂等超硬磨料磨具及行业专用生产、检测仪器设备等生产线，主要产品包括V-CBN磨曲轴/凸轮轴砂轮、半导体封装用超薄切割砂轮和划片刀、晶圆切割用划片刀、磨多晶硅和单晶硅砂轮、磨LED砂轮、CNC工具磨床配砂轮、CMP用陶瓷载盘、金刚石研磨液、锻造六面顶压机等产品，主要应用于汽车、芯片产业、LED、光伏、制冷、工具、行业专用设备等行业。三磨所作为中国超硬材料行业的引领者、推动者，自成立以来，解决了众多制约行业发展的重大、共性、关键技术。
三磨所持股50.06%的控股子公司新亚公司的主要产品为金刚石复合片及锥齿、金刚石拉丝模坯料、切削刀具用复合超硬材料。金刚石复合片和锥齿具有较高的耐磨性、耐热性和抗冲击性，主要应用于石油、天然气、煤田地质钻探。凭借优异的产品性能、稳定的产品质量以及雄厚的研发实力，新亚公司已成为中国重要的高端复合超硬材料供应商。
（三）贸易及工程服务板块
贸易及工程服务板块的运营主体为中机合作，中机合作创建于年，一直是我国具有较大影响力的磨料磨具进出口公司，在磨料磨具进出口领域，中机合作积累了广泛的客户和供应商资源，享有较高声誉。近几年，为拓展发展空间，中机合作借助原有市场资源，开始进入工程服务业务，一是成为项目承包商，二是为工程项目所需物品组织货源。
1.3.历史包袱逐渐出清，经营业绩有望释放
整体来看，公司近年来营业收入和利润持续稳步增长：-年期间受益于公司下游的国防军工、芯片加工等领域市场需求旺盛，公司紧抓市场机遇，实现经营业绩的大幅增长，同时公司对不良资产进行了一系列优化处置，目前已初见成效，公司营业收入由14.94亿元增长至33.28亿元，CAGR为22.17%；归母净利润由0.16亿元增长至1.27亿元，CAGR为67.85%。年公司营收同比增长41.30%，归母净利润同比增长.55%，今年一季度营收继续维持高速增长态势，一季度营收同比增长38.71%，而受参股企业中浙高铁亏损增加、公司持有的苏美达股票亏损以及子公司洛阳轴研破产导致对其应收账款全额计提坏账准备等影响导致公司净利润增速低于营收增速，一季度归母净利润同比增长14.06%。
公司毛利率略有下滑，净利率稳中带升：年公司毛利率为20.94%，同比下滑2.87pct，近5年平均为24.78%，净利率为3.95%，同比上升0.28pct，近5年平均为3.12%；其中年轴承业务板块、磨料磨具业务板块、贸易及工程服务板块分别贡献毛利2.65、3.08、0.88亿元，占比分别为38.01%、44.19%、12.57%，轴承业务板块和磨料磨具业务板块是公司利润的主要来源，同时其毛利率也远远高于贸易及工程服务板块。
费用管控能力逐年提升，三费占比下降明显：年公司三费占比为21.62%，近年来三费占比下降明显，年为10.10%，年一季度仍然保持在较低水平，体现出优秀的公司管理能力；盈利能力方面，-年公司ROE（摊薄）和ROA上升明显，ROE（摊薄）从0.78%提升至4.42%，ROA从1.42%提升至2.72%，但总体仍处于较低水平，年一季度由于参股企业中浙高铁亏损增加、子公司洛阳轴研破产等原因导致ROE（摊薄）和ROA下滑明显，但我们认为扰动有望在短期内消除，资产回报能力或将逐步增强。
历史包袱逐渐出清，公司业绩有望顺利释放：公司全资子公司阜阳轴承于-年上半年持续处于亏损状态，年8月公司向人民法院申请破产清算，年11月，阜阳轴承破产清算申请被法院受理，之后将不再纳入公司合并报表范围；阜阳轴研连年亏损，公司于年4月拟公开挂牌转让阜阳轴研%股权；经过公司对一系列不良资产的多年处理，目前已初见成效，我们预计公司未来随着核心业务的发展，经营业绩有望顺利释放并实现大幅增长。
