管中窺豹，萬里眼90GHz示波器曝國內示波器高端產(chǎn)業(yè)之痛
來源：班門弄斧
發(fā)布時間：2025-11-11
編輯：清風
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2025年10月，在深圳舉辦的灣區(qū)半導體產(chǎn)業(yè)生態(tài)博覽會（WeSemiBay）上，成立僅兩年多的深圳市萬里眼技術有限公司推出了帶寬高達90GHz的超高速實時示波器，現(xiàn)場稱該產(chǎn)品“達到全國第一、全球第二水平”，并已在華為、上交大等機構測試應用。在全球半導體、通信與人工智能競逐日趨激烈的背景下，該示波器的亮相，無疑引發(fā)了業(yè)內廣泛關注和對國內示波器產(chǎn)業(yè)高端化的思考。眾所周知，示波器是電子設計與測試的基石，被稱為“電子工程師之眼”。它能將電信號可視化，是從芯片設計、通信系統(tǒng)調試，到汽車電子、航天測試不可或缺的核心工具。在全球范圍內，示波器產(chǎn)業(yè)體量雖不大，卻技術門檻極高、利潤豐厚，被視為一個國家高端儀器制造能力的重要風向標。根據(jù)Frost & Sullivan的數(shù)據(jù)，全球示波器市場規(guī)模預計將從2019年的78.3億元人民幣增長至2025年的113億元人民幣，六年復合年增長率為6.31%。與此同時，中國市場的發(fā)展勢頭更加迅猛，預計將從2019年的26.6億元人民幣增長至2025年的42.2億元人民幣，年均增長率達到8%，顯著高于全球水平。而隨著半導體制造、5G通信、人工智能與新能源汽車等新興產(chǎn)業(yè)的擴張，對高性能測試測量設備的需求持續(xù)走高，示波器行業(yè)正迎來新一輪結構升級。從價值結構看，示波器市場呈現(xiàn)出典型的“頭重腳輕”特征，主要體現(xiàn)在，高端示波器雖然出貨量有限，但銷售額占據(jù)主導地位。Technavio與普源精電的投資者活動記錄顯示，帶寬在4GHz以下的數(shù)字示波器市場僅占全球總額的約10%，而13至33GHz（不含33GHz）的中高端產(chǎn)品則貢獻了約30%的市場份額。換言之，誰掌握了高帶寬技術，誰就掌握了市場的利潤核心與產(chǎn)業(yè)話語權。基于此，全球示波器市場格局相對固化，美國的是德科技（Keysight）、泰克（Tektronix）、力科（Teledyne LeCroy）和德國的羅德與施瓦茨（Rohde & Schwarz）長期占據(jù)主導地位。根據(jù)Mordor Intelligence和Grand View Research的數(shù)據(jù)，2025年全球示波器市場前五大廠商合計份額達到約65%，其中是德科技一家獨占25%-30%，穩(wěn)居行業(yè)首位；羅德與施瓦茨、日本安立、泰克與力科緊隨其后，前四大廠商控制著全球約70%-85%的市場份額，形成典型的技術與品牌寡頭格局。相比之下，中國市場的分層則更為明顯，呈現(xiàn)出典型的“雙層結構”，即低端領域百花齊放，高端領域仍被壟斷。具體表現(xiàn)為，在低端市場（帶寬低于500MHz），國產(chǎn)品牌已實現(xiàn)實質性突破。國內的普源精電（Rigol）、鼎陽科技（Siglent）、優(yōu)利德（UNI-T）等企業(yè)憑借高性價比、快速的本地化響應和完善的渠道體系，占據(jù)了超過一半的國內市場份額，國際品牌在入門級產(chǎn)品領域的存在感持續(xù)下降。這一層級的技術門檻相對可控，國產(chǎn)廠商已實現(xiàn)較高程度的自主化與穩(wěn)定量產(chǎn)，能夠在性能與成本之間取得良好平衡，形成了“中國制造”示波器的堅實基礎。