（报告出品方/作者：申万宏源研究，郑嘉伟、傅浩玮）
1.1 深耕碳基复材十七载，聚焦光伏热场领域
公司是国内领先的晶硅制造热场用先进碳基复合材料及产品制造商与供应商。公司目 前主要从事先进碳基复合材料及产品的研发、生产和销售，现阶段聚焦于碳/碳复合材料 及产品，主要应用于光伏行业的晶硅制造热场系统，是一家具有自主研发能力和持续创新 能力的高新技术企业。公司致力于为客户提供性能卓越、性价比高的先进碳基复合材料产 品和全套解决方案，是唯一一家入选工信部第一批专精特新“小巨人”企业名单的先进碳 基复合材料制造企业。
目前，公司先进碳基复合材料产品主要应用于光伏用晶硅拉制炉热场系统。公司的主 要产品为热场系统系列产品：1）单晶拉制炉热场系统产品，主要用于光伏行业、半导体 行业中的单晶硅长晶、拉制过程，是制备单晶硅的关键设备，公司产品主要包括多种规格 的坩埚、导流筒、保温筒、加热器等，是单晶拉制炉热场系统的关键部件。2）多晶铸锭 炉热场系统产品，是光伏行业多晶铸锭的关键设备，公司产品主要包括顶板、发热体、盖 板、护板等部件。3）真空热处理领域产品，公司产品包括模套、料盘以及棒/管材。
公司发展十七载，发展脉络伴随着科研创新与产业的深度结合，引领我国碳基复材行 业的发展。公司 2005 年成立，始终围绕国家发展新材料的战略目标，推进先进碳基复合 材料的生产制备低成本化、产品品种多样化和装备设计自主化。碳基复合材料行业的发展 经历了四个阶段：1）2005 年~2010 年的技术探索与产品验证阶段：公司紧跟国家战略 步伐，开启先进碳基复材及产品的产业化应用研究，承担多项国家计划，并完成技术储备； 2）2011 年~2015 年的技术提升与产业化阶段：公司在先进碳基复合材料低成本制备产 业化、关键设备自主化研发成本显著，为后续的快速发展奠定基础；3）2016 年~2020 年的批量替代及市场主导阶段：公司碳碳复材产品在光伏晶硅制造热场系统得到推广和应 用，逐步对高纯等静压石墨产品进行进口替代及升级换代；4）2021 年至今的材料产品丰 富和应用拓展阶段：公司开始布局半导体、氢能、高温热处理、汽车及轨道交通制动等领 域，不断丰富碳基复材应用场景。
1.2 公司技术实力雄厚，高度重视技术研发
公司董事长廖寄乔博士为公司实际控制人，技术背景深厚。截至 2022 年 3 月 31 日， 廖寄乔先生直接持有公司 13.25%股份，益阳荣晟持有公司 5.57%股份，益阳荣晟和廖寄 乔为一致行动人。廖寄乔先生为公司董事长兼首席科学家，中南大学材料学专业，博士研 究生学历，正高二级研究院，1992 年~2019 年任职于中南大学粉末冶金研究院，师从 “高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”发明人黄伯云院士。
公司核心技术人员具备技术与产业丰厚经验。公司的核心技术人员共 6 名，包括廖寄 乔、李军、王冰泉、王跃军、刘学文、龚玉良均在公司研发岗位上担任重要职务，拥有深 厚且与公司业务相匹配的资历背景和丰富的研发及技术经验，值得一提的是，总经理王冰 泉先生出身无锡尚德，是最早一批的光伏龙头企业，对于光伏行业理解深厚。此外公司自 2020 年以来，不断加强公司技术人才储备，引进一系列高端人才，包括材料学博士 3 名、 材料相关专业硕士 5 名等。
2021 年公司大幅加强研发力度，研发人员与研发费用大幅上升。2021 年公司研发费 用达 6497.24 万元，同比增长 87.6%，2019~2021 公司研发人员持续增长，2021 年研 发人员占公司总员工比例为 14.59% ，研发人数较 2020 年增长 55% ，公司预计 2022~2023 年将新增研发人员 120 人以上。2021 年公司研发力度大幅增加的原因在于：公司重点加大包括了对碳陶以及氢能和高纯材料等方面的研发投入，以进一步扩大碳基材 料的应用领域。
金博研究院将进一步增强公司研发实力，为公司未来新兴业务提供技术基础。公司 IPO 项目建设先进碳基复合材料研发中心，定位为围绕光伏热场用碳基复合材料技术、生 产工艺和产品开发的研发中心。2021 年 11 月公司设立全资子公司湖南金博碳基材料研究 院有限公司，将进一步整合研发资源，加强研发力度，提高研发效率。金博研究院定位为 综合性研究平台，为公司打造新材料产业平台型公司提供研发及产业化能力基础，保障公 司未来长期在光伏、半导体、氢燃料电池、高温热处理、摩擦制动等领域的市场拓展能力， 为公司未来产业在碳基材料领域的纵深布局提供强大的技术基础。
1.3 业绩增速迅猛，新业务布局雏形已现
受益于光伏热场领域需求爆发，公司业绩增长迅猛。2021 年公司营业收入达 13.38 亿元，同比增长 213.7%，2017~2021 年 CAGR 高达 75.2%；2021 年实现归母净利润 5.01 亿元，同比增长 197.3%，2017~2021 年 CAGR 高达 103.9%。2021 年在双碳背景 下，公司下游光伏行业产能扩张，终端需求旺盛，叠加公司 2021 年持续扩大生产产能， 产品销量大幅增加导致公司营业收入，净利润的大幅增长。
公司主要产品为碳/碳热场系统材料，单晶拉制炉热场系统产品贡献超 90%以上营业 收入。公司主要产品包括单晶拉制炉热场系统（坩埚、导流筒、保温筒）、多晶铸锭炉热 场系统、真空热处理领域产品等，近年来公司单晶拉制炉热场系统产品占比不断上升， 2021 年单晶拉制炉热场系统产品营收占比约为 99.5%。分领域看，公司产品主要针对光 伏、半导体和高温热处理三大领域，2021 年光伏领域占比达 97.76%。
