硅片大型化推动半导体热场中碳碳材料渗透率提升。传统热场中的坩埚、 导流筒、加热器、保温筒等部件主要使用等静压石墨材料制成，大部分 石墨材料制成的部件都可使用碳基复材替代，且碳基复材性能更优：1） 碳基复材制成的坩埚强度更大，更适合大尺寸硅片生产；2）碳基复材 导热系数更低，用以制造导流筒，晶体生长速度更高，制成的保温筒则 可实现整套热场系统约 5%-10%的节能效果；3）碳基复材制成的导流 筒灰分更低，可实现更高的纯度要求。目前全球半导体硅片市场的主流 产品规格为 12 英寸和 8 英寸硅片，2020 年，12 英寸硅片市场份额（按 出货面积计算）达 67.2%，随着半导体制程的不断缩小，芯片生产的工 艺愈加复杂，生产成本不断提高，成本因素驱动硅片向着大尺寸的方向 发展，从而推动热场材料向碳基复材升级。国内切入半导体热场领域的 企业多采用碳基复材，因此国产替代过程也是产品升级替代过程。

半导体国产化趋势下，加速半导体热场国产化进程。2020 年上半年以 来，全球“缺芯潮”爆发，在汽车、消费电子等行业引发了一系列连锁 反应，中国高端芯片供应端面临巨大压力。针对这种状况，国家大力鼓 励半导体行业发展，进一步健全半导体产业链。中国半导体销售额不断 提升，从 2015 年 850.9 亿美元提升至 2021 年 1892.7 亿美元；占全球 比例也持续提高，从 2015 年 23.7%提升至 2021 年 34.7%。中国半导 体制造增长强劲，根据 SEMI 统计，中国连续两年位列全球半导体设备销售额第一名，2021 年同比增速 58%，明显高于 44%的全球平均增速。 随着半导体国产化率的不断提升，有望带动半导体热场材料的国产化率 加速提升。

2.2 航空航天：航天 军事强国建设下，C/C 复材需求高景气

C/C 复合材料被应用于火箭热构件，被普遍认为是目前喉衬的最佳材料。 火箭发动机是火箭的心脏，其中固体火箭发动机（SRM）应用最广泛。 喷管是固体火箭发动机的关键部位，位于燃烧室的尾部，主要通过控制 喷管喉部面积的大小来保证燃烧室具有一定的工作压强，使药柱正常燃 烧，保证发动机正常工作。喉衬位于发动机的喉径部位，也是喷管中直 径最小的一段，喉径的变化直接影响火箭发动机的射程和精确度。喉衬 除了经历高温高速燃气的冲蚀外，还要承受强烈的力学冲击和热应力， 服役环境最为严酷。火箭发动机喷管将燃烧产物的热能转换为高速射流 的动能从而产生推力，需要承受高达 3500℃的燃气温度、5~15MPa 的压力、高温燃气的化学腐蚀和液、固体粒子的冲刷。C/C 复合材料既保 留了石墨材料耐烧蚀、热膨胀小、密度小的优点，又克服石墨材料强度 低、抗热震性能较低的不足，用 C/C 复材制成的喷管内型面烧蚀比较均 匀、光滑，没有前后烧蚀台阶或凹坑，有利于提高喷管效率。目前，我 国航天领域火箭发动机喷管均采用 C/C 复合材料。

航天强国 军事强国建设，为火箭喉衬提供了广阔的市场空间。1）航空 航天：我国航天事业快速发展，尤其近年来，我国航天发射次数大幅增 加，截止 2021 年 12 月 10 日，长征系列运载火箭累计实现 400 次发射， 从 1970 年长征一号火箭第一次发射成功以来，长征系列运载火箭实现 4 个 100 次发射分别花费了 37 年、7 年半、4 年多、33 个月；2021 年我 国航天发射次数达到 55 次，位居世界第一；根据国家航天局公布的信 息显示，2022 年全年计划安排发射任务 60 余次。“十四五”期间，中 国航天锚定航天强国建设目标，航天发射任务有望进一步增多，火箭喉 衬的需求也将随之快速增长。2）军事：现代化军事体系下，导弹的作 用不断提高。2015 年，第二炮兵由战略性独立兵种上升为独立军种，正 式命名为“中国人民解放军火箭军”，近年来火箭军常态开展部队战备拉 动和作战流程检验演练，发射导弹数百发。高强度的训练消耗和新装备 批量列装部队为军用航天防务装备产业带来了更多发展空间，喉衬作为 关键部件，预计未来市场规模将稳健增长。

