【玖越】國產(chǎn)示波器滲透率加速提升，突破高端的主要壁壘有三個(gè)

示波器是目前應用比較廣泛的一種時(shí)域測量?jì)x器產(chǎn)品，主要用于采集電路的中的電信號并存儲和顯示，并對信號進(jìn)行測量、分析和處理。其作用是把電信號轉換成可以看得見(jiàn)的圖像。工程師可以通過(guò)示波器觀(guān)察各種不同信號的幅度隨時(shí)間變化的波形曲線(xiàn)，還可以測量各種不同的電量，比如電壓、電流、頻率、相位差等，那些可以轉換為電效應的周期性物理過(guò)程都可以通過(guò)示波器來(lái)進(jìn)行觀(guān)察。

按照信號處理方式的不同，示波器分為數字示波器和模擬示波器兩種。目前數字示波器在市場(chǎng)規模應用范圍上均是主流。根據Imarc 預測，2021 年全球數字示波器市場(chǎng)規模約為135 億元，并有望在2027 年突破190 億元，2021~2027 年行業(yè)CAGR 為5.1%，行業(yè)增速穩定。

數字示波器的核心指標和主要玩家

對數字示波器來(lái)說(shuō)，其核心性能指標包括了帶寬、采樣速率和存儲深度。帶寬是指輸入一個(gè)幅度相同，頻率變化的信號，當示波器讀數比真值衰減 3dB時(shí)，此時(shí)的頻率即為示波器的帶寬。帶寬決定了示波器所能檢測到的信號頻率范圍，最高帶寬越高，能夠檢測的最高信號頻率越高。而實(shí)時(shí)采樣率與帶寬密切相關(guān)，其決定了示波器 ADC 在單位時(shí)間間隔內可采集的樣本點(diǎn)數，直接影響信號波形的還原程度，實(shí)時(shí)采樣率越高，采樣速度越快，失真越小。最高帶寬和實(shí)時(shí)采樣率越高，其技術(shù)難度越高，應用領(lǐng)域越豐富，產(chǎn)品價(jià)格也越昂貴。存儲深度是指數字示波器所能存儲的采樣點(diǎn)多少的量度。

在行業(yè)內，數字示波器按照帶寬會(huì )將產(chǎn)品分為低端、中端和高端三種類(lèi)別。根據國際標準，最高帶寬小于1GHz的數字示波器產(chǎn)品為低端數字示波器產(chǎn)品，在市場(chǎng)上的占比約為40%，主要用于對測試功能、測量精度等指標要求不是很高的應用場(chǎng)景，比如教育教學(xué)、研發(fā)、測量低頻電路、電子兼容性、電源和電網(wǎng)等場(chǎng)合。主要玩家有泰克、普源精電、鼎陽(yáng)等廠(chǎng)商。

帶寬在1GHz~10GHz之間的產(chǎn)品稱(chēng)為中端產(chǎn)品，此類(lèi)產(chǎn)品主要用來(lái)查看信號完整性分析、眼圖和抖動(dòng)分析、高速數據采集分析等，應用場(chǎng)景包括高階教育教學(xué)、研發(fā)、部分生產(chǎn)測試比如MIPI、USB Type-C等中等速度數據總線(xiàn)分析。市場(chǎng)占比約為40%。主要玩家有是德科技、泰克、R&S、力科、NI、恒河、安立等廠(chǎng)商。

帶寬超過(guò)10GHz的數字示波器稱(chēng)為高端數字示波器，主要應用在高性能電路研發(fā)和前沿研究，比如高速串行總線(xiàn)收發(fā)器研發(fā)、光通信網(wǎng)絡(luò )物理層測試、超寬帶信號分析、太赫茲系統、高端芯片研發(fā)測試等。市場(chǎng)占比約為20%。主要廠(chǎng)商有是德科技、泰克和力科等。

國內數字示波器主要集中在中低端，壁壘有三個(gè)

從市場(chǎng)格局來(lái)看，海外廠(chǎng)商占了多數高端市場(chǎng)份額，國產(chǎn)廠(chǎng)商產(chǎn)品主要集中在低帶寬市場(chǎng)。比如是德科技、力科和泰克的示波器的最高采樣率分別達到110GHz、100GHz 和33GHz，而國內廠(chǎng)商產(chǎn)品主要集中在4GHz 以下的低帶寬市場(chǎng)。目前，國內做到最高的頻段是普源精電的DS70000 系列，最高帶寬為5GHz，國內外頭部廠(chǎng)商的示波器在帶寬領(lǐng)域的存在較大差距。從采樣率指標來(lái)看，海外廠(chǎng)商仍然具有明顯優(yōu)勢。