公司毛利率维持高位，期间费用率逐年下降。公司毛利率始终维持在 55%以上，公司 2021 年毛利率为 57.3%，较 2020 年的 62.6%略有下降，主要由于产品降价以及主要原 材料碳纤维涨价导致；2017 年~2021 年公司净利率呈上升趋势，2021 年净利率为 37.5%。公司期间费用率持续降低，期间费用率从 2017 年的 28.77%，下降至 2021 年的 10.51%，其中管理费用率下降最为显著。
公司将依托现有优势，打造碳基新材料产业平台。2021 年 9 月公司成立全资子公司 湖南金博氢能科技有限公司，从事高纯氢气的制备、碳纤维树脂基储氢瓶和氢燃料电池用 碳纸的研发、生产和销售。2021 年 10 月公司成立全资子公司湖南金博碳陶科技有限公司， 专注于碳/陶复合材料领域的技术研发、产品制备、市场应用等。公司将进一步延伸公司 产业链，加快构筑公司第二成长曲线：1）公司在碳/碳复合材料积累的核心制备技术和关 键装备研发设计能力可为碳/陶复材的研发生产提供技术支持；2）氢能业务方面，公司一 方面充分利用生产碳基复合材料过程产生氢气资源，另一方面依托现有碳基复合材料技术， 开展碳纸及储氢瓶的技术研发。
2.1 光伏领域：行业供需迎来拐点，产能扩张巩固龙头地位
公司热场系统产品位于晶硅制造产业链前端。公司主要产品单晶拉制炉、多晶铸锭炉 热场系统用于晶硅制造产业链的前端，是单晶硅棒、多晶硅锭制造的核心部件，对单晶硅、 多晶硅的纯度、均匀性等品质具有关键性的影响。光伏电池组件、半导体芯片、电子元件 为硅片的下游应用，光伏行业的快速发展直接带动了上游晶硅制造产业的快速发展。
2.1.1 硅片大尺寸化趋势加速碳碳复材对石墨产品替代
国内先进碳基复合材料产品在光伏行业晶硅制造热场系统领域对国外等静压石墨等特 种石墨产品逐步进口替代。回顾碳碳复材的替代历程，2005 年之前，晶硅制造热场系统 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； 2005~2010 年，金博和西安超码等先进碳基复合材料厂商开始了对等静压石墨产品的进 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；2012~2015 年，欧美双反政策促进国内企业降本需求紧迫，开始大胆尝试新 材料、新工艺，石墨热场系统产品具有成本高、供货周期长、依赖进口等特点，阻碍了光 伏行业降成本、扩规模的发展进程，碳碳热场迎来机遇；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。
光伏硅片大尺寸化趋势加速热场系统中碳基复材对石墨材料的替代。单晶硅拉制炉的 容量快速扩大，其已经从 2011 年左右的 16 英寸~20 英寸（1 英寸=25.4mm）热场快速 发展到现在的 30~36 英寸热场，目前 182mm 尺寸硅片对应 32 英寸热场，210mm 尺寸 硅片对应 36 英寸热场，据 CIPA 统计，2021 年 182mm 和 210mm 尺寸合计占比由 2020 年的 4.5%迅速增长至 45%，未来其占比仍将快速扩大。等静压石墨作为由石墨颗 粒压制成型的脆性材料，已经在安全性方面不能适应大热场的使用要求，在经济性方面也 已经落后于碳基复合材，另一方面在制备大直径的产品时，传统石墨热场材料成型困难， 故而光伏硅片大尺寸化趋势进一步加快了碳/碳复材热场材料对石墨材料的替代。
2.1.2 预制体+致密化为生产过程关键点
公司碳/碳复合材料的制备可以分为五步，主要工艺包括预制体的制备、化学气相增 密、石墨化、机加工和高温纯化处理。先进碳基复合材料是指以碳纤维为增强体，以碳或 碳化硅等为基体，以化学气相沉积或液相浸渍等工艺形成的复合材料，主要包括碳/碳复 合材料产品（碳纤维增强基体碳）、碳/陶复合材料产品（碳纤维增强碳化硅）等。以公 司碳/碳复合材料的生产为例，整个过程分为五步：1）先将碳纤维通过织布、成网、复合、 烘干等工艺制备成预制体；2）在 CVD 炉中进行化学气相沉积，在氮气的保护下，通入天 然气，加热温度为 300~500 摄氏度，气体热解并在碳纤维上沉积碳，填充多孔预制体的 空隙，从而得到高密度的先进碳基复合材料；3）经过石墨化处理，使得产品性能达到使 用要求；4）对半成品进行机加工；5）对机加工后的半成品在重复高温纯化，该过程与石 墨化工艺类似，多次重复高温纯化即可得到最终产品。
预制体构成 C/C 复合材料的骨架和基础，其结构型式对复合材料的最终性能具有较大 影响。预制体的结构决定了复合材料中纤维的体积含量和排列方向、孔隙的几何形状和分 布以及纤维的弯扭程度，影响后续化学气相渗透过程中气体的传质，进而影响材料的复合 致密化进程。公司采用的是碳布/碳纤维网胎针刺预制体成型技术，纤维分布平直，对气 体的阻力较小，有利于碳源气体向预制体内部的渗透和扩散。我们认为公司的沉积周期大 幅低于其他公司，离不开其自主制备和设计的预制体。