2.轴承行业：特种轴承居垄断地位，军品+高端民品共同支撑
2.1.轴承应用范围广泛，国内市场集中度较低
轴承作为通用部件，广泛应用于机床、石油化工设备、工程机械、医疗机械、通用机械、航空航天设备等行业，作为机械中的固定机件，用来支撑转轴或其他旋转零件，引导旋转运动，并承受传递给支架负荷的机械零件，一般指滚动轴承。滚动轴承主要包括轴承内圈、轴承外圈（通称轴承套圈）、滚动体和保持架四大件。滚动轴承精度从低到高依次为P0、P6、P5、P4、P2，其中P0级为普通级，P6级有一定的精度要求，应用范围广泛；P5级精度要求比较高，称为精密级，主要用于机床主轴；P4、P2级称为超精密级，精度要求极高，主要用于高速精密机床主轴等场合。
其中特种轴承主要以航天轴承为代表，航空航天轴承几乎代表了轴承工业发展的综合技术水平，它对国民经济发展和行业结构调整起到促进和导向作用，具有广阔的市场前景和极高的科技含量，也是体现国家竞争力和综合实力的战略性威慑产品的核心零部件之一。
精密机床轴承是在高精度机床中使用的轴承，具有严格的性能要求，如尺寸精度、旋转精度、摩擦力矩、刚度等。其中精密机床主轴轴承是精密机床轴承的一种，用于机床或其他机构主轴的支撑，其精度指标直接影响机床的精度，一般使用精密级或超精密级轴承。负荷较大时使用两套或两套以上轴承共同支撑主轴。为保证轴承受力均匀，经常需要对这些轴承按一定技术要求进行选配，经选配后的轴承称为配对（或三联、四联等）轴承。精密机床丝杠轴承是指用于滚珠丝杠支撑的精密轴承。重型机械用轴承包括外径尺寸范围为Φ～Φ1,mm的大型轴承产品及外径尺寸范围为Φ1,～Φ6,mm的特大型轴承产品，主要为冶金、矿山、船舶、风电、石油等行业所需的重型机械和主机设备配套。
轴承下游应用领域几乎涵盖所有工业板块：上游：轴承的上游原材料主要是轴承钢以及少部分的非金属材料，大多数轴承厂商会选择采购部分零部件以生产轴承，零部件主要包括内圈外圈、滚动体、保持器和密封圈。中游：全球轴承市场几乎被瑞典、德国、日本、美国四个国家的八家大型轴承企业垄断。瑞典斯凯孚、德国舍弗勒、日本恩斯克等八家轴承企业在国际轴承市场的市场占有率合计达到70%以上，而国内企业主要占据中低端市场。下游：只要涉及旋转轴的机械结构就一定需要轴承来起到支撑和减小摩擦的作用，因此轴承广泛应用于几乎所有的工业领域，根据中国轴承工业协会相关数据，年汽车、电工、机床为国内轴承的前三大应用领域。
全球轴承市场几乎被八大跨国集团垄断，本土企业占据中低端市场：高端轴承领域技术壁垒较高，海外厂商先发优势明显，年全球轴承市场70%以上的市场份额由八大海外厂商占据（瑞典SKF、德国Schaeffler、日本NSK、日本JTEKT、日本NTN、美国TIMKEN、日本NMB、日本NACHI）。国内轴承市场近亿元，行业集中度低，CR10仅为28.6%，年中国轴承市场为亿元，行业规模较大，但参与者众多、同质化现象严重，行业集中度低，CR6仅为20.3%，各家厂商的规模较小，产品主要分布于中低端领域。
2.2.受益国防军工事业发展，特种轴承龙头扩产或迎业绩高增
公司轴承业务板块的运营主体为全资子公司轴研所，其是我国轴承行业唯一的综合性研究开发机构：轴研所是重点为国民经济建设各领域关键主机及国防建设研制“高、精、尖、特、专”轴承产品的高新技术企业，其前身洛阳轴承研究所成立于年，是我国轴承行业的综合性研究所，年进入中国机械工业集团有限公司，转制为科技型企业。
