剖析示波器行业三巨头:一直被模仿,从未被超越

2015-08-06 09:15:47来源: vihome 关键字:示波器行业  带宽  采样率
“每一位电子技术工程师,都应该至少拥有一台示波器”,这样的结论足以证明示波器对电子技术的不可或缺。在这样一个关键的市场领域中,人们常常将示波器市场的领导者称为三巨头,而这三巨头所指的是泰克、安捷伦和力科。

力科示波器在国外被称为高端示波器的代名词,有“科学家的测试仪器”,“示波器中的贵族”等称谓,是数字示波器行业的技术先锋。 区别于泰克和安捷伦产品线的宽泛,力科则从1984年数字示波器诞生开始就逐渐聚焦于中高端数字示波器。 力科公司在2002年才全面进入中国,在中国低端示波器市场的知名度相对要低一些。 但以技术见长的力科公司近年来凭借其技术优势在中国高端示波器市场一路高歌猛进。

专注度

熟悉示波器的发展史的人总会津津乐道力科在示波器领域的“第一”。 从公司成立之初LeCroy就坚持走技术创新的经营策略,并定下公司的核心价值观为“Instrument Innovator”,在示波器技术研发领域不断创造一个又一个“第一“,始终引领着时代发展的潮流:1985年,推出世界上第一台长存储器数字示波器,重新界定了长存储器。

1987年,推出了世界上第一台拥有智能触发功能的数字示波器;1990年,第一台拥有实时采样、可定制分析功能的模块化示波器;1996年,率先使用颜色等级余辉显示异常事件;1997年,第一台磁盘驱动器分析专用示波器; 1999年,第一台拥有彩色显示器和全面分析功能的台式示波器; 2002年,第一台全面集成串行数据分析功能的数字示波器; 2004年,第一台大屏幕、小体积的通用示波器;2005年,第一台采用相干通道复用采样(CIS)技术的100GHz取样示波器;2006年,率先在大屏幕、超薄仪器中提供低速串行触发功能;2008年,率先提供采样率高达40GS/s的单芯片ADC,至今仍保持世界最快纪录;2009年,世界上第一台带宽达到30GHz和采样率达到80GS/s的示波器; 2010年4月力科宣布60GHz实时示波器技术研发成功。 还有一些示波器基本功能早已为工程师耳熟能详,其实都由力科公司发明,在推向市场后受到客户的普遍好评,而后被其他公司跟进仿制,逐渐成为示波器的标准配置,这些功能有:毛刺触发, FFT 分析信号频谱特性,顺序采样模式(也称作分段模式),参数测量统计、直方图、趋势图和追踪,多窗格显示波形,实时眼图生成(区别于多次采样重叠形成眼图),锗化硅工艺制造ADC。

技术本身就是一种可怕的竞争力,特别是高科技行业。 就示波器的技术方面优势,力科常说的一句话是,“一直被模仿,从未被超越”。 力科公司中国区市场部经理汪进进先生对力科公司的技术创新历程如数家珍,他介绍道,“2006年,力科发明了虚拟探测和均衡器仿真技术-Eye Doctor,三年后,友商才搞出了类似的技术,但性能差别在内行人士看来绝非一日之功。 2005年,力科发明DBI技术,竞争对手极尽攻击之能事,但历史翻到了2010年,友商中的一家终于搞出DBI。 据说另外一家也要搞出来,但可能需要更长的时间。而如果将历史回追溯到2000年,力科首次采用DSP boost的方法来提升带宽,将示波器带宽提升到2GHz,但最终力科认为从原理上看这种方法对信号保真度带来的问题太多,而且是不可克服的,但直到2004年友商才搞出DSP boost并至今在采用这种力科在2002年就放弃的技术。 我们如果再回忆数字示波器的历史,惊然发现示波器行业的几乎每一个重大的发明创新都源于力科!”