碳/碳复合材料制备方法的差异主要体现在后续致密化工艺的不同。目前，碳/碳复合 材料的制备方法因致密化工艺的不同可主要分为化学气相沉积法、液相浸渍法以及这两种 方法的综合使用。化学气相沉积法中，基体碳与纤维结合紧密、结构可调，该法成为制备 高性能碳/碳复合材料的首选方法。公司采用的是化学气相沉积法，利用自主研发的快速 化学气相沉积技术，大幅缩短了致密化周期，沉积周期是传统沉积周期的 1/2，极大地降 低了电力消耗，降低了生产制备成本；西安超码利用等温化学气相沉积工艺结合树脂低压 浸渍炭化工艺，充分发挥两种工艺的特点，利用热解炭结合树脂炭的双元炭组分保证炭/ 炭复合材料具有优异的综合性能。
公司预制体制备与致密化核心技术均为自研。预制体的制备和新工艺均为公司自研， 针刺技术大幅提高预制体制备的生产效率，降低成本；自研快速化学气相沉积技术使得沉 积周期由传统的 800~1000 小时下降到 300 小时以内，大幅提高生产效率，降低成本； 大型化学气相沉积炉工艺装备技术使得单位能耗降低 30%，生产效率提高 40%。
2.1.3 供需相对平衡，新增扩产优质产能消化无需担心
三重需求驱动热场需求持续增长，2025 年需求有望超万吨。光伏领域碳碳热场材料 需求可分为三类：1）新增需求：新增硅片产能带来单晶炉配套热场材料的需求；2）替换 需求：热场材料的耗材属性使得存量单晶炉热场材料在一定周期需要更换；3）改造需求： 在大尺寸硅片渗透率不断提升的趋势下，存量小尺寸单晶炉需要改造成大尺寸单晶炉。据 我们测算， 2022/2023/2024/2025 年碳碳复材热场总需求将达 7631/9621/9912/10305 吨，同比增速为 81%/26%/3%/4%，2020~2022 年为需求爆 发期，年均复合增速超过 100%，2023 年后增速将会放缓，2022 年新增产能带来的需求 占据主导，后续存量市场的替换需求占据主导。
2021 年行业供不应求，2022 年后供需将维持相对平衡。2021 年国内碳碳复材热场 部件主要玩家为金博股份、西安超码（中天火箭）、陕西美兰德、天宜上佳、此外隆基股 份拥有 20GW 碳碳项目用于自供，据该项目环评数据，产能约为 650t。据我们测算， 2021 年行业总供给约为 3928 吨，行业仍呈供不应求态势；2022 年大部分公司均会出现 大幅扩产现象，有效供给将会大幅上升，我们预计 2022 年行业有效供给将达 7650 吨， 略高于需求，但是考虑到部分产能无法满足大尺寸的生产要求，因此我们认为行业高景气 度仍将维持，具备大尺寸热场部件生产能力的公司将最为受益。
2022 年为新增产能释放期，项目产能弹性较大。根据项目建设周期，一般项目一年 内便可建设完毕并释放产能，部分项目半年即可完成，根据我们对于各公司项目的梳理， 在建项目基本均可在 2022 年完成并释放产能。此外根据我们对于已投产的项目真实产能 与项目规划产能的对比发现，项目目前真实产能普遍高于规划期产能，以金博股份为例， 先进碳基复合材料项目规划产能为 550 吨（一期 200 吨+二期 350 吨），但是根据公司 最新答复证监会问询函的数据显示，目前实际产能为 800 吨（一期 300 吨+二期 500 吨），此外天宜上佳以及西安超码均有这一现象出现，我们认为主要原因在于设备（沉积 炉）及产品的尺寸不断增大。
绑定光伏优质龙头，保障新增产能消化。为保障公司既有产能、新增产能的消化，基 于公司产品的技术优势及长期的市场积累，公司已与光伏晶硅制造领域内的主要企业形成 了长期、稳定的合作关系。公司已与隆基股份、晶科能源、上机数控、包头美科硅能源有 限公司、青海高景太阳能科技有限公司签订长期合作协议，确保未来产品销售订单充裕， 2021 年公司向上述客户的销售量占总销售量的比例为 51.19%，截至 2021 年底公司仍有 超过 3800 吨待 2022 年至 2025 年执行，其中约 3100 吨将于 2022~2023 年执行，据公 司预估 2022 年上述协议客户的预计销量达 1483 吨。（报告来源：未来智库）
2.1.4 自研技术造就公司成本优势，降本仍有空间
行业未来竞争的关键在于成本，公司成本优势显著。金博股份和西安超码是碳碳复材 热场部件最早的玩家，两家成本差距较大。2021 年金博股份毛利率为 57.3%，单位成本 为 368 元/kg；2021 年西安超码毛利率仅为 25%，单位成本为 614.5 元/kg。金博股份 成本优势主要体现在直接材料成本以及制造费用，我们认为公司直接材料成本优势在于其 自制预制体，而西安超码外购预制体，公司制造费用低在于其工艺步骤少所需设备少带来 的折旧费用低。
自制预制体大幅降低生产成本。公司碳纤维预制体是用于碳碳热场材料生产的重要构 件。金博股份的预制体为自主生产取得，直接材料成本主要是碳纤维；而西安超码主要通 过从外部采购（天鸟高新）碳纤维预制体，直接材料主要为碳纤维预制体。根据中天火箭 招股说明书披露数据，根据中天火箭碳纤维预制体的采购价格和金博股份自制预制体的生 产成本，测算出 2019 年金博股份自制预制体的毛利率约为 45%，与天鸟高新预制体毛利 率相当。
自研快速化学气相沉积技术大幅提高材料利用率，降低生产成本。公司从碳纤维预制 体到碳基复合材料阶段的技术为快速化学气相沉积技术，采用单一碳源气体（天然气）化 学气相沉积技术制备碳基复合材料；西安超码致密阶段采用等温化学气相沉积工艺结合树 脂低压浸渍炭化工艺，采用丙烯作为碳源以及树脂和液氮等辅助性材料。公司的优势一方 面体现在选取天然气作为碳源，成本更低，丙烯需要瓶装长途运输至生产现场，运输成本 较高；另一方面公司采用纯化学气相沉积工艺，不需要利用树脂，成本大幅降低。