中端市場（500MHz-4GHz）正成為國產(chǎn)品牌的主戰(zhàn)場。其中，普源精電和鼎陽科技近年來推出的MSO8000系列、SDS6000系列等產(chǎn)品，在采樣率、分辨率、信號處理能力等核心指標上已接近國際主流水平，同時價格低約30%-40%，在科研院校、工業(yè)自動化和新能源等場景中逐步獲得認可。兩家公司憑借持續(xù)的產(chǎn)品創(chuàng)新和自研芯片投入，正在從“替代型競爭”向“價值型競爭”過渡，推動中國示波器產(chǎn)業(yè)向更高性能層次演進。至于高端及超高端市場（帶寬超過4GHz），則依然被海外巨頭牢牢掌控。是德科技、泰克和力科三家美國企業(yè)長期主導著中國市場的高端示波器供給，其合計份額被業(yè)內普遍認為超過80%，在國家重點實驗室、集成電路研發(fā)機構和通信設備商等領域幾乎處于壟斷地位。Frost & Sullivan的數(shù)據(jù)顯示，2020年中國電子測量儀器市場的前五大廠商全部為海外品牌，合計占比達43.1%；國內代表企業(yè)普源精電和鼎陽科技的整體市占率仍處個位數(shù)水平，高端示波器產(chǎn)品的市場滲透率更低。全球數(shù)字示波器行業(yè)多數(shù)份額被海外頭部廠商壟斷，來源：普源精電投資者交流公告，國金證券研究所進出口數(shù)據(jù)也印證了這一結構性差距。根據(jù)中國海關數(shù)據(jù)，2023年我國共進口示波器22,965臺，均價高達85,499元人民幣（約12,243美元），主要為中高端產(chǎn)品；同期出口26.8萬臺，平均單價僅3,287元人民幣（約458美元），以中低端產(chǎn)品為主，全年示波器貿(mào)易逆差高達1.56億美元。這意味著，中國在高端示波器領域的自給能力依然極為有限，核心技術和市場利潤仍集中在國外企業(yè)手中。盡管普源精電在2023年推出了13GHz示波器；鼎陽科技在2025年推出了16GHz示波器，標志著國產(chǎn)廠商已開始涉足10GHz以上的市場，但與國際巨頭相比，無論在最高帶寬指標還是市場份額上，差距依然懸殊。正是在國產(chǎn)高端化進程緩慢的背景下，萬里眼90GHz示波器的發(fā)布，將國產(chǎn)示波器的帶寬指標推至前所未有的高度。然而，光環(huán)之下，核心技術指標的配合與平衡性是否達到了全球頂尖水平？提及萬里眼90GHz示波器，90GHz的帶寬、200GSa/s的采樣率以及4Gpts的存儲深度這些反映示波器性能的核心技術指標，不僅亮眼，更讓媒體們興奮不已。然而當我們冷靜下來，去謹慎審視這些指標，卻發(fā)現(xiàn)其背后隱藏的短板和無奈。根據(jù)Nyquist（奈奎斯特）采樣定理，示波器要求采樣率≥2×帶寬（最低180GSa/s）以避免混疊（高頻信號“偽裝”成低頻信號，使波形失真）。因此，廠商通常在示波器設計中確保實時采樣率至少為信號最高頻率的2.5-5倍（225-450GSa/s，有時甚至更高），以捕獲高頻諧波和瞬態(tài)細節(jié)（如眼圖）。以此為標準，我們看到，萬里眼亮眼的200GSa/s的采樣率僅略超最低閾值（裕量約為11%），不足以在90GHz下實現(xiàn)最佳保真度（幅度誤差<2%，采樣率需3倍以上帶寬）。再看存儲深度這一指標，其4Gpts的存儲深度，不要說是在國內，就是目前在全球市場恐怕也是唯一的存在。不可否認，它延長了捕獲窗口，讓高采樣率下的數(shù)據(jù)更“豐富”。而在90GHz帶寬測試中，這有助于觀察復雜瞬態(tài)（如<10ps邊緣），彌補采樣率（200GSa/s，僅略超Nyquist最低閾值180GSa/s）的不足。