1.1 光伏碳/碳热场龙头，市占率、盈利能力遥遥领先
深耕碳基复合材料领域，全面布局光伏、半导体、氢能、汽车等产业中的核心碳部件， 打造碳基材料产业平台。金博股份成立于 2005 年，2007 年完成碳纤维预制体与快速化学气 相沉积的技术研发与产业布局，2008 年产品在硅基半导体领域成功应用并获得国家重点新 产品称号，2010 年推出多款光伏、半导体用高性能碳基热场产品，2012 年突破了大尺寸碳 /碳复合材料高效制备关键技术，2013 年推出光伏行业碳/碳热场整套解决方案。公司于 2020 年 5 月登陆科创板，目前碳/碳复合材料产品主要应用于光伏行业单晶硅制造热场系统，并大 力拓展碳基复合材料在半导体、氢能、汽车等领域的应用。
碳/碳热场市占率约 40%，大幅领先竞争对手。早期单晶炉热场系统主要使用进口高纯、 高密度、高强等静压石墨材料。2005 至 2010 年，金博股份、西安超码等厂商开始尝试使用 碳/碳复合材料对等静压石墨进行替代。碳/碳复合材料为光伏行业单晶炉增大投料量、提高 拉速、降低能耗等工艺提供了新型热场设计与材料保障，推动了光伏行业降本增效，并逐步 替代等静压石墨。金博股份自上市以来，经过多次扩产，目前市占率在 40%左右，大幅领先 竞争对手。
盈利能力出众，规模效应明显。金博股份拥有稳定的毛利率水平及较强的盈利能力，毛 利率、净利率和 ROE 等各项指标均大幅领先同行。公司毛利率一直稳定在 60%左右，2021 年主要原材料碳纤维采购价格同比上升 18.72%，毛利率同比下降 5.66pp。受益于营业收入 及产销规模大幅增长带来的规模效应，净利率下降幅度低于毛利率降幅，近两年净利率维持 35%以上。ROE 方面，除 2020 年上市后净资产规模大幅增长有所摊薄外，近年来一直保持 25%以上高水平。
1.2 技术研发能力领先，管理团队激励到位
实际控制人技术出身，深耕高性能复合材料领域。公司创始人、董事长、首席科学家廖 寄乔师承黄伯云院士，中南大学材料学博士、博士生导师、二级研究员，曾任职于中南大学 粉末冶金研究院，是“十二五”国家科技重点专项（高性能纤维及复合材料专项）专家组专 家、“十二五”863 计划新材料技术领域“高性能纤维及复合材料制备关键技术”重大项目 总体专家组专家。廖寄乔在目前主要负责公司碳基复合材料及产品制备技术的研发与公司战 略发展规划。
坚持技术产品创新升级，研发投入持续增长。金博股份以先进碳基复合材料低成本制备 关键技术为目标，组织了一支涵盖材料、纺织、无纺、机械、电气等多学科的核心研发团队。 经过持续的原始创新与产业化开发，公司突破了碳纤维准三维编织技术、快速化学气相沉积 技术、大型化学气相沉积工艺装备技术、高性能低成本先进碳基复合材料产品设计与制备技 术、高温热场系统设计与优化技术等核心关键技术。2015 年“碳/碳复合材料坩埚制备关键 技术及应用”获得湖南省科学技术进步奖一等奖。公司坚持技术和产品的持续升级创新，始 终保持大额的研发投入并逐年增长。
员工持股覆盖面广，业绩考核目标锚定高增长。金博股份于 2020、2021 连续两年推出 限制性股票激励计划。2020 年股权激励业绩考核目标为：以 2019 年营业收入为基础，2020～ 2022 年营业收入增长率分别不低于 40%、100%、160%。2021 年股权激励则进一步增加了 利润考核目标，最高考核目标要求 2021 年净利润较 2020 年增长 80%，2021 年及 2022 年 净利润合计较 2020 年增长 300%。
管理、研发团队稳定，高额研发投入保证龙头地位稳固。公司研发团队通过自主创新、 工艺改进，在先进碳基复合材料的科学研究、工程化设计与制造方面形成了持续的研发能力， 实现了高性能先进碳基复合材料生产制备低成本化、产品品种多样化和装备设计自主化的战 略目标。凭借技术、产品、成本领先性，公司先进碳基复合材料坩埚、导流筒、保温筒等产 品在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，市场份额快速提升。公司对管理层、核心技术人员激励到位，保障经营管理与研发团队 稳定，每年高额的研发投入也有助于公司保持技术领先地位。
1.3 完善产业布局，打造新材料平台公司