喉衬市场壁垒高，玩家较少。目前国内碳碳材料航天部件生产厂商较少， 主要集中在少数大型国有企业。航天体系内的生产厂商主要有西安航天 复合材料研究所、航天材料及工艺研究所（703 所）等，非航天体系内 的企业/高校主要有博云新材、西北工业大学、上海大学等。博云新材由 粉末冶金技术扩展到 C/C 复合材料的制造，生产的 C/C 复材产品应用于 航天飞机的机翼前缘、火箭发动机尾喷管等超高温部位，2011 年数个型 号航天用 C/C 喉衬材料成功研制并交付使用，其承担的长沙市科技重大 专项“大型固体运载火箭发动机喷管用碳/碳喉衬材料制备关键技术”项 目进展顺利。2022 年，天宜上佳拟募集资金 3.50 亿元，投资碳碳材料 制品预制体自动化智能编织产线建设项目，该项目主要产品包括火箭发 动机喉衬预制体等。

2.3 其他领域：碳基复材替代金属及石墨材料趋势明显

C/C 复材因其强度大、耐高温特性被用于真空热处理领域，市场规模小 但产品毛利水平较高。C/C 复材密度小、强度大、弹性高，可以减轻结 构件重量，增加装载量；在高温下强度更优异，产品不变形，可以极大 地提高成品率，热处理炉中的碳素材料基本都可以使用 C/C 复材代替。 2017-2019 年，金博股份生产真空热处理领域产品单价稳定在 0.16-0.17 万元/kg，毛利率则维持在 70%以上。

先进碳基复合材料制备的密封环与金属及合金密封环相比具有明显的 性能优势，已经在机械密封耐磨领域得到了较大程度的推广。碳基复合 材料制备的密封环耐磨性好、耐高温、有自润滑功能、密封性能好、使 用寿命长，可以节省润滑油，并避免润滑油的污染，如橡胶密炼机采用 碳基复材制成的密封环不仅节省了润滑油的使用，还降低了润滑油对橡 胶的污染，提高了橡胶的品质。未来随着碳基复材制造成本下降，碳基 复材制备的密封环将进一步替代合金密封环，渗透率有望得到提高。

3.1 金博股份：碳碳复材平台型公司，打造第二增长曲线

聚焦碳基复合材料业务，产品性能卓越。公司主要从事先进碳基复合材 料及产品的研发、生产和销售，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，公司主营业务产品碳基复合材料热场 部件被工信部、中国工业经济联合会评为“第六批制造业单项冠军产品”。

持续技术突破 产业化，逐渐成长为平台型企业。金博股份前身系 2005 年创立的“博云高科”，开启碳基复合材料民用探索，次年在碳纤维预 制体制备上取得关键技术突破，并于 2007 年实现碳纤维预制体技术产 业化。公司 2011 年在大尺寸碳/碳复合材料制备关键技术上取得突破， 两年后推出光伏高性能碳/碳整套热场解决方案，2015 年整体变更为湖 南金博碳素股份有限公司。2020 年 5 月，公司成功登陆科创板上市。