国内外数控机床、船舶重工、汽车及风电等行业重要零部件供应商：轴研所批量生产内径0.6毫米至外径6.8米的各种类型的高端轴承产品和组件，产品广泛应用于航空航天、舰船兵器、机床工具、风力发电、矿山冶金、石油化工、医疗器械、汽车与轨道交通、工程机械等各个领域，远销欧美等20多个国家和地区。轴研所拥有一个科研机构（国家企业技术中心）、三个产业基地，具有先进的轴承制造装备和测试仪器，在高精度、高可靠性轴承及相关零部件制造、检测与试验方面具有雄厚的实力，在轴承基础理论、设计、材料、检测、试验、润滑、标准、信息等方面具有综合技术优势。
航天轴承居垄断地位，受益于特种轴承需求增长：特种轴承广泛应用于运载火箭、卫星、航天飞船及其他特种领域，公司在该领域居于市场垄断地位；公司生产的特种轴承主要应用于航空航天领域，包括超低温自润滑火箭发动机轴承、卫星能源系统轴承、宇宙飞船生命维持系统轴承、陀螺仪高灵敏轴承、偏置动量轮高可靠性、长寿命轴承及其组件等，具有结构复杂、性能要求严格的特点。目前公司的航天特种轴承及其组件已形成产业规模，随着国际形势的发展和我国综合国力的增强，我国航天等特殊领域的生产任务逐年增加，与之配套的特种轴承的需求量也随之增长。
拟新建伊滨科技产业园，扩大高端轴承产能：轴研所服务于航空、航天和军工领域的特种轴承产品，其生产制造受限于现有生产面积不足、生产条件和装备水平有待改进等现状，产能不足，亟待进行装备升级；其次随着轴承上游产业不断发展，军品及高端民品将向更高、更精密方向发展，无论是从装备精度、装配水平、检测手段等方面都需要相应提升。
年1月公司审议通过了《关于变更募集资金用于投资建设“伊滨科技产业园（一期）项目”的议案》，项目围绕军品业务，进行设备升级；围绕民品业务，通过改造优化原有设备，释放高端民品产能；加强制造服务业务板块对两大主业的支撑能力建设，适度拓展外部业务，逐步构建“两主导一支撑”的业务布局。项目实施后有利于提升公司轴承业务的装备技术水平，扩大高端轴承产能以适应市场需求，增强公司轴承业务的竞争力和盈利能力。
2.3.推进大功率风电主轴轴承产业化，打开轴承业务第二增长极
风电轴承是风力发电机组的核心零部件：风机内部使用的轴承包括五类，分别是主轴轴承1-2个、偏航轴承1个、变桨轴承3个、发电机轴承1套和齿轮箱轴承1套。齿轮箱轴承只有在双馈式和半直驱式风电机上有应用，而直驱式风机是由主轴直接带动发电机轴旋转，省去了齿轮箱这一环节。
风电轴承是风机零部件中附加值较高的环节：根据电气风电招股书，年电气风电采购原材料中，价值占比前四的部件分别为叶片、齿轮箱、发电机、轴承，这四大部件价值量占比分别为20.45%、10.61%、8.51%、8.00%，轴承的价值量占比为8%，在所有零部件中排名第四，是风电机成本中较为主要的元件。根据各零部件厂商中的龙头企业最新年报中的数据，叶片、齿轮箱、主轴、法兰、塔筒的毛利率分别为21.29%、15.80%、39.73%、37.35%、21.39%，而主轴轴承的毛利率达到48.83%，属于附加值较高的零部件，偏航变桨轴承国内技术较为成熟，毛利率较主轴轴承低一些，为22.32%。
国产厂商直接与四家海外轴承厂商竞争：国内风电轴承市场参与的企业主要包括四家海外企业与一些国产厂商，如新强联、瓦轴、洛阳LYC等。海外企业技术较为领先，多数在国内建有工厂，而国内企业近年来进步较快，与海外企业的竞争愈发激烈。
我们通过测算主轴轴承、偏航变桨轴承、齿轮箱轴承以及发电机轴承的市场空间，近似得到风电轴承领域的总市场空间，其中年风电轴承国内市场空间为.64亿元，年有望达到.46亿元，CAGR为24.19%；年全球市场空间为.30亿元，年有望达到.46亿元，CAGR为23.55%。