基于碳基复合材料底层技术，打造新材料平台型公司。公司迭代多代的技术、工艺及装 备对各类碳基复合材料的制备具有通用性。其中使用的主要原材料包括预制体制备类（碳纤 维等）、沉积物料类（气体、树脂、粉体等）。预制体制备技术主要包括碳纤维织布、缠绕、 针刺等通用型技术。主要沉积工艺包括气相沉积、浸渍、高温烧结等，并通过石墨化、纯化 等后处理达到使用要求。公司将底层原料、设备、工艺交叉组合，制备出不同类型碳基复合 材料广泛应用于光伏、半导体、氢能、汽车等产业，并不断拓展材料应用领域，打造碳基材 料产业平台。
布局半导体、氢能、高温热处理、摩擦制动新领域，扩大碳基复合材料应用范围。碳基 复合材料性能优异，可广泛应用于高温热处理领域、耐磨领域、耐腐蚀等领域。随着性能优 势不断凸显、制备成本逐步降低，碳基复合材料对传统材料及产品的替代将逐渐提高，其需 求将会保持稳定增长。公司先后成立金博氢能、金博碳陶，分别从事氢能、碳/陶刹车盘业务。 公司成立金博研究院，通过提高研发创新能力，保障在光伏、半导体、燃料电池、高温热处 理、摩擦制动等领域的市场拓展能力，进一步扩大碳基复合材料的应用领域。
产业链布局已具雏形，新领域拓展初现成效。目前公司各业务领域布局已基本完成，战 略聚焦光伏、半导体、燃料电池、高温热处理、摩擦制动等高成长赛道，新业务拓展取得积 极进展。碳陶刹车盘已取得 IATF 16949 认证，并成为广汽埃安、比亚迪的定点供应商。完 成了片状碳纸中试，卷状碳纸配方和技术研发并进入小试阶段，并与神力科技签署战略合作 协议。第三代半导体方面，已成功开发出高纯碳粉、高纯碳化硅粉、高纯保温材料的制备技 术，形成了小规模试制能力，与天科合达达成战略合作。
平台公司协同效应明显，步入良性发展轨道。金博股份围绕“碳纤维-预制体-碳/碳材料 -碳陶材料”的产业脉络进行布局，有望充分发挥产业协同效应。一方面新产品与碳/碳热场 都以碳纤维为原材料，新老产品共享采购渠道，公司可加强碳纤维成型机理研究，提高国产 碳纤维采购比例，并充分发挥规模采购优势。另一方面，新产品与老产品部分产线共用，老 产品的副产物可得到回收利用。例如，碳/陶刹车盘前端工艺可与碳/碳热场共线生产，碳/碳 热场天然气沉积过程中副产氢气可提纯利用，碳粉提纯后可用作碳化硅长晶的原材料。作为 平台型公司多领域布局，公司通过技术进步、产业协同降本，碳基复合材料将在更多领域对 石墨等传统材料进行替代，又打开了新的市场空间，进入良性循环。
2.1 大尺寸硅片渗透率提升，碳/碳复合材料加速替代石墨
碳/碳复合材料凭借性价比优势，在光伏热场领域逐渐替代等静压石墨。光伏行业发展 早期，单晶拉制炉、多晶铸锭热场系统部件材料主要采用国外进口的高纯、高强等静压石墨。 但是石墨也存在脆性较大、杂质含量高、使用寿命短等缺点。碳/碳复合材料断裂韧性较高， 同时具备良好的耐腐蚀性、耐摩擦性、耐热冲击性，与石墨相比，性能更优异，寿命更长。 随着生产成本下降，碳/碳复合材料综合性价比凸显，在光伏晶体生长设备中逐渐替代等静压 石墨。
2005 年至 2010 年，以金博股份和西安超码为代表的厂商率先开始尝试用碳/碳复合材 料对等静压石墨进行替代，产品开始得到验证。2011 年至 2015 年，碳/碳复合材料为光伏行 业单晶拉制炉增大投料量、提高拉速、降低能耗等工艺提供了新型热场设计与材料保障，在 坩埚产品率先开始大规模替代等静压石墨。2016 年至 2020 年，碳/碳复合材料的高安全性、 高纯度和可设计等方面的优势越来越明显，在导流筒领域实现替代。2021 年大尺寸硅片占 比由 2020 年的 4.5%迅速增长至 45%，并且预计 2022 年进一步提升至接近 80%。由于大 型石墨材料成型困难，而碳/碳复合材料可以实现近净成形，在大直径单晶炉热场系统领域具 有明显的优势，渗透率进一步提升。
光伏需求增长叠加渗透率提升，碳/碳热场一度供不应求。2020 年下半年开始，光伏下 游需求爆发。硅片新老玩家在高额利润驱使下加速扩产。碳/碳热场作为硅片拉晶的关键耐用 耗材，不同部件更换周期从半年到两年不等，新投产硅片产能需要预先购置全套热场。为了 匹配硅片大尺寸化需求，热场尺寸也迅速向 32/36 寸升级，碳/碳复合材料对等静压石墨的替 代呈现加速趋势，导致碳/碳热场需求爆发。2020 年至 2021 年，碳/碳热场供应持续紧张， 一件难求，甚至出现部分单晶硅片企业因买不到碳/碳热场而无法满产的情况。
2.2 碳/碳产能加速投放，行业转向成本、产品差异化竞争
