碳纖維是一種含碳量在 90%以上的高強度高模量纖維材料，具有最強的耐高溫性能。其主要構成為石墨微晶等有機纖維，具有密度低、質量輕、強度大、耐高溫等特點，因其操作工藝複雜、生產成本高昂，是複合材料領域集大成之作，被譽為「黑色黃金」。
世界航空史的發展其實就是材料學的發展，一代新材料的出現及應用會對整個行業帶來顛覆性的作用和效果。根據新聞報導，美國第四代軍機 F-22 價值相當於同等重量的黃金，原因之一是飛機大量採用了高性能碳纖維做機體結構材料。碳纖維因其質量輕、性能強等多種因素，非常適合應用於單體價值高、質量要求低的軍工航空航天產業，在我國航空動力發動機技術尚未取得突破的情況下，通過減輕質量推進超音速巡航性能的發展，有著重大意義。
碳纖維分類：碳纖維依據原絲不同可分為聚丙烯腈基碳纖維（PAN 原絲）、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維三種；依據單絲數量可分為小絲束及大絲束；依據強度可分為通用級和高性能級。
聚丙烯腈基碳纖維（PAN 絲）因其豐富的原料和優越的性能佔據了總市場的 90%以上份額；瀝青基雖具備成本低下、含碳量高等優勢，但因其產品性能低下而未能大規模發展；粘膠基碳纖維原料主要為木漿和棉漿，雖然含碳量不足且生產效率低下，但由於其材料皆為天然產物無需添加劑，適合一些避免信號幹擾的產品製作。
絲束指的是由幾萬根到百萬根單絲匯成一束，用來切斷成短纖維，或經牽切而製成條子(top)，後者又稱做牽切纖維。主要通過上漿劑處理將單絲束成一束，有利於增強碳纖維浸潤性、減少加工滾軸對纖維的傷害。K 代表單絲數量（1K 是 1000 根單絲），一般將少於 24K 成為小絲束、大於 48K 成為大絲束。小絲束在工藝控制上要求更高，通常用於高精尖產品；大絲束成本低性價比高、廣泛用於一般民用領域。
碳纖維產業鏈由上遊原材料供應、中遊原絲/碳纖維/複合材料生產、到下遊應用市場三部分組成。核心環節為中遊的原絲-碳纖維-織物-預浸料-複合材料等步驟，佔據全產業鏈成本的超 60%，利潤的超 90%。
中國碳纖維產業的發展主要受制於原絲的供應及高溫炭化爐設備的製造。PAN 原絲是製造碳纖維的原材料，其性能在很大程度上決定了碳纖維的性能。而我國高級原絲很大程度上只能依賴進口，在紡絲原液、噴絲組件等製備工藝上實力尚不足，限制了我國碳纖維產業的發展。
上遊：從「原油」到「丙烯腈」，兩桶油系統佔主導：國內丙烯腈和聚丙烯腈產能主要集中於兩桶油體系，2020 年10 月 30 日國內丙烯腈報價為 9900 元/噸，相較於全產業鏈，上遊環節附加值偏低。
碳纖維產業鏈中遊：產業鏈關鍵構成，核心設備成突破重點
原絲：碳纖維性能決定性因素、國內產能受制關鍵
中國碳纖維產業的發展主要受制於原絲的供應。PAN 原絲是製造碳纖維的原材料，其性能在很大程度上決定了碳纖維的性能。而全球原絲供應主要集中在日本及美國，且對我國有著嚴格的技術封鎖與進口禁運政策，導致我國原絲品質相較國際水平還有很大的提升空間，一定程度上限制了碳纖維行業的爆發式增長。
碳纖維：製作工藝複雜，具備高技術壁壘、高成本、精確操作等特點
生產工藝多樣，高溫炭化爐是核心設備。從原絲到碳纖維需經過一系列不同溫度及氣體的熱反應，將 PAN 原絲進行預氧化—碳化石墨化—表面處理上漿等步驟生成碳纖維。該環節的主要難點在於生產工藝穩定性和生產效率的提升上。我國目前高性能 PAN原絲只能依賴進口，高昂的價格增加了生產成本；同時生產各個環節需要多種製備工藝和設備的參與，設備維護折舊和高精度人工配合都需要極大的成本；據統計我國碳纖維產能效率低，平均不足 30%，主要原因是開工不足及國際價格戰壓制導致，我國碳纖維市場供不應求，未來多方提升潛力巨大。