（一）主轴轴承：大功率主轴轴承替代空间较大，国产替代蓄势待发：主轴轴承起到支承轮毂及叶片，传递扭矩到增速器的作用，常见的技术路径包括三点式支承、两点式支承和单点式支承，一台风机中往往需要1-2个主轴轴承。风机运转过程中主轴在不断旋转，主轴轴承始终处于工作状态，且同时承受外部风载传输来的载荷与主轴、齿轮箱的重力载荷，工况载荷复杂，因此主轴轴承是风机中单价最贵、技术壁垒最高的轴承。通常来讲，双馈式风机主轴轴承常用调心滚子轴承，直驱和半直驱风机主轴轴承常用单列或双列圆锥滚子轴承。
海外厂商先发优势明显，技术路径较为丰富，国内厂商在主轴轴承的技术水平和经验积累方面仍有不小的差距，尤其大功率机型的主轴轴承被海外品牌长期占据国内大部分市场份额，存在较大的替代空间。目前小功率机型主轴轴承已实现国产替代，国内厂商主要包括新强联、洛阳LYC、瓦轴等；大功率机型主轴轴承的国产替代程度很低，只有新强联、瓦轴等厂商可以批量供应，新强联在国内优势明显。
主轴轴承价值随功率增加呈几何式增长，有望受益于风机大型化趋势：直径越大的主轴轴承加工工艺就越复杂，生产难度就越高，随着风机功率的增大，主轴轴承的价格并非线性上升，而是呈几何式增长，即单MW的价值量在不断提升。以双馈式机型上的调心滚子轴承为例，根据三一重能采购数据，斯凯孚的主轴轴承单MW价值量，2.0MW为4.56万元，而4.0MW则是7.30万元，单MW价值量随着功率的增大有显著的提升，未来风机大型化极大可能会扩大主轴轴承的市场空间。
国产主轴轴承性价比优势明显：以双馈式机型上的调心滚子轴承为例，根据三一重能的主轴轴承采购数据，公司会采购斯凯孚的进口主轴轴承，而瓦轴和洛阳LYC则为主轴轴承的国内主要供应商。可以看出斯凯孚不同型号的主轴轴承价格要比国内产品贵20%-70%不等，国产产品性价比优势明显，这也是主机厂商努力寻求国产替代最主要的原因。
国内厂商进步迅速，大功率主轴轴承有望填补国产空白：新强联3MW主轴轴承已实现大批量生产，并于年募资9.35亿元大规模扩产，5.5MW主轴轴承也已进入样机交付阶段；瓦轴的4.XMW主轴轴承也已实现批量生产；成都天马、洛阳LYC、京冶等厂商在风电主轴轴承领域也有一定的技术积累。部分国内轴承厂商绑定头部风电主机厂，建立客户资源优势：风电轴承的耐久性是重要的性能指标，因此风电轴承的开发需要建立在大量实践上，需要在风机上长时间试装测试。只有与风电主机厂保持良好的合作关系的轴承厂商才能得到很好的试装测试机会。近年来一些国产轴承厂商与风电主机厂建立了良好的合作关系，有利于提高国内轴承厂商的技术水平，并提高轴承订单来源的稳定性。
头部厂商优势明显，未来2-3年有望诞生国内龙头企业：大功率主轴轴承领域存在一定的壁垒，只有生产技术强、产能充足的企业才有机会获得市场份额。目前新强联等头部厂商的技术进步快、产能扩张激进，产品也进入主机厂的验证环节，在国内企业中建立了比较明显的先发优势。随着市场认可度的提升，头部厂商有望在未来2-3年内抢占可观的市场份额，随后其他本土厂商会在技术上跟进，共同开拓较大的市场空间。
我们对风电主轴轴承国内和全球的市场进行测算，基于主轴轴承市场空间=∑（风电招标量*各功率机型的发电功率占比*各功率机型的单MW主轴轴承价值量），可得到年风电主轴轴承国内和全球的市场空间分别为35.31、82.69亿元，到年将达到96.45、.01亿元，CAGR分别为28.55%、27.28%，未来市场空间较为广阔。
