碳碳热场是碳纤维短期三大应用之一,其市场规模由硅片产能扩张带来的新增单晶炉需求与存量单晶炉热场部件替换需求共同撑起。传导链条清晰:硅片产能(新增+存量)→单晶炉→热场部件→碳纤维。按申万宏源研究的测算口径,单GW硅片产能约需80台单晶炉,新建单晶炉热场部件碳碳复材需求约0.27吨/个,存量替换需求约0.225吨/个;对应碳纤维需求从早期约3000吨量级增长至近万吨量级(测算值9092.16吨)。需注意,随着碳基材料对石墨的替代逐步完成,总量增速会自然放缓。
驱动力一:新增硅片产能拉动新建单晶炉
硅片产能扩张是热场需求的第一层驱动。单晶炉是拉晶环节的核心设备,热场则是单晶炉上的一组部件,包括坩埚、导流筒、保温筒、加热器等。按测算口径,单GW硅片产能对应约80台单晶炉,新增硅片产能直接转化为新建单晶炉数量,进而形成对热场部件的首次装配需求。新建单晶炉的单炉碳碳复材用量约0.27吨,这部分需求与硅片扩产节奏高度同步,是需求放大的直接来源。
驱动力二:存量单晶炉的替换需求
热场部件属于消耗性部件,存量单晶炉在运行中需要持续替换。测算中,存量单晶炉的单炉碳碳复材替换需求约0.225吨,低于新建单炉用量。随着硅片产能基数不断累积,存量替换需求形成一层相对稳定的需求底盘,与新增需求叠加,共同支撑碳纤维在碳碳热场中的总需求规模。这也是需求测算通常拆分为“新增炉子”和“存量炉子”两部分的原因。
驱动力三:碳基材料对石墨的替代
碳碳热场需求扩大的另一条主线是材料替代。碳基复合材料在抗折强度、导热系数、密度等指标上相较等静压石墨具备优势:抗折强度≥150 MPa(石墨为38-60 MPa),导热系数<30 W/(m·K)(石墨为80-140 W/(m·K)),密度1.6 g/cm³(石墨为1.8 g/cm³)。工艺上,碳碳热场先制碳纤维预制体再沉积成产品,随部件体积变大,成本边际变动更小,更贴合大硅片趋势。从渗透节奏看,坩埚的碳基复合材料占比从2010年不足10%提升至2020年超过95%,导流筒、保温筒同期也分别提升至60%和55%以上,替代过程本身构成了需求增量。
常见问题
碳碳热场需求测算的基本步骤是什么?
测算分三步:先算硅片产能,分为新增和存量;再按单GW约80台单晶炉换算出对应的炉子数量;最后按单炉碳碳复材用量得出热场需求,并进一步折算碳纤维需求。新建单晶炉单炉用量约0.27吨,存量替换约0.225吨。
为什么碳碳热场对碳纤维价格相对不敏感?
一方面碳基热场仍在替代石墨,另一方面其替代的是原先的海外碳纤维供应,国内厂商在成本上本身具备一定优势,因此价格压力相对较小。但需注意,待国产渗透完成后,价格压力会慢慢浮现。
碳碳热场需求增长会一直保持高增速吗?
不一定。需求由新增产能与存量替换叠加驱动,早期随硅片扩产和石墨替代同步推进,增速较快;当碳基材料对石墨的替代逐步完成、硅片产能扩张节奏变化后,总量增速会自然放缓。