盡管如此，其仍需高采樣率才能發(fā)揮潛力。如果采樣率低，存儲深度再大也是“浪費”（點數(shù)少，細節(jié)粗糙）?；诖?，雖然萬里眼的200GSa/s夠用，但業(yè)內推薦225-450 GSa/s（2.5-5倍帶寬）才能最大化4Gpts潛力（如更精細的重建波形）。否則，在極高頻場景下，捕獲時間雖長，但分辨率（如抖動測量誤差）可能仍達3%-5%，無法全面領先國際產(chǎn)品（如是德科技的256GSa/s+可升級存儲）。基于此，業(yè)內認為，萬里眼在存儲上僅是“聰明優(yōu)化”（性價比高），非性能極限，要真正媲美全球頂級，需迭代采樣率以“解鎖”存儲潛力。那么問題來了，為何萬里眼90GHz示波器不提升采樣率與存儲深度匹配，以充分發(fā)揮示波器的整體性能潛力呢？是不想，還是不能？所謂追根溯源。從技術的角度，示波器的性能，尤其是帶寬和采樣率這兩大核心指標，最終取決于其內部一系列復雜的模擬和數(shù)字芯片。其中前端的放大器芯片對輸入的模擬信號進行調理（放大、衰減等），隨后高速模數(shù)轉換器（ADC）芯片以極高的速率對信號進行采樣和數(shù)字化，最后由現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）或專用集成電路（ASIC）進行高速的數(shù)字信號處理和數(shù)據(jù)存儲。數(shù)字示波器的工作原理，來源：來源：電子發(fā)燒友，《6GSPS數(shù)字示波器關鍵技術研究》，國金證券研究所在上述信號鏈路上，每一個環(huán)節(jié)都至關重要，而前端放大器芯片和ADC芯片是決定帶寬和采樣率的關鍵瓶頸。具體表現(xiàn)為，帶寬越高，對放大器在極高頻率下的增益平坦度、噪聲性能要求越苛刻；采樣率越高，則要求ADC芯片能夠在極短的時間內完成一次精確的電壓轉換；至于FPGA/ASIC，則需要足夠的處理能力來實時處理ADC輸出的海量數(shù)據(jù)。數(shù)字示波器性能和相關芯片的對應情況，來源：《示波器最新技術進展及發(fā)展趨勢》，國金證券研究所以前端放大器為例，其被喻為示波器的“門戶”，決定了信號是否能在極高頻下被完整捕捉。國際領先企業(yè)如是德科技、力科與泰克，依托磷化銦（InP）和砷化鎵（GaAs）等化合物半導體工藝，能夠制造出帶寬高達100GHz甚至110GHz的放大器模塊，并在此頻段內保持極高的增益平坦度與極低的噪聲系數(shù)，這意味著信號在被放大后仍能保持高保真度，而不被失真。相比之下，中國企業(yè)雖然在氮化鎵（GaN）和砷化鎵放大器方面取得了顯著進步，但在InP高頻工藝成熟度以及超寬帶、低噪聲放大器設計能力上仍存在差距。尤其當帶寬超過50GHz后，器件的寄生電容、封裝熱噪聲及線性失真控制會成倍復雜化，國內廠商在高頻噪聲與線性化設計上的積累仍不足，使得國產(chǎn)高端示波器在捕捉微弱信號時，往往底噪略高，垂直靈敏度略遜于國際頂級產(chǎn)品。然而真正的技術門檻還是在ADC芯片，它是示波器的“心臟”，決定了采樣速率和分辨率，也決定了示波器整機性能的上限。這方面，全球頂級示波器，如是德科技的UXR系列和力科的LabMaster系列，之所以實現(xiàn)256 GSa/s或更高的實時采樣率，依托的正是基于InP工藝的高速ADC與時間交織采樣（TIS）架構，而這些ADC的研發(fā)往往需要5年以上周期，單顆芯片功耗可達數(shù)十瓦，且受到《瓦森納協(xié)定》出口限制，對中國企業(yè)禁運。上述種種，使得過去很長時間里，國內中高端示波器不得不依賴進口ADC芯片。