碳纖針織物：減少後續損傷、提升纖維強度
碳纖維織物是預浸料前置必備環節。在製作預浸料之前，先將以生成的碳纖維在設計好的結構中提前賦型，以減少後續生產中對纖維的損傷，，提高在厚度方向上的強度。常見的編織方式有梭織物、編織物、針織物等。
預浸料：複合材料的前置工藝，中航高科主營業務。
預浸料製作方法為將碳纖維在嚴控條件下與樹脂等多種有機物進行浸膠、擠膠、烘乾、墊膜、壓實等步驟形成，作為複合材料成型的必經工藝路線，預浸料的水準決定了複合材料的基礎品質。浸膠的基體主要有聚酯樹脂、環氧樹脂、熱可塑樹脂等，因樹脂類型的不同、生產工藝也有細分區別，主要方法為溶液法和熱熔法，後者應用更加廣泛。
複合材料：樹脂基佔比最多，對上遊依賴性高議價能力弱
複合材料：依材料分四大類，樹脂基佔比最多。根據基體材料的不同，碳纖維複合材料可分為樹脂、陶瓷、金屬、橡膠為基體的四類，其性能各異，但依據實際需求，我國樹脂基碳纖維複合材料市場份額佔比近 85%，處於絕對壟斷地位；同時，由於我國原絲產量較小品質較低，導致複合材料生產對上遊依賴性很強，中遊產業議價能力較弱，該環節產品附加值不高。軍工複合材料一般在中航復材中心進行生產製造，成品後交付航空航天各大主機廠及總裝廠進行產品定型製作，廣泛用於各類軍用飛機及太空飛行器材。
全球碳纖維市場供應由美日企業處於絕對壟斷地位。知名的日本東麗公司、美國SGL、Hexcel 等公司提供了全球超 90%的供給總量，擁有行業頂尖技術及產品定價權；中國臺灣的臺塑公司在小絲束市場佔據了 8%的市場份額。
碳纖維市場核心技術被突破後，隨著材料應用進一步推廣，全球產能及需求急劇增加，2019 年首次超 10 萬噸。未來隨著生產工藝的進一步提升及核心技術的不斷突破，以及航空航天等高端領域和風電汽車等民用社會經濟領域的不斷高質量發展，碳纖維需求市場有望加速發展，預計到 2030 年將達 40 萬噸總需求量。
風電葉片需求噸數佔比最大，約 26%，但其採用低性能高性價比類碳纖維，總價值不大僅佔 12.5%；其次為航空航天市場，2019年總需求噸數佔總額的 23%，且該領域多採用高性能宇航級的碳纖維製品，總價值佔全市場近半數，未來隨著太空時代的到來，該領域將繼續引領全市場蓬勃發展。
2019 年中國碳纖維總需求量 37840 噸，同比增長 22%，遠超全球平均水平（12%左右），市場整體呈現快速向上，供不應求的局面。其中進口碳纖維 25840 噸，佔總需求 68%，同比增長 17.5%；國產碳纖維 12000 噸，佔總需求 31.7%，同比增長 33%，國產化替代呈現加速擴張趨勢。未來隨著核心技術的突破及關鍵設備的自產，國產碳纖維迎來爆發式增長，對標國際先進水平。
中國碳纖維需求細分市場：以高性價比、低性能碳纖維為主。由於我國進口宇航級高性能小束絲碳纖維受到國際嚴格出口管制，2019 年我國碳纖維下遊應用市場需求也主要以耗材量高的風電葉片、性能要求低的體育用品為主，軍用碳纖維市場份額偏低。軍用碳纖維價格在 3000-4000 元/kg,軍用複合材料碳纖維售價過萬；而民用碳纖維均價僅 300 元/kg 左右。未來若核心技術一旦突破，我國軍用碳纖維市場需求將迎來補償式爆發增長。
軍用碳纖維主要應用在軍用飛機、飛彈、航天探測器等方面，民用航空主要為國產大飛機、衛星等。目前我國航空航天領域碳纖維需求量較低，而產品技術正處於追趕完成即將超越西方的關鍵時刻，預計十四五期間軍品放量+民營客機市場繁榮將導致軍品民品累積的技術和需求將會統一爆發，我國碳纖維產業迎來量價齊升的繁榮時期；若後期軍品市場高壁壘有所降低且民用市場出現供過於求的現象，碳纖維可能出現價格下降趨勢，短期內仍將保持雙重穩步增長。