单一碳源气体化学气相沉积技术制备碳基复合材料简化生产流程，降低设备折旧。从 碳纤维预制体到碳基复合材料的阶段，金博股份的工艺步骤要少于西安超码，金博股份在 致密环节少了浸渍、固化、碳化等三个环节使得其生产设备较少。对比公司与西安超码碳 纤维预制体到碳基复合材料阶段所使用设备原值情况，2018 年在公司单位设备原值产量 为 43.83kg/万元，西安超码单位设备原值产量仅为 12.91kg/万元，2018 年两者产能均 约为 200 吨，并不存在规模效应带来的影响，差距原因主要在于生产流程简化，减少生产 设备。
新项目生产工艺趋同，金博股份单吨设备投资额仍具有较大优势。通过对比金博股份 与西安超码近期项目的设备投资额，我们发现金博股份高纯大尺寸先进碳基复合材料产能 扩建项目单吨设备购置费 38 万元左右，而西安超码大尺寸热场材料生产线产能建设项目 二期单吨购置费为 43.8 万元，根据环评西安超码的工艺路线已于金博股份的工艺路线趋 于一致，西安超码已经选用天然气作为碳源的化学气相沉积法，西安超码生产环节已经没 有浸渍和固化环节，因此两者具有可比性。在包含了预制体制备的设备后，金博股份的单 位设备投资仍然低于不包含预制体制备设备的西安超码。
关键设备（化学气相沉积炉）自主设计，设备不断更新换代，降本增效显著。化学气 相沉积炉是制备先进碳基复合材料及产品的关键装备。围绕制造节能、高效的化学气相沉 积装备的目标，公司先后设计了多种形式的化学气相沉积设备，解决了批量工业化制备大 尺寸、异形碳基复合材料部件的关键装备问题，为先进碳基复合材料产品批量化、工程化 生产奠定了关键的装备基础。公司原有设备为小型化学气相沉积炉，装炉量少，且匹配难 度高，沉积成本较高，目前公司通过技术创新，重新设计并投入的均为大型化学气相沉积 炉，极大的提高装炉量和装炉效率，且通过不断的工艺优化，产品沉积时间缩短，生产成 本降低。据公司招股说明书数据，微型气相沉积炉单位产出标准功率为 0.55kW/kg，而 大型气相沉积炉单位产出标准功率为 0.25kW/kg，公司气相沉积炉逐步由小到大升级换 代，使得单位产量用电量逐步降低，2020 与 2021 年下降显著。
过去 4 年单位成本下降超 10%，未来降本仍有空间。我们通过对 2018~2021 年成 本的拆分发现，2021 年单位成本较 2018 年单位成本下降 11.3%，主要是单吨电耗以及 单位折旧下降明显。我们认为单吨电耗下降背后反映的是技术装备的创新，例如气相沉积 炉的从小到大升级换代；单位折旧大幅下降反映的是公司的规模效应显著，公司产量从 2018 年的 178 吨上升至 2021 年的 1706 吨。我们认为未来潜在降本空间内部依靠提高 碳利用率，主要包括碳纤维的利用率和天然气利用率；外部依靠碳纤维价格的下降，此外 2023 年高纯大尺寸碳基复合材料项目投产后产能扩大近一倍，能源消耗及设备折旧仍有 一定下降空间。
2.2 半导体领域：半导体硅片国产化加速碳碳复材渗透率提 升
半导体硅片的主要制备环节及设备与光伏硅片相似。半导体硅片是半导体器件的主要 载体。硅片是半导体产业的上游原料，下游产业通过对硅片进行光刻、刻蚀、离子注入等 加工，可将硅片制成各类半导体器件用于后续加工，如集成电路、二极管、功率器件等。 公司的碳/碳复合材料坩埚、导流筒、保温筒等产品可应用于“拉晶”阶段的单晶硅拉制 炉热场系统。
半导体用晶硅制造热场系统部件仍以高纯等静压石墨产品为主，硅片大型化趋势推动 碳/碳复合材料渗透率提升。硅片直径的提升使得硅片面积平方级增长，进而使得单块晶 圆能产出的芯片数量也翻倍增长。硅片直径越大，芯片的平均生产成本越低，进而提供更 经济的规模效益。据 SEMI 统计，2019 年 12 英寸硅片的出货面积达 79.3 亿平方英寸， 占全部半导体硅片出货面积的 67.2%。根据 ICInsights 预测，2021 年 12 英寸硅片产能 占比有望提升至 71.2%。公司碳/碳复合材料部件具有强度更高、性价比更高的特点，及 “近净成形工艺”制备优势，在更大尺寸热场部件的应用中相较于石墨件具有竞争优势。 我们认为未来半导体用晶硅制造热场系统部件有望复刻光伏用晶硅制造热场系统部件成长 之路。
国产大硅片厂商崛起有望推动这一替代过程。我国目前半导体行业的硅片仍然存在国 产化程度低的问题，目前，全球半导体硅片行业中，国际前五大半导体硅片制造商常年占 据 90%以上的市场份额，中国大陆半导体硅片企业技术仍较薄弱，我国半导体硅片供应仍 高度依赖进口。但是，我们认为随着半导体材料和生产设备国产化，对于碳碳复合材料的 需求将快速增长。
短期半导体单晶炉碳碳热场空间有限，中长期可复刻光伏碳碳热场成长之路，关键在 于国产半导体大尺寸硅片厂商的发展情况。目前半导体单晶炉热场碳碳复材的替代率整体 较低，热场材料仍以高纯等静压石墨产品为主，供应商主要为西格里、东洋碳素等碳素产 品巨头。根据金博股份公告显示，半导体热场单套价值量可对应 2-3 台光伏单晶炉，32 寸光伏单晶炉热场单套价值量 25~30 万元，据此测算半导体热场单套价值量约为 50~90 万元。根据山东有研半导体集成电路用大尺寸硅材料规模化生产项目环评以及立昂微招股 说明书，我们预估单台单晶炉年产能为 5 万片，综合集微咨询统计我国目前在建 12 英寸 大硅片项目规划目标产能已超 6000 万片/年，假设碳碳复材热场渗透率为 10%，碳碳热 场市场空间可达 0.84 亿元。