并直接制約了其帶寬的上限。需要說明的是，高帶寬ADC不僅要求極高的采樣速率，更需要在高速采樣下保持高有效位數(shù)（ENOB）和低失真。以此為標準，國際巨頭的高端ADC在200 GSa/s采樣下仍能維持10位以上的有效分辨率，而國產(chǎn)ADC多在中低速區(qū)實現(xiàn)12位精度，高速狀態(tài)下的ENOB仍有明顯下降。此外，國內芯片在溫漂、失配校準和通道同步等方面的穩(wěn)定性與國際產(chǎn)品相比仍需提升。在模數(shù)轉換之后，信號將交由數(shù)字處理系統(tǒng)，而示波器內部的數(shù)據(jù)流量極為龐大，每秒數(shù)百億次采樣意味著數(shù)百GB的數(shù)據(jù)吞吐，這就需要強大的FPGA或ASIC芯片來實時處理。事實是，全球高性能FPGA市場長期由美國的Xilinx（隸屬于AMD）和Altera（隸屬于英特爾，后被出售51%股權給銀湖資本）壟斷，高端型號不僅性能強大，還具備更完善的IP核生態(tài)和工具鏈。相較之下，盡管中國廠商在中低端FPGA領域取得突破，并已形成部分國產(chǎn)替代，但在邏輯密度、功耗控制和高速接口性能上仍無法完全替代頂級美系芯片。此外，美國的出口管制政策仍可能在關鍵節(jié)點形成供應風險。值得注意的是，示波器的核心競爭力并非單一參數(shù)，而是一個系統(tǒng)工程，即性能要高、信號完整性要穩(wěn)、可靠性要持久、生態(tài)要完整。這其中，硬件是基礎，軟件與算法才是靈魂。而國際巨頭在這一領域的優(yōu)勢并不止于我們上述的芯片，更在于數(shù)十年的積累。例如是德科技，其Waveform Analyzer、Jitter/Noise/Phase Noise分析模塊、Power Integrity測試套件等軟件功能已覆蓋通信、計算、汽車、航天等所有關鍵場景；力科和泰克則建立了基于協(xié)議分析、光電互聯(lián)和嵌入式系統(tǒng)的應用庫，這些豐富的應用生態(tài)形成了強大的用戶黏性，讓硬件之外的軟件訂閱和校準服務成為企業(yè)利潤的重要來源。而國內廠商目前的挑戰(zhàn)在于，硬件性能的突破往往先于軟件生態(tài)的成熟（最典型如萬里眼90GHz示波器），導致產(chǎn)品在實驗室演示階段性能出色，但在復雜系統(tǒng)測試中可用性可能仍不及國際品牌。此外，產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同的短板也是中國示波器必須面臨的現(xiàn)實問題。究其原因，高端測試設備并非孤立存在，它依賴材料、封裝、EDA設計、工藝驗證等上下游環(huán)節(jié)的高度配合。例如，示波器用高速探頭的帶寬和相位一致性需要與前端放大器匹配；ADC的封裝質量、時鐘抖動控制、PCB布局等均對系統(tǒng)性能產(chǎn)生決定性影響，而我們要達到這種系統(tǒng)工程能力，仍需較長周期的磨合。由此可見，萬里眼不是“不想”提升采樣率，而是“暫時不能、也沒必要盲目上”。當前的200GSa/s +4Gpts組合，是在技術受限、供應鏈受控、成本敏感的多重約束下的最優(yōu)平衡，這也是當下國內廠商進軍高端示波器市場所面臨的共性挑戰(zhàn)。而能否做到真正躍升，首先取決于我們國內能否實現(xiàn)超高速ADC、低抖動時鐘和高性能FPGA等芯片的自主突破。如上述，盡管挑戰(zhàn)重重，但中國的電子制造、通信、汽車和算力基礎設施產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，為測試設備的試驗和驗證提供了真實而多樣的場景。