热场产品是单晶拉棒关键耗材，下游需求分为新增、替换、改造需求。坩埚、保温筒、 导流筒、加热器等碳基复合材料热场产品均为单晶硅棒拉制过程中的消耗品部件，下游需求 主要分为新增需求、替换需求和改造需求。新增需求是指新增单晶炉装机带来的需求，例如 客户向设备商采购单晶炉，同时采购热场产品。替换需求是指在单晶炉不更换的情况下，消 耗件因寿命到期带来的定期更换需求。改造需求是指通过热场改造，以提升原有设备生产效 率或适应硅片发展趋势。
以目前行业主流的 36 寸热场来测算一台单晶炉对应的热场新增、更新需求。36 寸坩埚 重量在 84Kg 左右，使用寿命约 6～8 个月；导流筒重量约 36Kg，使用寿命约 24 个月；保 温筒分为上、中、下三个保温筒，总重量约 83Kg，使用寿命约 18 个月。此外，光伏热场还 包括主电极、螺栓、保温盖、支撑环等部件。测算结果显示，新投产一台单晶炉，需采购全 套碳/碳热场 270Kg；单晶炉投产后，每年碳/碳热场的更新、替换需求约 225Kg。
光伏碳/碳热场需求将持续增长，预计 2025 年可达 10877 吨。CPIA 预测今年 182、210 大尺寸硅片占比将接近 80%。目前 36 寸热场可以满足 182、210 硅棒拉制需求。因此主要 考虑光伏碳/碳热场的新增及替换需求。假设：1）2022~2025 年硅片产量分别为 320GW、 432GW、562GW、674GW；新投产硅片产能分别为 212GW、203GW、190GW、204GW； 2）考虑硅棒出片率提升及电池转换效率提升，2022~2025 年单台单晶炉产能分别为 13.4MW、 14.1MW、14.6MW、15.1MW。以 36 寸热场测算，预计 2025 年光伏用碳/碳热场总需求 10877 吨，其中新增需求 3658 吨，替换需求 7219 吨。
碳/碳热场供应紧张叠加高利润率，新老厂商加速扩产。2020 年以来碳/碳热场持续紧缺， 金博股份、西安超码相继上市，大幅扩充产能。碳/碳复合材料的高额利润和光伏行业长期巨 大的增长空间，也吸引了天宜上佳、天鸟高新、宇晶股份等新进入者。此外，专业硅片厂商 中环股份（内蒙中晶、宁夏中晶），以及一体化厂商晶科能源（青海中昱）、晶澳科技（包头 晶旭）出于供应链保障及降本考虑，也有扩产计划。
2022 年碳/碳热场供需逐渐宽松，将转向成本、产品差异化竞争。2021 年底，行业主流 厂商碳/碳热场产能约 6206 吨，尚不足以满足 2022 年行业需求。2022、2023 年，预计碳/ 碳热场产能将分别增加 3480 吨、4300 吨。即便考虑 2023 年底大尺寸热场产能，亦足以满 足全行业需求。预计 2022 年起碳/碳热场供需将逐渐宽松，进入总量过剩的时代。CPIA 预 计 2022 年起，TOPCon、HJT、IBC 等 N 型电池市占率将快速提升。N 型硅片对于热场的 纯度要求更高，需增加纯化工序，进一步提高了竞争门槛。金博股份碳/碳复合材料制备采用 化学气相沉积工艺并自制预制体，成本全行业最低。定增募投项目配套纯化设备，产品纯度 等级<30ppm，可满足高纯度 N 型单晶生产要求，具备产品差异化竞争优势。
3.1 独创快速化学气相沉积技术，有效降低生产成本
独创快速化学气相沉积技术，区别行业主流工艺。目前市场上绝大部分给光伏单晶硅片 企业提供碳/碳热场的企业其工艺技术路线大同小异，都是采用预制体沉积碳的工艺，即在碳 纤维预制体的基础上，通过致密化工艺引入基体碳，再经高温高压等工艺制作而成。根据致 密化工艺的不同，可以分为化学气相沉积法和液相浸渍法。
化学气相沉积：利用甲烷、丙烯等碳氢化合物在高温下热解产生的碳沉积在碳纤维预制 体空隙内，实现碳纤维预制体的致密化，从而得到碳基复合材料。
液相浸渍：将碳纤维预制体浸入液态浸渍剂中，通过真空、加压等措施使浸渍剂渗入预 制体的孔隙，再经固化、碳化、石墨化等一系列处理过程，最终得到碳基复合材料。
化学气相沉积工艺在坯料初期低密度阶段致密效率高，当本体密度达到一定值时气相沉 积的致密效率就变低，控制难度变大。液相浸渍工艺在低密度阶段增密效率低，但在坯料高 密度阶段致密效率高。为了达到碳/碳复合材料的密度要求，行业内大多生产企业采用化学气 相沉积+液相浸渍工艺。金博股份自主研发了快速化学气相沉积技术，解决了大尺寸、异形 碳基复合材料产品的快速增密技术难题。金博股份自主研发、设计沉积炉等关键设备，在设 备、工艺及成本方面领先竞争对手。
