碳/碳复材性价比高、安全性强，适应大尺寸单晶热场制备，替代石墨作为热场材料已成趋势。碳/碳复合材料是由碳纤维及其织物增强碳基体所形成的高性能复合材料。

1、碳/碳复合材料与传统石墨比较有以下优点：

1）性价比高，产品使用寿命长，减少更换部件的次数，从而提高设备的利用率，减少维护成本；

2）可以做得更薄，从而可以利用现有设备生产直径更大的单晶产品，节约新设备投资费用；

3）安全性高，在反复高温热震下不易产生裂纹；

4）可设计性强，大型石墨材料成型困难，而先进碳基复合材料可以实现近净成型，在大直径单晶炉热场系统领域具有明显的优势。

碳基复材在晶硅热场应用渗透率不断提升。回顾碳基复材对传统石墨原料制造晶硅热场系统的技术路线替代过程，

2005年之前，晶硅制造热场系统（单晶拉制炉、多晶铸锭炉）部件主要是以等静压石墨等特种石墨为主，生产企业主要是西格里和东洋碳素等碳素巨头；

2005至2010年，碳基复材在晶硅制造热场系统的应用进入探索期，金博股份和西安超码等少数碳基复合材料厂商开始对等静压石墨产品进行进口替代。

2011年，受日本福岛大地震影响，进口特种石墨供应紧张，碳碳热场得到批量应用机会窗口；

2012至2015年，欧美双反政策冲击使得国内企业开始尝试新材料、新工艺以降低生产成本，碳碳热场产品因使用寿命长、可减少部件跟换次数，且具备热导系数低、有利节能增效的特点，顺应行业降本趋势得以快速应用；

2016年后，国内光伏行业快速发展，碳碳热场迎来广阔发展空间，渗透率不断提升。

热场系统大型化以及N型硅片渗透率提升，继续推动碳基复材对石墨材料的替代。由于等静压石墨坩埚强度不足以保证产品安全，结构和性能不可调，因此热场系统大型化趋势下，碳碳复材对石墨材料的替代愈加明显。

2、核心竞争力取决于制造费用&原材料成本控制能力

龙头企业毛利率处于行业领先地位。根据工艺流程的不同，碳碳热场行 业主要公司可分为自制预制体（金博股份、隆基股份）与外购预制体（西 安超码）公司。其中金博股份作为行业龙头，预制体自制、单一碳源快 速化学气相沉积技术、自制自研沉积炉与高温炉，2021 年金博股份热场 系统毛利率保持在 57%高位水平，在行业中处于领先地位。

行业产品性能指标相当，均价接近。根据中天火箭招股书，单晶直拉炉 用的坩埚、导流筒、保温筒等产品作为热场系统的结构件，其核心作用 为支撑整个高温热场，密度和强度系上述部件的关键指标，而导热系数 不属于关键指标。通过金博股份与西安超码的主要产品的抗弯强度、灰 分等指标进行对比，两者产品性能指标相当。从产品均价走势来看，2021 年金博股份、西安超码产品均价分别为 86.1、81.9 万元/吨，均价接近。

企业间毛利率差异主要来自成本，成本差异主要来自制造费用及直接材 料成本。各企业间产品性能指标相当，均价接近，因此在行业走向供过 于求阶段，龙头竞争优势主要在于对成本端的控制。2021 年金博股份产 品单位成本为 367.7 元/kg，同期西安超码单位成本 614.5 元/kg。金博 股份成本优势主要体现在制造费用和直接材料成本，我们认为金博股份 制造费用低的原因主要在于减少工艺步骤的同时，利用快速化学气相沉积大幅缩短沉积时间以摊薄折旧成本等；而直接材料成本优势在于金博 股份自制预制体，直接材料主要碳纤维，而同行企业则通过外购预制体 制备成品，直接材料主要是预制体。

制造费用差异主要来自辅料及折旧等成本。在辅料环节，金博股份采用 气相沉积工艺仅需使用天然气作为辅料，单位辅料成本仅为 16 元/kg； 而西安超码在生产过程需要使用到丙烯、树脂及氮气等作为辅料，单位 辅料成本达 70 元/kg。在折旧等成本方面，金博股份为 73 元/kg，较西 安超码 185 元/kg 低 112 元/kg。电力耗用方面，金博单位电力耗用成本 为 90 元/kg，高于西安超码的 54 元/kg，我们判断主要由于二者所用工 艺的不同，化学气相沉积法在耗电量上相对液相浸渍法（西安超码采用 的工艺）更高。

工艺流程差异带来设备折旧成本的节省。金博股份采用生产工艺流程较 同行减少浸渍、固化、碳化三个环节，对应减少相关浸渍炉、固化炉和 碳化炉设备，可节省一定折旧成本。为排除规模效应影响，我们对比 2018 年金博股份和西安超码碳纤维预制体到碳基复合材料阶段所使用设备原 值情况（2018 年金博股份和西安超码产量差异不大，仅 20 吨）。2018年金博股份单位设备原值产量为 43.83 千克/万元，西安超码仅为 12.91 千克/万元，生产流程简化可带来设备投资明显减少，从而降低折旧成本。 虽然同业在新建项目上进行优化并逐步追赶，但金博股份单吨设备投资 额仍具备优势，通过比较金博股份与西安超码最新产能情况，金博股份 单吨设备投资额约 38.0 万元/吨，较西安超码 43.8 万元/吨低约 13%。