充满硝烟的示波器市场

在所有通用电子测量仪器中,示波器的市场份额最大,这也决定了示波器领域的市场竞争最激烈。即使在这样激烈的市场中,高端示波器受高技术门槛的限制,一直只有少数几家能够有能力参与其中,多年来已经形成了力科、泰克、安捷伦三分天下的竞争格局,短期来看这样的格局还将持续。低端市场的竞争态势也已进入相对稳定的状态,除了三大厂商之外,日本的横河公司,国内的普源精电都有较强的竞争力,此外还有国内外,主要是日本和台湾的一些厂商在低端手持式示波器领域短兵相接。随着国内电子产业的迅速发展以及工程师素质的提高,本土用户对于示波器的选择已经越来越理性、越来越专业。对于示波器厂商而言,仅仅凭几个数字指标或者品牌知名度就能销售产品的时代已经一去不复返了。说到底,现在市场竞争的关键拼的是综合实力,具体一点就是产品、服务和营销。产品是实实在在的东西,是由厂商的技术实力决定的。产品竞争的关键是技术的融合和市场的细分。高端产品的高价格必须要给客户带来高价值,这就要求产品必须融合多种技术优势以保护用户的长期投资。而专业性很强的行业用户对价格的诉求则要求厂商更专注于市场应用的细分。这类用户不需要功能强大的“全能型”示波器,只需要满足特定应用的示波器,同时价格是很重要的考虑因素

作为一家从高端分析仪器技术起家的企业,力科与安捷伦和泰克的市场定位最大的区别是力科更为专注于高端示波器市场的研发。汪进进认为,值得骄傲的是对这种市场差异的理解和把握让力科的产品一直在行业内处于领先地位。比如第四代示波器在多种功能的融合方面融入了很多创造性的设计,而通过对市场应用的细分则确立了力科在多个行业领域的垄断地位,比如针对汽车电子领域推出的车载总线分析仪产品(VBA)、针对磁存储行业推出的磁盘数据分析仪(DDA),针对电磁兼容分析推出了EMC的解决方案等等都是力科在市场细分方面做出的成绩。服务则是由公司的经营理念决定的。力科是一个以工程师和科学家起家的公司,所以其经营理念是为了帮助工程师和科学家来解决他们遇到的一些难题,而不仅仅是一个运作的财务平台,因此力科的服务理念也是以帮助客户解决问题为核心。产品和服务两方面的优势让力科在激烈的竞争中变得更强大了。力科在中国区的市场份额不断增加正是最有说服力的证据。最后从营销上来看,相对于另外两家主要竞争对手这一点是力科正在努力的方向。公司正在做出一些积极的改变,比如优化了直销团队、组建了新的分销管理团队、设置了专门的市场营销团队,同时通过多种方式加强与客户的沟通和交流,这些努力在强化市场营销的同时对力科的品牌建设和市场知名度也将带来积极的影响。相信时间将会给出证明。

特别的,力科第四代示波器WaveMaster 8 Zi的第一个特点是前端放大器的信号保真度最好。具有平坦度最好的幅频特性曲线,最小的抖动噪声基底,最高的时基精度,而且具有独特的三种阶跃响应模式。第二个特点是操作反应速度信号处理速度和波形传输速度最快。示波器作为一种人机交互的仪器,反应速度直接影响到工程师的使用体验。第四代示波器的反应速度上比同等示波器快10倍以上。高端示波器不同于数据采集卡,工程师需要示波器来洞察信号,不只是捕获信号然后在PC上运行用户自己开发的软件来离线分析。力科在第四代示波器推出之后一直在强调一个概念,叫“可分析的存储深度”,在做眼图测量时,力科示波器可以在2秒钟内形成1百万比特位的眼图,优势是客户在测试16对PCI-E Gen2信号时,用其它品牌的示波器需要两天的时间才能测完,但用力科的只需要两小时。第三个特点是具有独特的DoubleScan功能(包括TriggerScan和WaveScan)。这两种Scan功能相配合,使得力科示波器具有极强力的定位和分析异常信号的能力。此外,第四代示波器还有一系列代表力科创新能力的“最”,“唯一”和“独特”的性能指标,如最多的触发方式,唯一能提供光信号测试方案,独特的双输入接口方式,唯一能支持128Mpts的FFT运算等等。

专注引领技术革新

专注的产品战略,继承自高能物理分析的技术基础,让力科得以站在示波器技术发展的最前沿。示波器的技术进步是电子工业发展的成果,因为它都是由同时代最优异的电子器件架构而成,同时它本身又有力的推动了电子技术向前进步,工程师只有借助于示波器才能不断改进产品性能。示波器的技术发展同样遵循“更高,更快,更强”的原则。