致密化周期缩短至 300小时以内，不到传统工艺的 1/2，有效降低生产成本。致密化周 期是决定先进碳基复合材料制备成本的最重要因素。目前国内外大尺寸批量制备碳基复合材 料工艺的主流水平为约 800～1000 小时，部分优秀企业可以做到约 600 小时。公司采用定 向流动快速化学气相沉积技术，批量制备大尺寸先进碳基复合材料产品的沉积周期在传统沉 积周期 1/2 以内，极大地减少了电力消耗，降低了生产制备成本。
自主设计、定制化生产沉积炉，掌握核心 Know-How。化学气相沉积炉是制备碳/碳复 合材料及产品的关键装备。目前，我国先进碳基复合材料及产品生产企业使用的设备大多属 于高耗能、低产出的设备。由于先进碳基复合材料的生产技术含量较高，没有现成的设备可 用，也很难从国外引进，大部分是企业根据自身的生产需求设计。围绕制造节能、高效的化 学气相沉积装备的目标，公司组织研发人员进行技术攻关，先后设计了多种型式的化学气相 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。金博股 份的化学气相沉积炉采用自主设计、定制化生产（委托）的模式，掌握了炉体设计的核心 Know-How。
3.2 自制预制体，工艺优势明显
自制预制体，带来 50~60 元/Kg成本优势。金博股份以预制体起家，突破了碳纤维预制 体准三维编织技术，通过自制碳纤维预制体的方式有效降低了生产成本。相比之下，竞争对 手西安超码预制体采购价在 350 元/Kg 左右，金博股份自制预制体的直接材料成本大幅低于 西安超码外采价格。若以西安超码预制体采购价作为销售价，金博股份碳纤维预制体外售模 拟毛利率在 50%左右，与江苏天鸟（西安超码预制体供应商）碳纤维复合材料业务毛利率相 当。预制体用量约为成品碳/碳复合材料的 30%～40%，据此估算自制预制体带来的成本优 势在 50～60 元/Kg。
化学气相沉积减少设备投入，带来 25~35 元/Kg 设备折旧优势。化学气相沉积+液相浸 渍工艺流程包括化学气相沉积、液相致密、石墨化处理及机加工等多个工序，从碳纤维预制 体到碳/碳热场材料的阶段，包括浸渍、固化、碳化、石墨化、机加工等环节。金博股份采用 化学气相沉积工艺，在预制体上完成碳沉积后，直接进行石墨化、机加工处理，在致密化环 节少了浸渍、固化、碳化三道工序，可节约浸渍炉、固化炉和碳化炉等设备投资，由此带来 25~35 元/Kg 成本优势：
金博股份与西安超码老产能均使用小炉型，单位产能设备折旧差异约 34.48元/Kg。 以 2019 年两家公司主要设备原值及产能计算，在 10 年折旧期、5%残值假设下， 因工艺不同带来的单位产能设备折旧差异约 34.48 元/Kg。
沉积炉向大炉型升级后，折旧成本优势缩小，但仍有 25.07 元/Kg。西安超码新投 资的光伏热场项目已全部改用天然气化学气相沉积工艺，并采用大型沉积炉。其大 尺寸热场材料生产线产能提升建设项目（二期），单吨产能设备投资额 43.77 万元。 金博股份的高纯大尺寸先进碳基复合材料产能扩建项目，单吨产能设备投资额 37.98 万元，若剔除预制体及纯化设备投入，对应单吨产能设备投资额仅 33.27 万 元。参考西安超码老产能，浸渍固化炉、碳化炉等设备投入约 15.89 万元/吨。与化 学气相沉积+液相浸渍工艺相比，金博股份在单吨产能投资方面的可节约 26.39 万 元/吨，对应 25.07 元/Kg 成本优势。
以天然气作为单一碳源，原材料成本可节约 30 元/Kg 以上。金博股份以天然气为单一 碳源，西安超码以丙烯为碳源、氮气为稀释气体的等温化学气相沉积工艺结合树脂低压浸渍 炭化工艺。虽然西安超码的产量低于金博股份，但致密化工艺用到丙烯、树脂、液氮等原材 料的采购额却远高于金博股份。以天然气为碳源的化学气相沉积，主要原材料为天然气，其 成本约 18 元/Kg。相较于以天然气为碳源的化学气相沉积+液相浸渍工艺有 30 元/Kg 成本优 势。
电力成本不具备优势，但是差距快速缩小。化学气相沉积工艺更耗电，金博股份相较于 西安超码在电力成本方面并不具备优势。随着公司的气相沉积炉逐步由小到大升级换代，单 位产出耗电量累计下降 58%以上，结合较低的电价，金博股份的电力成本已经接近西安超码 的水平。2017～2020 年，金博股份生产成本下降约 113 元/Kg，其中电力成本下降约 90 元 /Kg，电耗的快速下降也是金博股份成本下降最主要的原因。