與帶寬密切相關(guān)的其實(shí)是ADC芯片，它是負責前端的模擬量信號采樣，并轉換成數字信號，僅需數字中頻，然后進(jìn)行分析。國產(chǎn)儀器要想在高端示波器領(lǐng)域有所突破，必須要突破三大壁壘：

首先是ADC等關(guān)鍵芯片。一般來(lái)說(shuō)電子測量?jì)x器行業(yè)上游供應商主要有各種原材料供應商，包括了IC芯片、二極管、三極管、 RCL元件、 PCB板及漆包線(xiàn)等。而IC芯片是其核心材料，占了其成本的近4成。據鼎陽(yáng)科技與普源精電的招股說(shuō)明書(shū)披露，其原材料采購中，IC芯片占比最大，接近 40%；其次是電子元器件（二極管、三極管、 RLC等）占比約為 PCB占比約為 10%，顯示屏約為 7%，結構件約為 17%，其他材料約 6%。

而ADC芯片是影響帶寬的關(guān)鍵，其性能將會(huì )影響整個(gè)示波器的可測量的頻帶范圍。目前國內的ADC、DAC產(chǎn)品主要采購ADI、TI的產(chǎn)品。但其實(shí)，2 GHz帶寬以上的示波器產(chǎn)品的ADC，廠(chǎng)商很多都會(huì )自己做，比如全球做示波器的廠(chǎng)家中，現在有五家是可以自研，是德科技、泰克、力科，R&S和普源精電都是自研的。其他的廠(chǎng)商基本上都是外采，而外采ADC的品牌很少有高端的產(chǎn)品，因此，如果想要往高端走，自研ADC的需求還是比較高的。

二是數字中頻的運算能力，就是算力，包括實(shí)時(shí)性。所謂實(shí)時(shí)性就是因為隨著(zhù)采樣率越高，采樣的速度越大，所以單位時(shí)間內獲得的數據量就越大。為了使示波器本身死區時(shí)間不至于過(guò)長(cháng)，死區時(shí)間就相當于采集一段然后進(jìn)行分析的這段時(shí)間，儀表是不采集的，叫死區時(shí)間。時(shí)間越長(cháng)就相當于采集不到的數據越多。要想把采集時(shí)間做得越短越好，示波器的速度、中頻就會(huì )要求處理的算力比較高，所以這塊也是也是需要突破的點(diǎn)。這就需要CPU、GPU、FGPA、DSP等處理器的支持。頻域的儀表，還有比如晶振、混勻器或者混平的電路。因為 示波器像廣播，是要混頻某頻段來(lái)進(jìn)行分析，對于分析帶寬也是有要求。而帶寬受制于中頻，也就是受制于FPGA，所以整個(gè)FPGA的研發(fā)性能，包括 DSP的參數、性能等，包括他們的算法。這塊國內起步還是比較晚的。

三是軟件。示波器本身對于行業(yè)的應用相對較多，所以推出軟件的 license 比如去測高階的USB，串行或者并行的數字處理信號等需要軟件來(lái)輔助客戶(hù)進(jìn)行測量。這一塊也需要示波器 廠(chǎng)商進(jìn)行軟件方面的研發(fā)。

目前國內廠(chǎng)商在軟件方面也有一些布局，基礎的license 做的還可以了，比如 USB 等串行總線(xiàn)分析。但是比起國外的廠(chǎng)商，軟件的覆蓋率相對來(lái)可能是比較低的，比如和是德科技相比，是德科技的一款示波器的軟件有三、四十種，鼎陽(yáng)和普源就10來(lái)種，還是差的比較多。做軟件的是根據市場(chǎng)需求來(lái)做的，所以如果一旦示波器應用的范圍更廣，軟件的種類(lèi)相對會(huì )更加豐富。

當然，客戶(hù)也可以不要原廠(chǎng)的軟件自己去寫(xiě)，但需要了解編程，還需要示波器廠(chǎng)家開(kāi)放示波器里面的內核供客戶(hù)使用。但如果客戶(hù)沒(méi)有自己編寫(xiě)軟件的能力，就需要依靠原廠(chǎng)提出的軟件，包括軟件的平臺來(lái)使用。

結語(yǔ)

其實(shí)，近年來(lái)國產(chǎn)示波器代表廠(chǎng)商普源精電和鼎陽(yáng)科技在示波器領(lǐng)域的市占率均明顯提升，其中普源精電數字示波器的全球市占率從2018年的1.7%提升至2021年的2.7%，鼎陽(yáng)科技數字示波器的全球市占率從2017 年的0.9%提升至2020 年的1.4%?？梢钥吹贸鰜?lái)，國產(chǎn)數字示波器的滲透率在快速提升。