重點公司
光威復材：全產業鏈布局，軍民航空航天核心廠商
公司是致力於高性能碳纖維及複合材料研發和生產的高新技術企業。公司以高端裝備設計製造技術為支撐，形成了從原絲開始的碳纖維、織物、樹脂、高性能預浸材料、複合材料製品的完整產業鏈布局，主要經營範圍為高性能纖維、織物、預浸材料、各類複合材料製品及裝備的研發、生產、銷售，技術開發與諮詢，備案範圍內的貨物及技術進出口業務等。公司是專業從事碳纖維、碳纖維織物、碳纖維預浸料、碳纖維複合材料製品及碳纖維核心生產設備的研發、生產與銷售的高新技術企業，擁有碳纖維行業全產業鏈布局。在國防軍工及民用領域均具有廣泛的應用前景，是發展國防軍工與國民經濟的重要戰略物資。公司主營產品對對標東麗公司 T300 型產品，應用範圍廣、量產效率高，未來將進一步保持自身航空航天領域先發優勢，同時積極布局下遊新賽道，打造國產碳纖維行業龍頭標杆。
中航高科：航空系統內預浸料核心企業
公司是中國航空工業集團有限公司旗下滬市 A 股上市公司，是主要從事航空新材料研發生產、高端智能裝備研發製造的綜合性大型國有控股上市企業。公司前身源於1956 年成立的南通工具機廠，1994 年 5 月在上海證券交易所掛牌上市。2015 年公司進行了重大資產重組，以非公開發行股票方式購買中航複合材料有限責任公司、北京優材京航生物科技有限公司、北京優材百慕航空器材有限公司等 3 家公司 100%股權。公司重組後，各業務領域以子公司形式發展，原公司本部工具機業務分立為獨資子公司，依託中航工業及所屬單位優勢資源，將原有工具機業務改造升級為數控工具機及航空專用裝備業務，加之重組注入的新材料業務，公司已成為新材料及裝備製造領域具有相當規模和行業競爭優勢的上市公司。公司超 80%主營業務為產業鏈中間品預浸料，是軍用航空航天複合材料生產的重要節點，公司未來將加大該領域的投入，同時大力拓展上下遊新業務，快速完成產品升級迭代與核心技術突破。
中簡科技：軍用飛機核心供貨商
公司是專業從事高性能碳纖維及相關產品研發、生產、銷售和技術服務的高新技術企業。公司自成立以來，以「技術領先，注重應用，技術向縱深發展，應用向縱橫發展」為戰略目標，用科技與創新為社會持續提供更高性能的碳纖維。公司產品主要應用於航空航天領域，各項指標參數要求較高，在航空航天裝備論證階段即對碳纖維各項指標予以確定，目前公司所生產碳纖維主要為高端、高性能型碳纖維產品，已達到同類產品國際先進水平。公司著眼於高性能碳纖維產品研發、製造，是具有自主智慧財產權的國產高性能碳纖維及相關產品研發製造商。公司主要產品為小絲束碳纖維，對標東麗公司T700 且性能高於對方，是我國核心軍用戰鬥機的重要供貨商。公司佔據軍工航空高壁壘行業中的優勢地位，未來進一步發揮主觀能動性，將受益於十四五軍備放量規劃。
楚江新材：軍工新材料頭部企業
公司是安徽楚江投資集團有限公司旗下深市 A 股上市公司，致力於高精度銅合金板帶材、精密銅合金線材和銅導體材料的研發、製造和銷售。公司成立於 2005 年 12 月，前身是安徽精誠銅業股份有限公司，2007 年 9 月在深證證券交易所掛牌上市。公司是國內重要先進銅基材料研發和製造基地，目前已經形成了以銅基材料為主的先進基礎材料，以碳纖維複合材料、熱工設備為主的軍工新材料兩大業務板塊。隨著鑫海高導並表以及募投項目投產，公司基礎材料業務產能擴張加速，有望快速釋放業績。軍工新材料方面，天鳥高新的碳纖維預製件在軍/民下遊應用空間廣闊，有望保持持續高增長。頂立科技深耕熱工設備及新材料產研新趨勢，熱工設備貢獻穩定業績，特種複合材料產業化日趨臨近。
不構成投資建議，股市有風險，投資需謹慎。