（二）偏航变桨轴承：本土企业技术成熟，独立变桨带来价值增量空间：风电机中的偏航变桨轴承技术含量略低于主轴轴承，国内厂商的技术已较为成熟，目前已实现全系列国产化，天马、瓦轴、洛轴、新强联、京冶、上海欧际柯特、大连冶金等厂商目前占据国内市场主导位置。
独立变桨技术是风机大型化背景下的未来趋势，或将进一步提升变桨轴承价值：独立变桨与传统的统一变桨不同，它是指每个桨叶的桨距角可以独立调整，因此可以更好地调节风机速度，使发电效率更高。年开始，独立变桨的概念逐渐被各大厂商提出，是风机大型化背景下的未来趋势，未来5MW以上的机型有望全部采用独立变桨技术。独立变桨机型的叶片载荷的变化范围更大，使变桨轴承的负荷增大，对变桨轴承的技术要求更高。使用的轴承类型也由传统的双排球轴承逐渐演化为三排圆柱滚子轴承，变桨轴承的价格也随之增加。独立变桨轴承主要使用三排圆柱滚子轴承，目前只有新强联、成都天马等少部分厂商将三排圆柱滚子轴承应用于变桨轴承上，短期订单会有所增长，收入和毛利率有望提升。
我们对风电偏航变桨轴承国内和全球的市场空间进行测算，基于偏航变桨轴承市场空间=∑（风电招标量*各功率机型的发电功率占比*考虑独立变桨因素后的单MW偏航变桨轴承价值量），可得到年偏航变桨轴承国内和全球的市场空间分别为46.00、.90亿元，年将分别达到.61、.47亿元，CAGR分别为26.72%、25.77%。
（三）齿轮箱轴承：进口依赖度较高，国产替代逐步开启：针对风电齿轮箱轴承，风电齿轮箱轴承由于转速快，要求精度高，对轴承设计和加工设备均有较高的要求。因此，虽然风电齿轮箱的国产化率超过了70%，但风电齿轮箱轴承的国产化率极低，只有0.58%，基本完全依赖进口，国内企业只有瓦轴批量供应少量齿轮箱轴承，国内风电齿轮箱轴承供应商主要为德国舍弗勒、瑞典斯凯孚、日本NTN和美国铁姆肯等。
（四）发电机轴承：价值量较小，市场规模不足10亿元：主机厂大多选择向发电机生产商采购整个发电机，国内风电上游的发电机供应商主要包括湘电股份、南汽轮、江苏中车电机、西安中车永电捷力，也有部分风电主机厂选择采购西门子、ABB等进口品牌的发电机，而三一重能等少部分厂商拥有自行生产发电机的技术。根据三一重能招股书，风电机中发电机价值占比仅为齿轮箱的价值占比的一半，考虑到年国内齿轮箱轴承市场空间不足40亿元，而发电机价值量仅为齿轮箱的一半，且轴承用量较小，价值量偏低，我们估计目前发电机轴承国内市场规模不足10亿元。
轴研所大功率主轴承技术领先，3.2MW风电主轴承已获批量订单：根据公司年报，年度公司完成了4.5MW主轴承设计分析，完成了FD-//P5和FD-//P5等典型风电主轴承样品制造，已经提交客户装机测试并完成了试验平台详细设计及试验方案的制定；年度已具备年产套4MW以上大功率风电主轴轴承的生产能力，解决大功率风电主轴轴承长期依赖进口的问题。目前公司风电轴承业务体量较小，年实现收入几千万元，公司于年5月披露3.2MW风电主轴承已获批量订单；公司看好风电行业长期发展趋势，已将大功率风电主轴轴承作为未来重点发展的产品，在前几年研发的基础上，将采取措施推进大功率风电主轴轴承的产业化。
成功研制国内首台7MW级海上风电主轴承，打破国外轴承企业垄断：7MW级海上风电主轴承作为风力发电机的核心零部件，载荷复杂多变，轴承可靠性及精度要求高，且设计寿命需达到25年以上，技术难度大，长期被国外轴承企业垄断。轴研所通过多次试验，不断攻关，相继攻克轴承材料优选、热处理工艺改善、保持架优化设计与加工等方面技术难题，成功研制7MW大功率风电主轴轴承，并于年1月4日装机运行，解决了大功率主轴轴承完全依赖进口的“卡脖子”问题。