三家公司在竞赛着追求示波器的更高带宽,更快采样率,更强的分析能力。这种“更高,更快,更强”的追求源于科技的日新月异。示波器的核心技术主要是两个方面一是捕获信号的能力主要是三大指标,二是信号分析能力。这两个方面正是力科一直以来研发的重点。示波器的带宽受摩尔定律的驱动在不断提高,理论预测,示波器的带宽每三年要加倍一次。在过去的十年里,2000年的最高带宽是2GHz,2002年达到6GHz,2004年是13GHz,2007年是20GHz,2009年达到了30GHz。力科预计,2011年的带宽将达到50GHz,2012年达到63GHz,2013年达到80GHz,到2014年将达到100GHz。采样率和存储深度的技术也在不断突破。力科将长期引领这种代表半导体技术最高水平的基础、核心技术的进步。

汪进进介绍,在力科30GHz带宽发布之初,很多人在质疑她的市场在哪里?但很快就已有很多公司购买了30GHz的示波器。力科30GHz实时示波器WaveMaster 830Zi用于每信道为56Gb/s的224Gb/s PM-QPSK信号的测量,这是是加速200G传输技术可用性和超越远程密集波分复用网络(DWDM)的关键一步。

决战高速串行测试

推动电子测量测试技术发展的市场动力主要来源于通信、计算机和消费电子产业。随着电子信息技术的飞速发展,信息时代对信息传输的速率要求不断提升,进而带来对高速数据传输测试的苛刻要求。可以肯定高速信号的测量和分析仍将是未来一两年内市场的热点。工程师过去主要把示波器用于电信号的测量和验证,比如电子系统的故障诊断,但随着高速串行总线的广泛流行以及新一代串行总线标准的应用,比如消费电子和计算机中大量使用的HDMI1.3总线,以及工业产品中普遍应用的PCIe-G2和SATA3.0等,都将使得用户对高速总线一致性测试的需求比以往更强烈。高速总线的应用也给新产品的设计和调试带来了前所未有的挑战,工程师需要考虑信号完整性和电源完整性,PCB走线给高速信号差分对带来的影响,接收端的误码率和抖动容限测试等等,除了物理层,可能还要考虑协议层的分析。这些新的挑战需要工程师有一套完整的解决方案来应对其带来的测试需求,比如除了一台高性能的示波器,可能还需要一台协议分析仪,或者一台TDR,甚至是一台网络分析仪、一套信号源。好消息是,针对这些测试挑战,力科提供了完整的解决方案。针对下一代串行总线的测试,比如USB3.0,SATA3。0,PCIE-G3,力科是唯一可以提供从物理层到协议层,从发送端到接收端,从发现问题到解决问题的完整测试解决方案的厂商。“至于未来更长一段时间,从高速信号测试到射频信号测试、从有线应用的测试到无线应用的测试,我想这几乎是整个电子测量行业未来的发展趋势。” 汪进进说。

从应用的趋势来看,目前最大的热点是5Gbit/s+信号的测量和分析。串行总线的速率已普遍由2.5Gbit/s左右升级到了5Gbit/s以上。PC行业的流行总线PCI-Express的速率由PCI-Express 1.0过渡到PCI-Express 2.0,速率由2.5Gb/s加倍到5Gbit/s,在不久的将来就要过渡到8Gbit/s的PCI-Express 3.0。 SATA总线也将普遍升级到了SATA3.0的6Gbit/s速率。 当前最热门的USB3.总线是由480Mbit/s十倍速地直升到了5Gbit/s。在通信行业,最常见的XAUI接口信号速率则是由3.125Gbit/s升级到了6.25Gbit/s。我们需要迎接5Gbit/s+时代的到来。力科示波器的特长是能为工程师带来充满自信的信号洞察力。 5Gbit/s+时代测试测量的挑战更大,正是力科引领高端市场的新的最大的机遇。 更高速率带来的设计和测试测量上挑战是什么?如1百万UI的连续比特位的眼图测量需求,甚至10的12次方样本下的眼图测量需求; 小电压供电方案的电源完整性设计及测量; 参考时钟的设计及时钟抖动的测量;PCB走线设计、连接器设计、预加重的设计、扩频时钟的设计等对信号质量的影响及测量分析; 多个高速差分对之间串扰的影响及测量分析。 特别是随着信号速率越来越高,“可消费”的抖动裕量越来越小,高精度的抖动测量越来越重要。 探头的负载效应对测量的影响如何评估? 如何实现“虚拟探测”?接收端的眼图接近闭合了,那么如何得到芯片内部均衡之后的眼图? 在PCB没有投板前如何测量信号质量从而缩短研发周期?接收端的误码率和抖动容限测试为什么会成为必需的测量?这些设计及测量上的挑战都是力科示波器能帮到工程师的地方,是力科区别于其它示波器的优越性所在。