产品溢价+成本优势，盈利能力大幅超越同行。与化学气相沉积+液相浸渍工艺相比，化 学气相沉积工艺使得在同样满足客户品质要求的情况下，金博股份的同型号产品重量相对较 轻，单位重量销售均价高于竞争对手 20 元/Kg 以上。成本方面，预制体自制带来 50～60 元 /Kg 成本优势；快速化学气相沉积工艺带来的折旧及原材料成本优势分别为 25 元/Kg、30 元 /Kg，扣除 20 元/Kg 左右电力成本增加，预计金博股份比竞争对手盈利高出 100 元/Kg。假 设竞争对手单位盈利 50 元/Kg（对应 ROA 4%～5%），则极端情况下，金博股份热场仍可维 持 150 元/Kg 盈利水平。
3.3 技术储备丰富，降本路径清晰
大型沉积炉效率大幅提升，降低能耗及单位投资。2020 年至 2021 年 3 月期间，公司新 购置的 24 台沉积炉，平均价格较老产能上涨 166%，单台产出增长 3 倍，单吨投资额下降 近 1/3。金博股份使用的大型气相沉积炉相较于微型沉积炉，单位产出功率下降 53.42%。通 过沉积炉逐步由小到大升级换代，单位产出耗电量由 2017 年的 255KWh/Kg 下降至 2020 年 的 106KWh/Kg，降幅达 58%。
能耗优化、规模效应降本，让利客户扩大市场份额。2017～2020 年，通过持续技术进 步，金博股份实现有效降本，生产成本由 463 元/Kg 大幅下降至 350 元/Kg。其中，制造费 用由 247 元/Kg 下降至 118 元/Kg。制造费用降本主要来自电耗下降，我们测算单位电力成 本由 153 元/Kg 下降至 63 元/Kg，新产能单位投资额下降、规模效应带来固定成本的摊薄亦 有贡献。受益于规模效应及生产自动化程度提高，单位人工成本由 111元/Kg下降至 75元/Kg。 公司产品也主动降价，持续让利客户以扩大市场份额，不断扩大碳/碳复合材料应用范围。 2021 年以来碳纤维价格大幅上涨，成本由 350 元/Kg 上升至 368 元/Kg。成本构成中，制造 费用占比大幅下降，直接材料占比在 50%以上。
副产氢气、碳粉回收利用，进一步降低生产成本。氢气和碳粉为公司碳/碳复合材料生产 过程中的副产品。由于前期公司规模较小，氢气、碳粉回收的经济效益低。随着公司产能规 模的不断扩大，氢气、碳粉等副产物的产生量亦逐步增大，对其进行回收、提纯、利用逐渐 具有经济效益和可行性。对生产过程中的氢气进行回收、提纯，可作为工业还原气体或者燃 料电池燃料。气相沉积工艺的副产品碳粉具有纯度高、成本低等天然优势，可为高纯碳化硅 粉的合成提供高纯度的碳粉原料。
根据物料平衡关系，每生产 1Kg 碳/碳复合材料，副产 10.66m 3氢气，0.041Kg 碳粉。 假设氢气价格 3元/ m3，高纯碳粉价格 300元/Kg，则副产品可带来额外 44.28元额外收入， 预计成本可下降 20 元/Kg 左右。
直接材料成本占比 50%以上，未来降本将转向材料端。目前，公司制造费用的下降已经 趋于平缓。虽然能耗仍有下降空间，但由于电力成本占比已不到 20%，对总成本影响相对较 小。随着碳纤维价格上涨，目前直接材料成本占比在 50%以上，因此公司未来降本的重点将 放在材料端。
使用国产纤维替代进口纤维。碳纤维预制体是碳/碳复合材料的骨架，碳/碳复合材 料的高成本很大一部分原因是由于预制体的高成本，预制体的成本则取决于成型技 术及碳纤维价格。目前进口碳纤维相较于国产碳纤维仍存在溢价。公司率先导入国 产碳纤维，目前国产采购比例在 80%左右，未来有望实现碳纤维的全面国产化。随 着产品种类丰富、出货量增长，在碳纤维采购价格方面亦能获得一定优势。
改进预制体制备技术，提高致密化效率。由于碳纤维价格远高于天然气，采用低密 度预制体，天然气进行致密化，成为降本的选择之一。公司正在进行均匀结构碳纤 维预制体制备技术研究，开发出体积密度 0.45g/cm3左右，具有高致密化效率的碳 纤维预制体及其制造技术。目前已完成关键技术开发、小批量生产。
提高碳纤维收得率。碳纤维经过织布、成网、准三维成型、复合针刺等技术，制成 碳纤维预制体的过程中，收得率仅有 35%~40%。1Kg 碳/碳复合材料通常需求消耗 0.8Kg 左右碳纤维。通过改进预制体的编制成型工艺，提高碳纤维收得率，可实现 有效降本。
4.1 电动车轻量化、高端化趋势下，碳陶刹车盘有望批量导入