快速化学气相沉积，大幅缩短沉积时间从而摊薄人工、折旧成本。在保 证材料性能前提下的短周期、低成本复合工艺是先进碳基复合材料制备 领域的重要核心技术和发展趋势。金博股份采用的致密化方法为化学气 相沉积法，衡量其先进性的主要指标为致密化周期，目前国内外大尺寸 批量制备碳基复合材料工艺的最高水平为 300 小时以内，主流水平为约 800-1000 小时，部分优秀企业可以做到约 600 小时。未来发展方向是 进一步缩短致密化周期，从而进一步降低碳基复合材料制备成本。

龙头企业掌控核心工艺，关键设备自研。在热场制备所需设备方面，金 博股份作为早期进行热场产品研发的企业，具备沉积炉的设计能力以及 高温炉的生产能力，为产品批量化、工程化生产奠定关键装备基础的同 时也降低来了设备的投资折旧成本。此外，凭借自产的高温炉，金博股 份无需氯气或氟利昂等纯化辅助气体，通过高温处理即可满足生产需求， 除降低材料成本外，也可避免了氯气受环保管控导致供应问题的风险。

自制预制体制备具有技术壁垒，带来直接材料成本绝对优势。预制体是 碳/碳复材制作流程的中间材料，是将碳纤维利用编织、梭织、针织等方 式成型。预制体行业龙头江苏天鸟预制体业务毛利率达 50%左右（20H1 数据）。金博股份自 2006 年起持续优化迭代预制体制备工艺，具有先发 优势。根据金博股份招股说明书测算，金博股份自制预制体模拟毛利率 与江苏天鸟相当，表明金博在预制体制备成本上具有优势。预制体技术 工艺难点在于需要将碳纤维按照一定的构型做成三维结构，由于碳纤维 丝易发生损伤，造成碳纤维耗量增加，因此在低损伤的同时低成本制备 预制体是行业主要竞争点。

3、国内电动车弯道超车，有望加速推动国产化进程

基于碳陶材料出众的性能优势，其已在军用飞机、高端汽车刹车系统取得了一定的应用，未来有望成为新一代飞机、高铁和汽车刹车材料。

1）飞机：国内首次应用，发展前景广阔。

2017年，由中航工业与西工大合作开发碳陶飞机刹车材料成全球首创，且成功在我国军机得到运用。

据《中国民航报》报道，中航工业制动已完成400多炉次碳陶刹车盘的批产考核，生产了10多个机种10000余件碳陶刹车盘，惯性台试车考核10000余次。

已批量装机碳陶刹车盘120余架份，累计安全飞行10000余个起落，具备完善的技术底蕴。

目前碳陶刹车盘也已在歼20、歼10B、歼15、运20等主力战机上应用，并被各大媒体评价为我国战机相对于外国战机的性能优势之一。

2）高铁：碳陶刹车材料仍在试车实验中，市场待开启。

目前国内外高铁刹车材料均以粉末冶金闸片为主，碳碳/碳陶因部分性能未得到圆满解决，目前应用较少，仍处试车阶段。

国内以天宜上佳（688033）为代表的龙头公司正在进行相关项目的研发并取得了阶段性成果，技术水平处于国际领先水平，未来将主要应用于新型时速400公里及以上时速动车组。

3）汽车

20世纪90年代，德国宇航院（DLR）以高档轿车刹车盘为应用目标，对碳陶刹车材料进行了研究并获得了成功，碳陶刹车盘凭借其优异的性能在高端跑车中得到了广泛的应用。

目前受限于汽车碳陶制动盘的生产成本相对较高，其主要应用于高性能跑车以及后市场改装车等领域。

基于当前背景，国盛预计新能源汽车发展有望率先带动碳陶刹车材料进入大规模商业化量产。

5、目前碳陶制动盘生产以国外厂商为主，国内是推广阶段的蓝海市场。

碳陶刹车适配高性能电动车的制动系统，但目前碳陶刹车应用核心制约因素是制动盘生产周期长，生产成本高。

特斯拉ModelSPlaid车型的碳陶瓷刹车套件选装，售价高达2万美元，其应用并不具备经济性。

当前碳陶刹车盘厂商主要为海外企业，主要包括意大利Brembo（布雷博）、英国SurfaceTransformsPlc、美国Fusionbrakes等，其中Brembo在碳陶刹车领域处于绝对领先的地位，除自有品牌产品外，各大品牌原厂的碳陶刹车绝大多数都是由Brembo代工。

随着国内新能源车放量，预计2024年国产新能源车碳陶刹车市场空间有望超80亿。

预计国内2024年新能源车销量达到1000万量，预计随着碳陶刹车盘售价的大幅下降，带动碳陶刹车盘渗透率提升，假设2024年单盘售价降至2000元/个，渗透率达到10%，对应国内新能源车碳陶刹车盘市场空间达到80亿元。

2025年碳陶制动盘需求预计将达49.7万套，对应市场空间58亿元，2021-2025年复合增速86%。

文章来源： 首财君，中泰证券，全球光伏