ישנם שני סוגים של ייצור סיבי פחמן-בשלב: שיטת המצע ושיטת-זרימת הגז.
שיטת מצע
זרז מרוסס מראש-או מצופה על מצע קרמי או גרפיט. לאחר מכן מניחים את המצע העמוס- בצינור תגובה של קוורץ או קורונדום. תערובת של פחמימנים או ארומטים נמוכים בפחמן- ומימן מוכנסת לצינור התגובה ומועברת דרך המצע ב-1100 מעלות. חוטי פחמן הנוצרים על חלקיקי הזרז צומחים בקצב של 30-50 מ"מ לדקה, ומניבים סיבי פחמן בקטרים של 1-100 מיקרומטר ואורכים של 300-500 מ"מ. זרזים נפוצים כוללים חלקיקי ברזל וניקל ותמיסת חנקתי ברזל. אם תערובת של אצטילן ומימן משמשת כחומר גלם, ומועברת דרך פלטת ניקל או זרז אבקת ניקל ב-750 מעלות, ניתן להשיג סיבי פחמן סליליים. שיטה זו היא תהליך ייצור אצווה עם תשואה נמוכה מאוד, כ-10%.
שיטת-זרימת גז
מערכת תערובת משולשת נוצרת על ידי שילוב של חומרי גלם כגון פחמימנים דלי-פחמן, פחמימנים ארומטיים ופחמימנים אליציקליים עם חלקיקי ברזל, קובלט וניקל עדין במיוחד ומימן. ב-1100-1400 מעלות, חלקיקי הברזל או הניקל מופחתים על ידי מימן לטיפות מתכת מותכות בהתהוות. סיבי פחמן חלולים ולינאריים נוצרים מתחת לטיפות הזרז של חלקיקי הברזל, בעוד שסיבי פחמן סליליים נוצרים מתחת לטיפות הזרז של חלקיקי הניקל. בשיטה זו ניתן לייצר סיבי פחמן בקטרים של 0.5-1.5 מיקרומטר ואורכים של מספר מילימטרים, עם חוזק מתיחה המגיע ל-5000 MPa ומודולי מתיחה של 650 GPa.