碳/陶复合材料性能优异，刹车制动领域应用前景广阔。飞机、汽车和高速列车等现代交 通工具的刹车材料经历了从铸铁、合成材料、粉末冶金材料到碳/碳复合材料和碳/陶复合材 料的发展。碳/陶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。相较于铸铁、粉末冶金等传统材料，碳/陶复合材料作为具有更好制动性 能、更轻量化的摩擦制动材料，预计在新一轮的新能源汽车升级换代中拥有广阔的市场应用 前景。
更轻的簧下质量，提高续航里程。簧下质量减轻 1Kg 相当于车身上减少 5Kg 的效 果。以 380mm 一对碳陶刹车盘重量为 12kg，而一对 380mm 灰铸铁制动盘为 32kg 为例，悬挂以下减少 20kg，相当于悬挂系统以上减少 100kg 重量效果。新能源电 动车可以大幅提高续航里程。
无高温衰减，更稳定的制动性能。一般来说，在行驶中反复踩刹车，将导致制动能 力因为受热而明显损失。碳/陶刹车盘能够承受至少 1650℃的高温，在高温环境中 具有非常优秀的制动稳定性，能有效的防止制动能力因为高热而衰减情况的发生。
更短的制动距离，更长的寿命。碳/陶制动产品具有稳定的摩擦系数，制动过程柔 和，制动曲线平稳，刹车距离缩短 30%。常规铸铁刹车盘使用寿命为 10 万公里， 碳/陶刹车盘有非凡耐用性，正常使用终生免更换。
2001 年保时捷首次将碳/陶制动系统应用于汽车，装配在 911 GT2 型跑车上，911 C4S 从 2002 年 11 月提供选配。其他知名品牌汽车也陆续开始通过采用这一创新型刹车技术来提 高车辆安全性并改善踏板舒适度。但是受限于碳/陶成本高，价格及其昂贵，例如全球知名的 制动系统制造商 Brembo 提供的碳/陶刹车盘价格在 12~16 万元不等，此前应用仅限于部分 高端跑车或改装车领域。
新能源汽车高速发展，碳/陶有望迎来新机遇。轻量化可以有效提升整车的操控性和动力 性，提高车辆的加速度性能，缩短刹车制动距离。电动车虽然没有传统的发动机和变速箱， 但其携带的动力电池组在整车质量中占了很大比重。电动车想要提高性能，并超过燃油车， 就必须发展轻量化结构。当纯电乘用车每减重 10%，电耗将会下降 5.5%，续航里程也增加 5.5%。碳/陶刹车盘可以有效降低簧下质量，提供更好的控制感和刹车体验。
特斯拉将于 2022 年中为 Model S Plaid 车型推出碳/陶刹车套件选装，售价高达 2 万美 元。随着自主品牌密集推出高端电动车型，碳/陶刹车盘有望成为差异化卖点。并且国产碳/ 陶刹车盘目前单车售价在 1 万元左右，可以低廉的价格提供高性价比产品，对标国外豪华车 型配置。目前广汽、比亚迪、小鹏均有进行碳/陶刹车盘在新车型上的开发工作。预计 2023 年国内将有数款搭载碳/陶刹车产品的车型推出。随着制备成本的下降以及性能的提升，碳/ 陶刹车盘有望率先在 C 级豪华车上得到应用，并逐步在 B 级中高端车型中替代铸铁盘。
碳/陶刹车盘预计 2023 年装车量产，2025 年市场空间约 58亿元。预计 2023 年搭载碳 /陶刹车盘的车型开始量产。假设 2025 年国内新能源乘用车销量 1100 万辆，其中 B 级、C 级车占比分别为 30%、5%。碳/陶刹车盘在 B 级、C 级车中的渗透率由 2023 年的 1%、5%， 提升至 2025 年的 10%、25%。假设 2025 年国内商用车销量 500 万辆，碳/陶刹车盘凭借更 短的刹车距离、更长的使用寿命在商用车中达到 10%的渗透率。同时，碳/陶刹车盘的单车价值量由 1 万元（2500 元/盘）下降至 0.6 万元（1500 元/盘）。由此测算 2025 年国内碳/陶 刹车盘市场空间约 58 亿元。
碳陶刹车盘市场拓展顺利，有望成为公司第二成长曲线。金博股份于 2021 年 10 月成 立金博碳陶，着手进行碳/陶复合材料刹车盘产能建设，目前已建成年产 10 万套碳陶刹车盘 的产能。2021 年 12 月，金博碳陶与湖大艾盛签署了战略合作协议，双方将聚焦新能源电动 车智能底盘系统集成开发、线控制动和新型碳/陶复合刹车材料的推广应用等领域开展技术研 发与产品合作。公司已取得 IATF 16949：2016 质量管理体系认证，并相继成为广汽埃安、 比亚迪定点供应商，为其开发和供应碳陶制动盘。公司的碳陶刹车盘已获得客户认可，碳陶 生产线与原有碳碳生产线共线，具有成本优势。预计 2023 年碳陶刹车盘将形成规模化销售， 有望成为公司第二成长曲线。