该产品的成功研制，提升了轴研所风电主轴轴承的可靠性设计和制造技术，填补了国产大兆瓦级该结构尺寸风力发电机主轴轴承空白，破除了风电产业关键件安全供应隐患，为大功率风电主轴轴承产业化发展奠定了技术基础。轴研所未来将继续深耕风电领域，大力推动大兆瓦级风电轴承的国产化应用，构建国产风电产品的核心竞争力。
3.培育钻石：三磨所设备+产品双发力，打开公司新成长曲线
3.1.培育钻石引领新风尚，行业迎来黄金发展期
培育钻石是在实验室里模拟天然钻石的自然形成环境培育而成的合成钻石，以HTHP法（高温高压）和CVD法（化学气相沉淀法）合成为主，又称生长钻石。天然钻石诞生于地表以下约公里处，每一枚天然钻石都是由碳元素构成的，随着时间的推移，地幔中的高温高压使碳元素结晶形成自然界中最坚硬的矿物——天然钻石。培育钻石与天然钻石均为纯碳构成的晶体，两者在晶体结构完整性、透明度、折射率、色散等方面均无明显差异。专业人士可以通过高科技设备分辨实验室培育钻石和天然钻石，但肉眼无法区分二者外观上的差异。
价格优势及环境友好特性使培育钻石对传统钻石市场产生冲击：培育钻石和天然钻石的差异主要体现在生产过程以及稀缺性两个方面。培育钻石生产过程约为半个月至一个月，简单、环保、成本较低，稀缺性较低。而天然钻石的形成耗时数百万甚至数十亿元年，是一种不可再生资源，稀缺性较高；其开采过程释放大量二氧化碳，对地表造成不可逆的损害。与天然钻石相比，培育钻石具备低廉的价格和环境友好的性质，可以说为消费者提供了更多样的钻石消费选择。
实验室主要采取高温高压法（HighPressureHighTemperature，简称HTHP）以及化学气相沉积法（ChemicalVaporDeposition，简称CVD）制造钻石。①高温高压法（HTHP）：英文名称为HighPressureHighTemperature（HTHP），是指模拟天然金刚石的生长环境，以石墨、金刚石粉或石墨-金刚石粉为碳源，在高温高压、金属触媒等生长环境中形成的等轴晶系晶质体，简称为HTHP合成钻石，或HTHP培育钻石。在该过程中，纯净的碳粉被压缩进一个生长胶囊随后被放置在一个培育仓中，液压装置模拟天然钻石在地下深处的高温高压形成条件，压强5-6GPa，温度-0°C；在高温高压下，碳原子之间互相连接形成钻石晶体。HTHP工艺可以改善品质较低的天然钻石和合成钻石的颜色和纯度，并可以将钻石颜色调成粉红色、蓝色或黄色等。
②化学气相沉积法（CVD）：英文名称为ChemicalVaporDeposition（CVD），是指将含碳元素的混合气体置于一定条件下，气体中的碳原子按金刚石的结构在预先放置在生长舱中的种晶上沉淀，不断长大后形成的等轴晶系晶质体，简称为CVD培育钻石。CVD的培育首先将一个天然或培育钻石的籽晶片置于气体原料（主要是氢气H2和甲烷CH4）的环境中；在低压高温（压力小于1Pa,温度~0℃）的条件下，甲烷在高能微波或放电等方式的激发中分裂出一个个碳的等离子体，等离子体沉积到“种子钻石”上，籽晶片就会“一层一层”越长越大。
两者短期内不构成替代关系，将保持共同发展态势：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。因此在培育钻石合成领域，两者侧重于不同类型的产品，亦不构成替代关系，将在各自侧重领域内保持共同发展的态势。