融合以及中国市场的未来

融合和细分一直是产业发展的两种方向。这两种方向在仪器行业也同样存在。融合的好处是一台仪器能干几种活,细分的好处,一种可能是单台仪器的价钱更便宜,另外一种可能是技术性能可以做得更专注。未来示波器不排除在高端领域会将采集和显示部分离开。示波器似乎更有可能往“集成化”的方向发展。 但示波器的功能演进离不开示波器的五大基本功能:捕获信号,观察信号,测量信号,分析信号,对信号进行归档。 在信号分析方面,现代的示波器软件功能越来越丰富,对信号分析得更深入。譬如以前示波器不支持I2C,SPI,CAN Bus触发,解码,现在可以了,原来不支持对通道进行仿真,现在可以了。 原来示波器没有任何协议分析功能,现在示波器甚至可以进行PCI-Express的协议层分析了。 原来示波器最多只能捕获4路模拟信号,现在则可以捕获36路数字信号了,这“创造”了混合信号示波器市场,可以代替低端的逻辑分析仪,甚至有些指标做得比逻辑分析仪还要好。 力科第四代示波器集成了频谱分析软件,部分代替了频谱分析仪的功能。 未来示波器的ADC如果能做到8位以上,将完全可以代替频谱仪。现在的所有示波器都有FFT分析功能,但这个功能在很多示波器上只是一个“摆设”,除了受限于ADC分辨率之外,还受限于示波器没有足够的运算能力,只能对捕获到的一部分数据做FFT分析,频率分辨率⊿f很大。力科第四代示波器信号分析能力上再次突破,FFT的可分析的存储深度达到了128Mpts,这对融合时域和频域仪器迈出了重要一步。其它品牌的示波器现在还停留在只能做3.2Mpts的FFT的水平上。 将来是否会将信号源集成到示波器中?目前还未可知,不过技术的发展本质上来自于市场的需求,有时候厂商似乎更能创造“蓝海”。

而对于未来力科在中国市场的策略,汪进进援引了力科公司中国区总经理李燧对中国市场和力科的中国战略的评述和总结:

“我们非常高兴看到, 中国经济先于世界在这次金融危机的影响中恢复起来,而且成长的势头强劲。 力科的三个主要的客户群中, 在政府的研究院所,由于国家在技术改造包括航天、军工、国防等方面的研发的投入,即使在金融风暴中, 仍带动了这些政府研究所和一些高等院校对测试仪器的需求。而后,我们也高兴地看到面对国内市场的本土制造业,先于了那些面对海外市场的制造厂商而更早的恢复。现在,跨国公司也显露了强劲的增长势头。这为我们在中国的成长提供了市场条件。而力科自2008年推出7Zi系列,到2009年推出8Zi系列,到最高30GHz的带宽,到最近宣布的60GHz带宽的技术,为力科在中国的成长提供了内在条件。力科的中国团队在过去两年中实施的一系列改革措施,把市场和产品变成了力科在中国连续八个季度销售额增长的现实:力科在华东地区的销售额几乎实现了翻倍的增长,同时力科也在PC行业实现了一系列的突破。在2010年和2011年,力科将继续健全立体化,多层次的销售和服务体系,加强市场宣传和品牌建设,从而让更多的中国工程师了解并使用上真正能为工程师解决问题的力科示波器。”

关键字:示波器行业  带宽  采样率

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0806/article_12636.html
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