依托金博研究院，打造碳基新材料产业平台。公司于 2021 年 11 月设立全资子公司 湖南金博碳基材料研究院有限公司，定位为综合性研究平台，为公司打造新材料产业平台 型公司提供研发及产业化能力基础，全面提升公司在碳基材料及相关领域的研发创新能力， 推动公司利用既有核心技术积累丰富公司产品结构，延伸公司产业链，保障公司未来长期 在光伏、半导体、氢燃料电池、高温热处理、摩擦制动等领域的市场拓展能力，为公司未 来产业在碳基材料领域的纵深布局提供强大的技术基础，实现公司未来打造新材料产业平 台型公司的战略目标。
最大化利用现有技术，拓宽技术产业化应用领域。经过多年研发积累，公司底层为技 术依托，例如预制体制备技术、化学气相沉积技术、装备开发技术、涂层技术、纯化技术、 陶瓷技术、碳化硅技术等；中层为技术组合平台，部分原料、设备、工艺等可交叉用在不 同类型碳基材料的制备，例如半导体领域结合了编织、化学气相沉积、纯化涂层等技术； 上层为面向应用领域如泛半导体领域、高温热处理、化工、摩擦制动材料领域等进行产品 开发，解决下游痛点，达成高性价比优势以实现材料的进口替代和升级换代。
3.1 碳陶刹车盘：碳碳复材的自然延伸，百亿市场待开发
碳/陶复合材料兼具碳纤维和高性能陶瓷的优点，是理想的摩擦制动材料。碳/陶复合 材料是指由碳纤维作为增强体，碳化硅作为连续基体的一类新型复合材料。碳/陶复合材 料不仅具有高性能陶瓷的高强度、高模量、高硬度、耐冲击、抗氧化、耐高温、耐酸碱、 热膨胀系数小、比重轻等优点，同时还克服了一般陶瓷材料的脆性大、功能单一等缺点， 是公认的理想高温结构材料和摩擦材料之一。与传统铸铁或粉末冶金材料相比，碳/陶复 合材料的摩擦系数更高，磨损率低、无热衰减、密度更小，在制动应用领域具有明显的性 能优势。
在碳/碳复合刹车基础上改进，碳/陶复材作为新一代刹车材料优势显著。碳/陶复合 刹车材料是 20 世纪 90 年代发展起来的一种以高强度碳纤维为增强体，以热解碳、碳化硅 （SiC） 等为基体的多相复合刹车材料，是在碳/碳复合刹车材料的基础上，引入具有优异 抗氧化性能的碳化硅（SiC）陶瓷硬质材料作为基体的一种刹车材料，既保持了碳/碳复合 刹车材料密度低、耐高温的优点，又克服了碳/碳刹车材料静摩擦系数低、湿态衰减大、 摩擦寿命不足及环境适应性差等缺点，成为新一代刹车材料， 在汽车和髙速列车等现代交 通工具的刹车制动领域具有广阔的应用前景。
公司目前已经具备碳/陶复合材料制备技术。目前，碳/陶复合材料的制备方法主要包 括先驱体转化法、化学气相沉积法、反应溶体浸渗法等，通过上述方法将碳化硅填充到碳 纤维预制体中或填充、涂覆在碳/碳复合材料的孔隙或表面。金博股份目前已经具备碳/陶 复合材料制备技术，一种通过针刺过程将陶瓷浆料注入碳/碳预制体的碳陶复合材料制备 方法，实现在室温下通过物理方式将陶瓷粉体引入到碳纤维预制体中，经气相沉积后制备 得碳陶复合材料，具有工艺简单，生产周期短， 制备成本低等特点，实现了成本低的碳陶 复合材料的制备。
国内企业开始布局产业化，市场参与者少，有望快速占领市场。目前国内碳/陶复合 材料参与者包括勒迈科技，弗迪科技，天宜上佳和金博股份。勒迈科技是我国第一家制造 出碳/陶复合材料刹车盘的企业，主要销售往赛车和高端改装车等领域；弗迪科技为比亚 迪子公司，2021 年推出碳/陶复合材料刹车盘产品；天宜上佳是我国高铁动车组用粉末 冶金闸片供应商，开始布局进入碳/陶复合材料刹车盘领域，已于多家车企签订技术合作 协议；金博股份是碳/碳复材的龙头公司，碳/碳复材与碳/陶复材生产技术上具备共通性， 2021 年 10 月公司成立全资子公司湖南金博碳陶科技有限公司，进入碳/陶摩擦制动领域， 2022 年 6 月公司获得广汽埃安新款车型的零部件试制启动通知书。我们认为随着碳/陶复 合材料制备技术的提升、规模效益的展现，预计碳/陶复合材料有望在摩擦制动领域快速 放量。
新能源汽车的渗透率提升将加剧对于汽车轻量化的需求。根据上汽集团统计数据，传 统燃油车自重每减少 10%，燃油消耗量就降低 6%～8%，排放降低 4%，区别于传统燃油 车，新能源汽车的三电系统会导致整车重量增加 10%~30%，进而增加新能源汽车行驶时 电耗，减少续驶里程，所以新能源汽车对于轻量化的需求更加迫切，根据《碳纤维复合材 料和轻质合金在新能源汽车轻量化上的应用实践》一文，电动车每减重 100kg，续航里程 可增加 8%，轻量化是新能源汽车节能、降耗、增加续航里程的重要技术路径之一。
成本是决定碳/陶刹车盘未来能否大规模渗透的重要因素。目前碳/陶刹车盘价格过高， 整套碳/陶刹车盘（四片）价格在 12~24 万元不等，基本用于超跑车型。特斯拉（Tesla） 于 2021 年为 Model S Plaid 推出了碳陶制动套件，该套装成本达到两万美元，引领了新 能源汽车的刹车升级趋势。目前普通刹车盘价格在 200~400 元，整套更换价格在 800~1600 元，我们认为考虑到寿命以及前文论述的轻量化带来经济效益，碳陶刹车盘整 套价格在 15000 元是极具性价比的。以碳碳复合材料作为参考，金博股份 2021 年碳/碳 复合材料成本约为 368 元/kg，考虑到碳/陶复合材料制备工艺流程与碳/碳复合材料工艺 流程具有高度重合性，但新增陶瓷化处理这一过程，故而成本应当比碳/碳复合材料成本 略高，我们假设碳/陶刹车制动盘重量为 3~4kg，我们认为未来公司单片刹车盘成本区间 为 1200~1500 元/片，整套成本在 4800~6000 元/套，成本完全具备大规模推广的要求。
