近年來(lái)，得益于我國(guó)制造業(yè)升級(jí)，智能實(shí)驗(yàn)室、新能源汽車(chē)、消費(fèi)電子等行業(yè)發(fā)展迅速，進(jìn)而帶動(dòng)示波器市場(chǎng)快速增長(zhǎng)。發(fā)展到2020年，我國(guó)示波器行業(yè)規(guī)模已達(dá)到35億元，行業(yè)產(chǎn)量突破100萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)2022-2026年，我國(guó)示波器市場(chǎng)將保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，年均復(fù)合增長(zhǎng)率在8.4%以上。

根據(jù)信號(hào)不同，示波器可分為模擬示波器和數(shù)字示波器，相比于模擬示波器，數(shù)字示波器具有更高的測(cè)量效率、測(cè)量精度，近年來(lái)，隨著電子技術(shù)發(fā)展，數(shù)字示波器替代模擬示波器成為趨勢(shì)。在5G智能時(shí)代下，示波器市場(chǎng)需求正不斷升級(jí)，人機(jī)交互、高寬帶、高采樣精度、多通道成為示波器重要開(kāi)發(fā)方向。

一、數(shù)字示波器產(chǎn)業(yè)概述

示波器屬于通用的儀器，具備較好的場(chǎng)景泛化能力。目前大多科技產(chǎn)品均會(huì)涉及電子電路，其中電子元件設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和調(diào)試過(guò)程中，均需要使用示波器以分析眾多電信號(hào)。本質(zhì)上示波器是一種診斷儀器，能夠繪制電信號(hào)圖，幫助工程師或研發(fā)人員了解信號(hào)電壓值隨時(shí)間變化產(chǎn)生的波動(dòng)，從而判斷是否存在故障組件使信號(hào)失真

示波器一般分為數(shù)字示波器與模擬示波器。通常而言，數(shù)字示波器與模擬示波器均可用于電子信號(hào)測(cè)試，但兩者各有側(cè)重。模擬示波器用于測(cè)試要求實(shí)時(shí)顯示并且變化很快的信號(hào)；數(shù)字示波器則用來(lái)顯示周期性相對(duì)較強(qiáng)的信號(hào)，同時(shí)數(shù)字示波器內(nèi)置CPU或DSP處理器可以處理分析信號(hào)，能夠較好分析數(shù)據(jù)。

數(shù)字示波器具備信號(hào)采集、顯示、測(cè)量與分析、存儲(chǔ)4大功能。其中采集部分主要是由三顆芯片和一個(gè)電路組成。即放大器芯片（AMP），A/D芯片，存儲(chǔ)器芯片和觸發(fā)器電路。輸入的電壓信號(hào)經(jīng)耦合電路后送至前端放大器，前端放大器將信號(hào)放大，以提高示波器的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。放大器輸出的信號(hào)由取樣/保持電路進(jìn)行取樣，并由A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字化，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，信號(hào)變成了數(shù)字形式存入存儲(chǔ)器中，微處理器對(duì)存儲(chǔ)器中的數(shù)字化信號(hào)波形進(jìn)行相應(yīng)的處理，并顯示在顯示屏上。

數(shù)字示波器整體產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)復(fù)雜，上游主要IC芯片（AMP芯片、存儲(chǔ)芯片等）、PCB和電容等原材料供應(yīng)商組成，中游主要數(shù)字示波器的生產(chǎn)與制造，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍被國(guó)外先進(jìn)企業(yè)占據(jù)主要市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)企業(yè)有普源精電和鼎陽(yáng)科技等，下游主要應(yīng)用為電子科技行業(yè)。

作為數(shù)字示波器上游原材料最核心材料的芯片產(chǎn)業(yè)，目前國(guó)內(nèi)進(jìn)口依賴(lài)十分嚴(yán)重，以AMP芯片為例，全球AMP芯片市場(chǎng)基本被意法半導(dǎo)體（ST）和東芝（Toshiba）壟斷，國(guó)內(nèi)主要依賴(lài)進(jìn)口，就目前國(guó)內(nèi)集成電路進(jìn)出口狀況而言，我國(guó)集成電路出口量約是進(jìn)口量的一半的左右，隨著集成電路整體需求持續(xù)增長(zhǎng)，進(jìn)出口皆處于增長(zhǎng)趨勢(shì)，總體比值變化幅度較小，反而整體凈進(jìn)口量處于穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。整體來(lái)看，上游芯片的壟斷在一定程度影響了數(shù)字示波器技術(shù)的發(fā)展。

數(shù)字示波器下游主要應(yīng)用于電子科技行業(yè)發(fā)展，隨著我國(guó)電子信息國(guó)產(chǎn)化持續(xù)推進(jìn)，數(shù)字示波器作為電子測(cè)量關(guān)鍵儀表儀器將受益快速擴(kuò)張。數(shù)據(jù)顯示，2018-2021年以來(lái)，我國(guó)規(guī)上電子信息制造業(yè)快速增長(zhǎng)，從10.6億元增長(zhǎng)至14.13億元，已超過(guò)2017年以來(lái)的今年最高值。