4.2 硅基半导体加速替代，碳化硅协助降本
4.2.1 硅基半导体：存量市场，加速渗透
半导体热场产品与光伏类似，但纯度要求更高。与光伏领域相似，公司的碳/碳复合材料 坩埚、导流筒、保温筒等产品应用于半导体“拉晶”阶段的单晶硅拉制炉热场系统。半导体 对热场材料灰分要求更高，对于器件级单晶，要求灰分<30ppm；对于芯片级单晶，则要求 在部分热场部件（导流筒）表面制备灰分小于 5ppm 的高纯涂层。太阳能光伏单晶满足 P 型 单晶灰分<200ppm，N 型单晶灰分<100ppm 即可。
大尺寸硅片对热场强度要求更高，将由石墨切换到碳基复合材料。根据 SEMI 数据，2021 年全球半导体硅片出货面积创下新高，达到 141.65 平方英寸，同比增长 14.17%；销售额 126 亿美元，同比增长 12.50%。12 英寸已成为半导体硅片主流尺寸，目前全球约七成的半 导体硅片产能可生产 12 英寸硅片。大尺寸硅片需要更大投料量的单晶炉，而随着单炉投料 量从 120kg 增至 650kg 以上，传统石墨热场承重能力难以支撑。碳/碳复合材料具有强度更 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，预计后续行业将切换到抗折强度高的碳/碳热场。
硅基半导体热场市场超 25亿元，存量替代空间较大。Omdia 预计全球半导体硅片出货 量将保持强劲增长，预计 2025 年需求将达 1600 万片/月。假设 12 英寸单晶炉年产 3.75 万 片半导体硅片，8 英寸单晶炉、6 英寸及以下单晶炉均年产 4 万片半导体硅片，2025 年半导 体硅片总需求对应 4965 台单晶炉。目前单台光伏单晶炉热场替换需求约 0.225 吨，按照 50 万元/吨测算，单台光伏单晶炉替换需求约 11.25 万元。半导体热场单套价值量可对应 5-6 台 光伏单晶炉，价值量可达 56.25 万元，潜在市场空间在 25 亿元以上。
半导体市场拓展成效显著，销售实现快速放量。金博股份已开发出可满足半导体领域要 求的高纯度坩埚、保温筒、板材、紧固件等碳/碳复合材料部件，多项产品（坩埚、保温筒、 板材、紧固件等）已经通过山东有研半导体材料有限公司、神工股份、浙江海纳半导体有限 公司、宁夏中欣晶圆半导体科技有限公司、中环领先等国内半导体厂家的认证，并取得销售 收入。公司在半导体领域的市场拓展情况成效显著，2019~2021 年分别实现收入 203.08 万 元、698.54 万元、2436.16 万元。相较于其他应用领域，公司在半导体领域的应用拓展取 得了更快的增长速度。
4.2.2 碳化硅：共同降本，加速成长
碳化硅适用于高频、高压、大功率器件，将受益光伏风电、新能源汽车需求增长。碳化 硅（SiC）作为第三代半导体的核心，拥有较宽的禁带宽度、较高的饱和电子漂移速率、较 强的抗辐射导热能力等优点，是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一。SiC 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。随着国内外 新能源车和光伏发电等下游需求不断增长，对功率器件和衬底材料的功率及频率适用性要求 也不断提高，SiC 衬底的市场规模有望快速增长。
SiC 衬底占器件成本的 50%，一般采用 PVT 法制备。SiC 衬底的制造是产业链技术壁 垒最高、价值量最大环节，约占 SiC 器件制造成本的 50%。SiC 单晶制备又是衬底的基础， 目前国内主流商用 SiC 单晶生长均采用 PVT法（物理气相传输法）：将 SiC 高纯粉末放置在 圆柱形致密的石墨坩埚底部，SiC 籽晶放置在坩埚锅盖附近，坩埚通过射频感应加热至 2300~2400℃，并有石墨毡或多孔石墨绝热，通过选择合适的频率避免对该绝热层直接加热。 籽晶温度设定在比源温度低约 100℃，这样使得升华的 SiC 物质可以在籽晶上凝结并结晶。
PVT 工艺难度较高，未来仍需进一步降本。PVT法制备碳化硅单晶的难度在于：1）温 度场控制困难：长晶需要在 2500℃高温下进行，对材料和温度控制要求高。2）生长速度缓 慢：晶棒厚度每小时生长速度视尺寸大小约为 0.2~1mm/小时。3）良率难以控制：SiC 存在 200 多种晶体结构类型，其中仅六方结构的 4H 型（4H-SiC）等少数几种晶体结构的单晶型 碳化硅才是所需的半导体材料，在晶体生长过程中需要精确控制硅碳比、生长温度梯度、晶 体生长速率以及气流气压等参数。4）晶体扩径难度大：PVT 法随着晶体尺寸的扩大，难度 工艺呈几何级增长。目前碳化硅功率器件的价格仍数倍于硅基器件，高成本一定程度限制了 其应用场景及市场渗透。