国内的培育钻石主要用高温高压法（HTHP）生产。此外，世界上HTHP法的培育钻石产量主要集中于中国，中国批量生产HTHP培育钻石技术已达到世界前列水平。年，中国宝石级培育钻石产量达万克拉，占据全球总量的90%以上，已成为全球培育钻石最大的原料生产国。CVD培育钻石的产量则多分布于印度，美国和新加坡等地，合计占比超过85%。
从培育钻石生产地区分布来看，中国年培育钻石产量约为万克拉，占据全球近50%的产能。印度培育钻石产量约为万克拉，位居第二。此外，与培育钻石相比，全球天然钻石产量总量大，但自年起全球天然钻石毛坯产量逐年下滑，年全球天然钻石毛坯产量为百万克拉，较年减少了32百万克拉，同比减少23.0%；与此同时，全球天然钻石毛坯产值也在下滑，年全球天然钻石毛坯产值为92亿元美元，较年减少了38亿元美元，同比减少29.23%，因天然钻石属于不可再生资源，其资源储量有限，且开发成本大，环境效益低。
全球钻石消费需求不断增加，供需失衡带来发展机遇：虽然全球天然钻石毛坯产量呈现不断下降趋势，但全球钻石消费需求却不断增加，市场供不应求，供需失衡趋势为培育钻石发展带来了机遇，培育钻石合成技术提升以及消费者对培育钻石认知程度的提升有望进一步促进培育钻石市场规模的扩大；根据贝恩咨询（BainCo.）与安特卫普世界钻石中心（AntwerpWorldDiamondCentre）联合发布的《-全球钻石行业报告》，年，受经济复苏影响，全球钻石珠宝零售总额约为亿元美元，同比增长29.23%。培育钻石渗透率迅速提升：培育钻石作为天然钻石的替代品，在钻石供给减少、需求不减的情况下，培育钻石的渗透率迅速提升，年全球培育钻石产量达7百万克拉，较年增加了1百万克拉，同比增长16.7%，全球培育钻石渗透率达6.3%。
影响消费者选择培育钻石的前三大因素分别是款式、价格、质量，培育钻石在上述三个方面均具备明显优势：款式方面，培育钻石在尺寸、颜色等方面具有较好的可控性，能够实现款式量身定做，满足消费者的个性化需求；价格方面，随着合成技术的不断提高，培育钻石生产成本将进一步降低，市场价格优势更加明显；质量方面，培育钻石在晶体结构完整性、透明度等方面可实现与天然钻石相媲美，并且可以满足客户对产品品级的个性化需求。因此，在全球钻石珠宝市场需求稳步增长、天然钻石市场供给不断减少的背景下，培育钻石凭借其优异产品质量、更低生产成本和更好迎合消费者个性化需求的优势，得到了各大钻石品牌商和消费者的青睐，迎来黄金发展期。
目前全球范围内已有多家钻石品牌珠宝商推出培育钻石：近两年来越来越多的人造金刚石生产商、钻石品牌运营商开始大力投入培育钻石的技术研发、商业化生产、市场培育和销售渠道建设，充分挖掘培育钻石的市场价值。年5月，戴比尔斯宣布将通过其旗下的LightboxJewelry品牌开展培育钻石销售业务，且其子公司元素六（ElementSix）拟投资9,万美元新建年产约50万克拉培育钻石的生产基地。
年7月，施华洛世奇将其旗下培育钻石品牌Diama从宝石部门重新调整优化至奢侈品部门。年12月，美国最大的钻石珠宝零售商SIGNET也宣布在其旗下Kay、Jared、Zales、JamesAllen等著名品牌中销售培育钻石珠宝首饰。国内以力量钻石、中南钻石、黄河旋风和豫金刚石为代表的人造金刚石生产企业在实现工业领域技术积累和提升的基础上也纷纷投入培育钻石的研发和生产中，行业集中化态势初现端倪。
引领消费新风尚，市场规模不断增长：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
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