二、數(shù)字示波器的核心指標(biāo)

對(duì)數(shù)字示波器來(lái)說(shuō)，其核心性能指標(biāo)包括了帶寬、采樣速率和存儲(chǔ)深度。帶寬是指輸入一個(gè)幅度相同，頻率變化的信號(hào)，當(dāng)示波器讀數(shù)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(cè)到的信號(hào)頻率范圍，最高帶寬越高，能夠檢測(cè)的最高信號(hào)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(nèi)可采集的樣本點(diǎn)數(shù)，直接影響信號(hào)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(yīng)用領(lǐng)域越豐富，產(chǎn)品價(jià)格也越昂貴。存儲(chǔ)深度是指數(shù)字示波器所能存儲(chǔ)的采樣點(diǎn)多少的量度。

在行業(yè)內(nèi)，數(shù)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(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，最高帶寬小于1GHz的數(shù)字示波器產(chǎn)品為低端數(shù)字示波器產(chǎn)品，在市場(chǎng)上的占比約為40%，主要用于對(duì)測(cè)試功能、測(cè)量精度等指標(biāo)要求不是很高的應(yīng)用場(chǎng)景，比如教育教學(xué)、研發(fā)、測(cè)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(hào)完整性分析、眼圖和抖動(dòng)分析、高速數(shù)據(jù)采集分析等，應(yīng)用場(chǎng)景包括高階教育教學(xué)、研發(fā)、部分生產(chǎn)測(cè)試比如MIPI、USB Type-C等中等速度數(shù)據(jù)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、安立等廠商。

帶寬超過(guò)10GHz的數(shù)字示波器稱(chēng)為高端數(shù)字示波器，主要應(yīng)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(cè)試、超寬帶信號(hào)分析、太赫茲系統(tǒng)、高端芯片研發(fā)測(cè)試等。市場(chǎng)占比約為20%。主要廠商有是德科技、泰克和力科等。

三、國(guó)內(nèi)數(shù)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，海外廠商占了多數(shù)高端市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn)廠商產(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(dá)到110GHz、100GHz 和33GHz，而國(guó)內(nèi)廠商產(chǎn)品主要集中在4GHz 以下的低帶寬市場(chǎng)。目前，國(guó)內(nèi)做到最高的頻段是普源精電的DS70000 系列，最高帶寬為5GHz，國(guó)內(nèi)外頭部廠商的示波器在帶寬領(lǐng)域的存在較大差距。從采樣率指標(biāo)來(lái)看，海外廠商仍然具有明顯優(yōu)勢(shì)。

與帶寬密切相關(guān)的其實(shí)是ADC芯片，它是負(fù)責(zé)前端的模擬量信號(hào)采樣，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，僅需數(shù)字中頻，然后進(jìn)行分析。國(guó)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(cè)量?jī)x器行業(yè)上游供應(yīng)商主要有各種原材料供應(yīng)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(jù)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(gòu)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(jié)構(gòu)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(cè)量的頻帶范圍。目前國(guó)內(nèi)的ADC、DAC產(chǎn)品主要采購(gòu)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，廠商很多都會(huì)自己做，比如全球做示波器的廠家中，現(xiàn)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(shù)字中頻的運(yùn)算能力，就是算力，包括實(shí)時(shí)性。所謂實(shí)時(shí)性就是因?yàn)殡S著采樣率越高，采樣的速度越大，所以單位時(shí)間內(nèi)獲得的數(shù)據(jù)量就越大。為了使示波器本身死區(qū)時(shí)間不至于過(guò)長(zhǎng)，死區(qū)時(shí)間就相當(dāng)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(qū)時(shí)間。時(shí)間越長(zhǎng)就相當(dāng)于采集不到的數(shù)據(jù)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?yàn)?示波器像廣播，是要混頻某頻段來(lái)進(jìn)行分析，對(duì)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(shù)、性能等，包括他們的算法。這塊國(guó)內(nèi)起步還是比較晚的。

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

目前國(guó)內(nèi)廠商在軟件方面也有一些布局，基礎(chǔ)的license 做的還可以了，比如 USB 等串行總線(xiàn)分析。但是比起國(guó)外的廠商，軟件的覆蓋率相對(duì)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(jù)市場(chǎng)需求來(lái)做的，所以如果一旦示波器應(yīng)用的范圍更廣，軟件的種類(lèi)相對(duì)會(huì)更加豐富。

當(dāng)然，客戶(hù)也可以不要原廠的軟件自己去寫(xiě)，但需要了解編程，還需要示波器廠家開(kāi)放示波器里面的內(nèi)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，就需要依靠原廠提出的軟件，包括軟件的平臺(tái)來(lái)使用。