新能源汽车时代，碳陶刹车盘进入新的发展时期，市场空间超过百亿。未来碳陶制动 盘将主要应用于新装车市场（包括新能源汽车、中高端乘用车、商用车及特种车辆）及汽 车后市场（汽车改装）。我们认为大批量生产碳/陶刹车盘的公司（例如金博股份、天宜 上佳）面对的市场主要是新装车市场，因为汽车改装市场往往需要定制化服务，成本过高， 并且我国改装车市场仍处萌芽状态，改装比例远低于欧美国家。新装车市场方面，我们综 合 2021 年我国汽车销量分布情况以及我国新能源车企中高端车型的发展趋势，我们假设 2025 年悲观/中性/乐观情况下中高端新能源汽车占比为 20%/22.5%/25%，中高端新能 源车碳陶刹车盘渗透率为 10%/20%/30%；中高端燃油车占比为 14%/15%/16%，中高 端燃油车碳陶刹车盘渗透率为 5%/10%/15%；碳陶刹车盘我们假设单套价格为 1.5 万元， 最终测算得出在中性预期下碳陶刹车盘市场空间有望超过 100 亿。（报告来源：未来智库）
3.2 氢能：助力攻克卡脖子难题，布局正当时
充分利用公司生产环节产生的氢气资源，进一步延伸公司产业链。公司在生产碳基复 合材料化学气相沉积这一过程中，通入碳源气，这些气体热解并在碳纤维上沉积碳，公司 采用的碳源气是天然气（主要成分是 CH4），高温分解产生 C 和 H2。据公司 1500 吨高 纯大尺寸先进碳基复合材料产能扩建项目环评数据显示，该项目天然气消耗量约为 954 万 m3/a，氢气排放量约为 1422.65t/a，据此估计该项目满产后，公司副产氢有望突破 3000 吨/年。参考嘉化能源氯碱副产氢的销售情况，2021 年嘉化能源副产氢 3032.61 万 标方（2707.7 吨），销售收入 5040.06 万元，毛利率为 66.88%，氢气售价为 18.6 元 /kg，假设公司未来副产氢为 3000 吨/年，按照 18.6 元/kg 计算，新增销售收入 5580 万 元，按照毛利率 66.88%计算，新增毛利 3732 万元。除了提升对副产氢的利用，公司还 将进行碳纤维储氢瓶和氢燃料电池相关材料的技术研发，充分利用公司生产环节产生的氢 气资源，同时进一步延伸公司产业链，提高公司整体收益。
3.2.1 车载储氢罐：市场空间广阔，IV 型瓶时代有望弯道超车
高压气态储氢瓶是燃料电池车的必要储氢部件。燃料电池车的储氢系统由储氢瓶、阀 体、氢循环泵、管路及附件构成。目前高压气态储氢瓶有四种类型，其中 I 型、II 价格相 对便宜，但是储氢密度低，重量重且容易发生氢脆问题，不适合用于燃料电池车，车载应 用以 III 型和 IV 型为主，国外多是 70MPa 的碳纤维缠绕 IV 型瓶，国内已实现商业化应用 的客车、物流车应用的储氢瓶以 35MPa 的 III 型瓶为主。目前已有相当数量的国内企业正 在布局 IV 型瓶的技术研发与制造，未来储氢瓶技术将向着轻量化、高压力、大容量、低 成本的方向发展。
行业竞争加剧，新进入者增多。从行业竞争格局来看，车载高压储氢瓶市场参与主体 增多，市场集中度逐年下降，市场竞争性增强。2019 年国内主流的储氢瓶供应商有 5 家 分别为国富氢能、科泰克、天海工业、中材科技、斯林达。2020 年新增南通中集参与市 场竞争，2021 年市场实现千支级以上储氢瓶出货的企业新增奥扬科技。市场参与主体逐 年增多。据 GGII 数据，2021 年出货量前三企业占比为 76.95%，较 2020 年下降 5.42%， 较 2019 年下降 14.26%。目前，公司已开发出与上述企业同等性能的 III 型碳纤维全缠绕 氢气瓶，并进行Ⅳ型碳纤维全缠绕氢气瓶的开发，以满足行业的发展趋势。
碳纤维是高压储氢瓶的主要基础材料，成本占比超过 50%。据 DOE 数据，目前 700bar 的 IV 型瓶成本，碳纤维成本占总成本 52%。就碳纤维下游应用来讲，目前储氢 罐用碳纤维用量在千吨以下，但是随着未来燃料电池汽车放量，储氢罐用碳纤维用量将快 速增长，据中科院宁波材料所特种纤维事业部数据，乘用车碳纤维用量约为 75kg/辆，商 用车碳纤维用量约为 320kg/辆，按照 2030 年燃料电池汽车保有量达到 100 万辆估计， 2030 年储氢罐用碳纤维近 10 万吨，届时将成为仅次于风电领域的第二大碳纤维下游市场。
高压储氢瓶长期潜力远超碳碳热场材料，IV 型瓶时代公司有望赶超。根据前文的测算， 从碳纤维的用量角度来看，高压储氢瓶的潜力远超光伏领域的碳碳热场材料。从价值量的 角度看，根据《中国氢能产业发展报告 2020》的预测，2025/2030 年燃料电池汽车保有 量将达 10/100 万辆，并且，目前商用车单车储氢罐数量在 8 个左右，单个价格在 15000 元左右，据此我们估算 2025 年燃料电池车用高压储氢罐市场空间约为 61 亿元，2030 年 市场空间约为 189 亿元，2022~2030 年 CAGR 为 54%。目前市场主流产品为 III 型瓶， 行业主要玩家为传统金属压力容器厂商转型而来，随着行业技术升级，未来进入 IV 型瓶 时代后，塑料内胆替换金属内胆，碳纤维性能及缠绕工艺重要性提升，公司基于对碳纤维 产品的理解有望在储氢瓶领域弯道超车。