以半導體為例，華為海思、中芯國際、長江存儲等企業(yè)在先進封裝與芯片驗證方面的測試需求極大；在通信和汽車領域，中國廠商正加速布局6G、C-V2X、智能駕駛域控平臺，這些都需要海量高頻信號驗證。而正是這樣的市場體量，讓國內廠商可以在服務國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的過程中不斷試錯、迭代、優(yōu)化，成為中國在高端示波器領域最終可以崛起的獨特路徑。同時，國際環(huán)境的變化也在倒逼國產(chǎn)替代。眾所周知，美國對中國出口高性能ADC、FPGA及測量儀器的限制，雖然在短期內造成一定沖擊，卻也促使國內廠商加速研發(fā)自主芯片與系統(tǒng)平臺，從而進一步強化了技術自立的內生動力。據(jù)相關統(tǒng)計，過去五年，國產(chǎn)示波器企業(yè)的研發(fā)投入顯著上升，整體增幅超過40%，部分企業(yè)累計增長接近一倍。普源精電、鼎陽科技、萬里眼等代表廠商在自研ADC、前端放大器、觸發(fā)系統(tǒng)及信號處理算法等關鍵環(huán)節(jié)持續(xù)加碼投入，形成了從硬件架構到軟件平臺的全鏈條研發(fā)體系，部分技術指標已接近國際先進水平。普源精電剔除股權支付影響后公司研發(fā)費用及研發(fā)費用率，來源：同花順ifind，華安證券研究所例如普源精電在2023年發(fā)布的13GHz示波器，采用自研“半人馬座”芯片組，實現(xiàn)了40GSa/s采樣率；鼎陽科技的SDS8000A則進一步將帶寬提升至16GHz，并采用12位硬件分辨率，實現(xiàn)高保真波形捕獲。這些自研ADC和輔助信號處理芯片雖然尚未觸及百GHz級，但在10GHz至20GHz區(qū)間已具備較高競爭力。更重要的是，國內廠商開始嘗試通過多通道時間交織結構（TIS）和分布式采樣同步技術來提升等效采樣率，從系統(tǒng)集成角度突破芯片極限。這些嘗試表明，中國企業(yè)在ADC領域不再僅僅依賴進口，而是在自研芯片、算法補償和系統(tǒng)優(yōu)化上形成了新的技術路徑。此外，國內廠商也開始在ASIC方向發(fā)力。業(yè)內知道，自研ASIC能將特定的信號處理、觸發(fā)邏輯、波形重建等功能硬件化，從而提升性能并降低對于FPGA的依賴，而普源精電的“鳳凰座”與“仙女座”芯片組；鼎陽科技的高分辨率采樣引擎，均體現(xiàn)了這種趨勢。它們通過軟硬件協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)架構，在部分功能上已比肩美中端國際產(chǎn)品，盡管與是德科技等擁有數(shù)十年ASIC研發(fā)體系的企業(yè)相比，國內設計仍處起步階段，但這種體系化積累為后續(xù)高端突圍奠定了必要的工程基礎。寫在最后：萬里眼90GHz示波器的發(fā)布，以及普源精電13GHz和鼎陽科技16GHz示波器的相繼問世，無疑是國產(chǎn)示波器行業(yè)向高端化邁進過程中的重要標志，它們證明了中國企業(yè)有能力在這一高壁壘領域取得突破。然而，我們也應清醒地認識到，單點的突破并不等于全面的趕超。從技術深度、產(chǎn)品質量、軟件生態(tài)到品牌信任，國產(chǎn)制造商與國際頂尖水平之間仍然存在全方位的差距。這就需要我們在發(fā)展中，堅持以芯片自主可控為基，同時在軟件和應用生態(tài)上不斷完善，持續(xù)不懈，方能在未來實現(xiàn)真正的超越與替代。
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