下游产业需求旺盛，产能扩张带动业绩高增长。受益下游光伏产业市场 需求旺盛，以及公司持续扩大产能，公司营业收入、净利润持续高速增 长。2021/2022Q1 公司实现营收 13.4/4.5 亿，同比 214%/ 126%；实 现归母净利润 5.0/2.0 亿，同比 197%/ 163%。公司主营业务单晶拉 制炉热场系列产品，2017-2021年主营业务收入占比保持在93%以上。 2021 年单晶拉制炉热场系列业务收入占比达 99.5%，毛利率为 57%。 2021 年光伏市场持续增长，公司单晶拉制炉热场系列业务迎来爆发， 2017-2021 年公司单晶拉制炉热场系列产品营收 CAGR 78%。

毛利率保持相对稳定、费用率快速下降，净利率稳步提升。得益于公司 持续的降本增效，2016-2021 年公司毛利率始终保持在 55%以上。公司 费用管控持续加强，期间费用率持续下降，从 2017 年 39.7%下降至 2021 年 15.4%，带动净利率稳步提升，从 2017 年 20%提升至 22Q1 的 45%。

迎合国家绿色产业发展，新兴业务或成第二曲线。公司依托现有技术拓 展新业务，新兴业务产品有望接力碳碳复材热场部件，成为公司第二增 长曲线。随着国家光伏产业与新能源汽车产业的发展，第三代光伏半导 体核心材料碳化硅、轻量化碳陶刹车盘、Ⅳ型储氢瓶以及燃料氢气等市 场需求有望持续增长。公司依托现有制备碳/碳复合材料的自研技术， 开发新兴业务产品具备先发优势和成本优势。

碳陶刹车盘：具有密度低、摩擦系数稳定、磨损量小的特点，符合新能 源汽车轻量化的发展趋势，未来随着成本下降，碳陶刹车盘有望替代铸 铁刹车盘。碳陶刹车盘的制备依旧可以依托现有产线，碳/陶刹车盘的 制备需要在沉积时添加陶瓷粉体，经过后续的高温处理和成型即可。目 前公司已具备年产 10 万套碳陶刹车盘的产能，且可根据市场需求快速 扩大生产能力。

高压储氢瓶：市场空间大，公司有望逐步实现追赶。高压气态储氢瓶是 燃料电池车的必要部件。目前国内商用的高压气态储氢瓶以III型为主， 但 III 型储氢瓶内胆为金属材料有着重量大的问题，国内储氢瓶正向着 IV 储氢瓶商业化应用发展。储氢瓶的制备需要在内胆上进行碳纤维缠 绕形成预制体，之后进行高温成型和加工。目前公司已经掌握Ⅲ型储氢 瓶的制备工艺并进行 IV 型储氢瓶的技术探索。

碳纸：碳纸是燃料电池气体扩散层的关键基地材料。碳纸制备技术难度 较高，主要技术参数包括可控厚度、孔隙率、密度、垂直向透气率、弯 曲强度、拉伸强度等。随着车用燃料电池市场的扩张，国内市场对作为 上游原材料的碳纸需求也会持续上升。目前碳纸市场基本被海外龙头垄 断，国产厂商目前较弱，需要研发具有自主知识产权的质子交换膜燃料 电池关键材料技术，实现自主可控。金博股份具备相应技术积累，碳纸 的制备工艺主要为碳纤维处理分散、抄纸、固化、石墨化后再进行烧结， 金博股份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，需补充的工艺是抄纸和树脂浸渍，公司与湖 南当地造纸企业进行了深入合作，掌握了抄纸工艺后进展较快。

碳化硅：碳化硅是第三代半导体材料核心，应用前景广阔。公司在生产 碳/碳复合材料的制备过程中需要将甲烷高温裂化以获得碳粉沉积在预 制体表面。制备碳化硅粉末的原材料碳粉是高温裂化副产物，公司可以 利用成熟的高微热处理工艺，利用碳粉和硅粉合成碳化硅粉末。公司目前已掌握高纯碳粉和高纯碳化硅粉的制备技术，并已进行试制。

氢气：氢气与碳粉一样都是甲烷高温裂化的副产物，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，该项目氢气排 放量可达 1422.65t/a。公司可充分利用副产品氢气资源，进一步延伸产 业链。