SiC 生产速率慢、产品良率低，对热场控制、材料匹配要求较高。天岳先进为国内领先 的 SiC 衬底厂商，其衬底长晶良率在 50%左右，衬底加工良率在 75%左右。成本方面，直 接材料、制造费用占比较高。原材料中热场及保温材料（石墨件、石墨毡）采购占比在 80% 以上。制造费用中设备折旧、燃料动力占比分别在 50%、20%以上。在高温密闭真空环境中 生长出大尺寸、高品质、单一晶型的碳化硅晶体，需要精确的热场控制、材料匹配及经验积累。因此，行业参与者需要长期和大量的投入，才有可能在技术上取得突破，这也是目前碳 化硅衬底良率与长晶速率、长度受限的主要原因。
热场可实现 SiC 衬底有效降本，碳/碳复合材料有望加速替代。PVT 生产工艺主要采用 细结构等静压石墨作为热场材料，坩埚主要采用高纯度石墨，纯度要求<5ppm，保温材料主 要采用石墨软毡、硬毡，纯度要求<5ppm。目前国内的碳化硅衬底制造中碳粉已基本实现国 产化，但热场材料仍主要依赖进口。随着技术进步和单晶 SiC 尺寸的增加，碳/碳复合材料有 望替代细结构等静压石墨用作 PVT热场的坩埚和导流筒等。国内 SiC 衬底厂商也正在推进 热场材料国产化。
可见，通过合适的热场设计、材料选择，可实现节能降耗、提高 SiC长晶良率、支持晶棒 向大尺寸发展，有效降低 SiC 衬底制造成本。8英寸晶棒较 6 英寸可多切近 90%数量芯片， 边缘浪费降低 7%，进一步降低芯片的成本。根据碳化硅芯观察公众号相关测算，8 英寸较 6 英寸碳化硅器件成本将降低 20%~35%。
预计 2026 年 SiC 热场市场空间约 20亿元。根据 Yole 及 Wolfspeed 数据，2018-2020 年，全球碳化硅衬底市场规模从 1.79 亿美元增长至 2.8 亿美元。Wolfspeed 预测，2026 年 SiC 衬底市场规模有望达到 17 亿美元，2022-2026 年复合增速达到 25%。假设 SiC 衬底毛 利率 35%，成本中直接材料占比 35%，热场成本占直接材料成本比重 80%，据此估算全球 碳化硅热场市场空间约 20 亿元。
与天科合达战略合作，抢占 SiC 市场先机。金博股份已与天科合达签署战略合作协议， 就高纯热场材料、高纯保温材料、高纯粉体材料在第三代半导体领域的开发和应用，达成深 度的战略合作伙伴关系。天科合达给予公司第三代半导体用高纯热场、保温、粉体材料及产 品开发方向、技术要求方面的指导并配合公司进行产品测试与评估，通过应用效果反馈加快 公司产品开发与品质改善进度。天科合达在同等性价比条件下，将优先采购公司高性能热场、 保温与粉体材料及产品。与头部衬底厂商合作研发，帮助其降本增效，有助于公司抢占市场 先机，提供性价比更高的碳/碳复合材料产品。
4.3 前瞻性布局氢能领域，打开中长期发展空间
料电池产业仍处商业化发展初期，未来将由政策驱动转向市场驱动。近年来，随着国 家多项鼓励新能源、燃料电池产业发展的政策出台，燃料电池产业进入高速发展通道，产业 支持政策不断完善。中汽协数据显示，2020 年全国燃料电池汽车产销数量分别为 1204 辆和 1182 辆；2021 年产销分别为 1790 辆和 1596 辆，同比增加 48.67%和 35.03%。2022 年 3 月，国家发改委、国家能源局联合印发的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》，提 出到 2025 年，基本掌握核心技术和制造工艺，燃料电池车辆保有量约 5 万辆的目标。
2025 年现行补贴政策过后，燃料电池汽车产销量有望进一步扩张，产业降本驱动力由 “国产化”为主导逐渐转变为“国产化+规模化”双重驱动，燃料电池核心部件以及氢气成 本将明显下降。预计至 2025 年前后，以国内氢气资源优势地区为例，燃料电池整车有望全生命周期成本持平或低于燃油车，届时成本下降将成为燃料电池产业发展的首要推动力，推 动燃料电池产业趋于市场化。
（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。）