3.2.2 碳纸：气体扩散层核心材料，进口替代亟待突破
气体扩散层（GDL）是燃料电池核心组件膜电极的重要组成部分。气体扩散层在氢燃 料电池系统中担当水气输运、热量传递、电子传导的载体，并在装配和运行过程中为其他 组件提供结构支撑的功能，同时还要具备比较好的导电性能及在电化学反应下的抗腐蚀能 力，因此气体扩散层材料的性能直接影响着电化学反应的进行和电池的工作效率。气体扩 散层（GDL）通常由基底层(GDB)和微孔层(MPL)组成。基底层一般由碳纤维布、非织造 布、碳黑纸或碳纤维纸构成，其中高性能碳纤维纸是最常用的气体扩散层基底材料，这是 因为碳纤维纸具有多孔结构，孔隙率高，导电性好，耐高温，耐腐蚀，能满足燃料电池的 运行条件和性能要求。
公司碳碳复合材料产品生产流程与碳纸的制备具有相似性。碳纤维纸是以碳纤维为主 要材料，辅以黏合剂经抄纸工艺而制得的纸状材料。首先准确称取一定量经处理的碳纤维 和固定量的木浆放入纤维解离器中，加入纤维浆料分散剂溶液，将浆液充分混合，搅拌 2min；采用常规湿法造纸技术，在纸样抄取器上抄片、干燥，得到碳纸原纸；原纸通过 浸渍酚醛树脂、热压（压力 4MPa，温度为 150～190℃，时间为 2～6min），之后在真 空烘箱内干燥，然后通入氮气，在高温电炉里进行碳化处理，之后进行憎水处理，憎水剂 采用聚四氟乙烯乳液，得到燃料电池专用碳纤维纸。从碳纸的工艺流程来看，其中很多技 术都和碳纤维与碳纤维复合材料的制备相似，金博股份作为碳基复合材料龙头公司，已经 具有碳纤维编织技术、化学气相沉积、碳化、石墨化等全套碳基复合材料制备技术和关键 装备的能力，可为氢燃料电池用碳纸等相关产品的研发提供技术支持。
碳纤维纸核心技术工艺主要被日本、德国，美国等少数发达国家掌控。碳纸产品由几 个国际大厂垄断，例如日本东丽、德国 SGL、加拿大 Ballard 等，国产产品处于中试阶段。 日本 Toray 公司生产和销售的碳纸在全球占据领先地位，其生产的碳纤维纸具有高导电性、 高透气率、高强度等多种优点，其“TGP·H”系列碳纤维纸产品在全球具有垄断地位，性 能优良。德国 SGL 公司主要生产高导电性和高孔隙率低成本碳纤维纸;加拿大巴拉德主要 集中在碳纸处理、微孔层水管理设计。
碳纸国产替代空间大，公司有望发挥碳基复材龙头公司优势占据一席之地。整体来看， 目前我国气体扩散层市场仍由国外企业主导，产业化水平有待提升，国内碳纤维制造技术 与国外具有较大差距，当前国产碳纤维制造技术不足以满足现阶段质子交换膜燃料电池气 体扩散层的需要。我们认为未来 4 年将会是国产 GDL 能否大批量应用的关键期，能否获 得大批量应用，取决于电堆产品性能期望和成本之间的折衷。气体扩散层生产成本主要来 源于加工费用，优化大规模生产工艺、降低生产成本、大力发展碳纤维纸制造技术将是我 国未来气体扩散层的重点研究方向。基于 2030 年我国燃料电池汽车保有量达到 100 万辆 的假设，我们测算出 2030 年燃料电池汽车对于碳纸的需求量将达 957 万 m2， 2021~2030 年 CAGR 约为 86%。
3.3 第三代半导体材料：市场开拓者，有望复刻光伏热场成 长之路
碳化硅是第三代半导体材料核心，具有广阔应用场景。半导体是指在常温下导电性能 介于绝缘体与导体之间的材料。常见的半导体包括硅、锗等元素半导体及砷化镓、碳化硅、 氮化镓等化合物半导体。碳化硅（SiC）为第三代半导体材料核心，是制作高温、高频、 大功率、高压器件的理想材料之一。碳化硅功率器件将极大提高现有使用硅基功率器件的 能源转换效率，主要应用领域包括 5G 通讯、国防应用、航空航天、电动汽车/充电桩、光 伏新能源、轨道交通、智能电网等。
碳化硅单晶生长热场是碳化硅单晶生长的核心，决定了单晶生长中温度的轴向和径向 梯度、气相流场等关键反应条件。碳化硅衬底制备技术包括 PVT 法（物理气相传输法）、 溶液法和高温气相化学沉积法等，目前商用碳化硅单晶生长均采用 PVT 法。PVT 法制备 碳化硅单晶的难度之一在于碳化硅单晶生长设备设计与制造技术，碳化硅长晶炉是晶体制 备的载体，也是晶体生长核心技术中的热场和工艺的重要组成部分。
石墨件和石墨毡作为保温材料是碳化硅生产的最主要直接材料。根据天岳先进招股说 明书披露的数据，2018 年~2021 年上半年石墨件和石墨毡约占其原材料采购金额的 70%~87%。石墨件包括坩埚和结构件，坩埚主要作为碳化硅粉合成和长晶的腔室，结构 件则主要起固定等结构支撑作用，与坩埚、保温共同组成温场。石墨毡包括外保、上保、 中保、下保，共同组成保温系统，覆盖在坩埚的外层，起保温作用。以 2021 年上半年数 据作为基础，天岳先进披露直接材料成本占比 39.73%，假设直接材料中石墨件以及石墨 毡占比 87%，故而保温材料占总生产成本比例约为 35%。
