（文/程文智）示波器是目前應用比較廣泛的一種時域測量儀器産品，主要用于采集電路的中的電信号并存儲和顯示，并對信号進行測量、分析和處理。其作用是把電信号轉換成可以看得見的圖像。工程師可以通過示波器觀察各種不同信号的幅度随時間變化的波形曲線，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程都可以通過示波器來進行觀察。

按照信号處理方式的不同，示波器分為數字示波器和模拟示波器兩種。目前數字示波器在市場規模應用範圍上均是主流。根據Imarc 預測，2021 年全球數字示波器市場規模約為135 億元，并有望在2027 年突破190 億元，2021~2027 年行業CAGR 為5.1%，行業增速穩定。

數字示波器的核心指标和主要玩家

對數字示波器來說，其核心性能指标包括了帶寬、采樣速率和存儲深度。帶寬是指輸入一個幅度相同，頻率變化的信号，當示波器讀數比真值衰減 3dB時，此時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号頻率範圍，最高帶寬越高，能夠檢測的最高信号頻率越高。而實時采樣率與帶寬密切相關，其決定了示波器 ADC 在單位時間間隔内可采集的樣本點數，直接影響信号波形的還原程度，實時采樣率越高，采樣速度越快，失真越小。最高帶寬和實時采樣率越高，其技術難度越高，應用領域越豐富，産品價格也越昂貴。存儲深度是指數字示波器所能存儲的采樣點多少的量度。

在行業内，數字示波器按照帶寬會将産品分為低端、中端和高端三種類别。根據國際标準，最高帶寬小于1GHz的數字示波器産品為低端數字示波器産品，在市場上的占比約為40%，主要用于對測試功能、測量精度等指标要求不是很高的應用場景，比如教育教學、研發、測量低頻電路、電子兼容性、電源和電網等場合。主要玩家有泰克、普源精電、鼎陽等廠商。

帶寬在1GHz~10GHz之間的産品稱為中端産品，此類産品主要用來查看信号完整性分析、眼圖和抖動分析、高速數據采集分析等，應用場景包括高階教育教學、研發、部分生産測試比如MIPI、USB Type-C等中等速度數據總線分析。市場占比約為40%。主要玩家有是德科技、泰克、R&S、力科、NI、恒河、安立等廠商。

帶寬超過10GHz的數字示波器稱為高端數字示波器，主要應用在高性能電路研發和前沿研究，比如高速串行總線收發器研發、光通信網絡物理層測試、超寬帶信号分析、太赫茲系統、高端芯片研發測試等。市場占比約為20%。主要廠商有是德科技、泰克和力科等。

國内數字示波器主要集中在中低端，壁壘有三個

從市場格局來看，海外廠商占了多數高端市場份額，國産廠商産品主要集中在低帶寬市場。比如是德科技、力科和泰克的示波器的最高采樣率分别達到110GHz、100GHz 和33GHz，而國内廠商産品主要集中在4GHz 以下的低帶寬市場。目前，國内做到最高的頻段是普源精電的DS70000 系列，最高帶寬為5GHz，國内外頭部廠商的示波器在帶寬領域的存在較大差距。從采樣率指标來看，海外廠商仍然具有明顯優勢。

與帶寬密切相關的其實是ADC芯片，它是負責前端的模拟量信号采樣，并轉換成數字信号，僅需數字中頻，然後進行分析。國産儀器要想在高端示波器領域有所突破，必須要突破三大壁壘：

首先是ADC等關鍵芯片。一般來說電子測量儀器行業上遊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闆及漆包線等。而IC芯片是其核心材料，占了其成本的近4成。據鼎陽科技與普源精電的招股說明書披露，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鍵，其性能将會影響整個示波器的可測量的頻帶範圍。目前國内的ADC、DAC産品主要采購ADI、TI的産品。但其實，2 GHz帶寬以上的示波器産品的ADC，廠商很多都會自己做，比如全球做示波器的廠家中，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。其他的廠商基本上都是外采，而外采ADC的品牌很少有高端的産品，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，包括實時性。所謂實時性就是因為随着采樣率越高，采樣的速度越大，所以單位時間内獲得的數據量就越大。為了使示波器本身死區時間不至于過長，死區時間就相當于采集一段然後進行分析的這段時間，儀表是不采集的，叫死區時間。時間越長就相當于采集不到的數據越多。要想把采集時間做得越短越好，示波器的速度、中頻就會要求處理的算力比較高，所以這塊也是也是需要突破的點。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，是要混頻某頻段來進行分析，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FPGA的研發性能，包括 DSP的參數、性能等，包括他們的算法。這塊國内起步還是比較晚的。

三是軟件。示波器本身對于行業的應用相對較多，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号等需要軟件來輔助客戶進行測量。這一塊也需要示波器 廠商進行軟件方面的研發。

目前國内廠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 等串行總線分析。但是比起國外的廠商，軟件的覆蓋率相對來可能是比較低的，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，鼎陽和普源就10來種，還是差的比較多。做軟件的是根據市場需求來做的，所以如果一旦示波器應用的範圍更廣，軟件的種類相對會更加豐富。

當然，客戶也可以不要原廠的軟件自己去寫，但需要了解編程，還需要示波器廠家開放示波器裡面的内核供客戶使用。但如果客戶沒有自己編寫軟件的能力，就需要依靠原廠提出的軟件，包括軟件的平台來使用。

結語

其實，近年來國産示波器代表廠商普源精電和鼎陽科技在示波器領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%。可以看得出來，國産數字示波器的滲透率在快速提升。

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