公司作为先进碳基复材制造龙头企业，高纯碳粉及高纯保温材料的制备具有天然优势。 碳粉作为公司气相沉积工艺副产品，基于公司的工艺特点具有纯度高、成本低等天然优势。 此外，公司在高温热处理工艺方面具有丰富的技术积累，可为高纯碳化硅粉的合成提供高 纯度的碳粉原料、成熟的高温热处理工艺。公司目前已掌握高纯碳粉、高纯碳化硅粉、高 纯保温材料的制备技术，并已进行试制。2022 年 4 月，公司与天科合达签订战略合作协 议，公司按照天科合达提出的技术要求，深入研究开发满足天科合达要求的高性价比高纯 热场、高纯保温、高纯粉体材料与产品。
中短期空间有限，长期取决于碳化硅国产化率以及碳碳复材替代石墨材料趋势如何。 Wolfspeed 预测，2026 年 SiC 衬底市场规模有望达到 17 亿美元，我们假设 2026 年国 产 SiC 占比 10%，碳碳复材渗透率达到 50%，由于目前碳碳复材用作碳化硅热场材料尚 未由案例，我们根据前文分析，以石墨材料价值量约占 35%作为参考，假设碳碳复材价值 量占比为 35%，据此测算 2026 年国内 SiC 衬底热场材料市场空间约为 2 亿元。（报告来源：未来智库）
碳碳复材热场部件业务是公司短期内最为核心的业务，成本优势是其核心优势，我们 通过对其成本结构的拆分，预测未来单位成本情况。碳碳复材成本由直接材料成本、直接 人工成本、制造费用构成。
直接材料成本：天然气和碳纤维两部分构成，天然气用量、天然气单价以及碳纤维单 价数据通过公司公告披露可得，碳纤维用量通过倒算可得。考虑到技术成熟度的提升， 2022/2023/2024 年我们假设碳纤维单耗分别为 0.83/0.8/0.75，天然气单耗分别为 6.2/6/5.5，原材料单耗下降反应的是公司技术成熟度提升带来的碳利用率的提升，经过计 算 2021/2022/2023/2024 公司碳利用率分别为
24.15%/23.96%/24.77%/26.91%， 2022 年碳利用率略微下降的原因是我们认为公司新产线投放初期可能会导致单耗的上升。 考虑到碳纤维未来新产能的投放，碳纤维的价格有望下降，我们假设 2022/2023/2024 年碳纤维价格分别下降 0/5%/5%,天然气单价假设为 3.1 元/立方米。
直接人工成本：我们认为未来随着产能的大幅扩张，规模效应将会使得单位人工成本 下降，我们假设 2022/2023/2024 年单位人工成本分别下降 5%。
制造费用：总体受益于规模效益以及技术成熟度的提升，电费以及单位折旧均呈下降 趋势，我们假设 2022/2023/2024 年单位制造费用分别下降 5%。
价格：产品价格下降趋势明显，但是考虑到未来 N 型片用热场价格比 P 型片用热场 价格高出 10%~15%，以及半导体领域的产品订单增加，产品价格下降趋势有望趋缓，我 们假设 2022/2023/2024 年碳碳复材单位价格下降 10%/10%/5%。
销量：公司 2021 年碳碳复材产能为 1600 吨，目前公司转债 600 吨项目以及最新募 投 1500 吨高纯大尺寸项目仍有部分尚在建设中，可转债项目预计今年全部投产，1500 吨高纯大尺寸项目今年部分投产，明年全部投产，据此我们预测公司 2022/2023/2024 年产能为 2600/3450/4140 吨，销量为 2500/3450/4140 吨。
公司新业务方面包括碳陶刹车盘、碳化硅衬底领域（高纯碳粉、高纯碳化硅粉、高纯 保温材料）、氢能（氢气、储氢罐、碳纸），我们认为碳陶刹车盘是最有望在成为公司第 二增长曲线的业务，2022 年进行装车试验，预计 2023 年开始形成批量销售；碳粉以及 氢气作为公司碳碳复材生产的副产品，随着公司产能扩大，这部分副产品回收的经济效益 逐渐显现。
碳陶刹车盘：公司目前已具备 100 万盘产能储备，我们预计 2023 年开始贡献收入， 2023/2024 年销量分别为 10/30 万盘，根据模型计算，我们预测 2023/2024 年公司碳陶 刹车盘价格为 2500/2300 元/盘，根据碳碳复材的成本情况，我们预测公司碳陶刹车盘成 本为 1500/1400 元/盘，对应毛利率分别为 40%/39.1%，销售收入为 250/690 百万元。
氢气：根据公司碳碳复材产量情况以及金博氢能尾气处理产能情况，我们保守估计 2023/2024 年分别可回收氢气 2500 吨，根据目前行业工业副产氢情况，我们以嘉化能源 副产氢作为参考，我们假设公司氢气价格为 18.6 元/kg，毛利率为 67%，据此测算从销 售收入为 46.5 百万元。
碳粉：作为公司碳碳复材生产过程的副产品，根据高纯大尺寸先进碳基复合材料项目 环评数据，1500 吨碳碳复材产生炭渣及碳粉 61.5 吨，我们保守估计 2022/2023/2024 年公司碳粉销量为 20/60/72 吨，售价根据天岳先进碳粉采购价情况，我们假设公司碳粉 价格为 200 元/kg，毛利率假设为 70%，据此测算出 2022/2023/2024 年销售收入为 4/12/14.4 百万元。
综上所述，我们预计公司 2022/2023/2024 年实现收入 19.42/27.16/34.95 亿元， 同比增长 45.2%/39.8%/28.7% ，毛利率 53.7%/51.1%/50.8% ，净利率 36.1%/32.9%/33%,对应净利润为 7.02/8.93/11.52 亿元，同比增长 40%/27.2%/29.1%。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
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