龔人慶

梅特勒-托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司

電子儀器市場分析及其發(fā)展現(xiàn)狀

龔人慶

梅特勒-托利多國際貿(mào)易(上海)有限公司

自從我國經(jīng)濟步入正軌，我國電子儀器行業(yè)也同樣在飛速發(fā)展。在2005年至2012年期間，我國電子測量儀器市場除在 2009年受全球經(jīng)濟形勢的影響有所下降外，其他年份都持續(xù)增長，市場規(guī)模由 2005 年的 154.89 億元增長到 2012 年的 484.19 億元，年均復(fù)合增長率達 17.68%。這足以看出我國電子儀器行業(yè)正處于迅速上升階段。再看電子儀器的發(fā)展前景，現(xiàn)如今電子設(shè)備越來越普遍，市場上的電子產(chǎn)品樣式多樣，國民擁有電子儀器的比例也同樣以驚人速度攀爬。本文將介紹各種電子測量儀器，以此為代表，進行深入探討分析。

電子儀器；市場分析；發(fā)展前景

1.市場分析

香港一直作為老牌對外貿(mào)易的城市，其對貿(mào)易的統(tǒng)計資料具有更高的權(quán)威性，在此我們就以香港貿(mào)易發(fā)展局2008年10月統(tǒng)計得來的統(tǒng)計資料進行分析。從統(tǒng)計資料中可以分析得出，中國對儀器儀表的需求始終處于一個上升趨勢之中，保持3%到5%的年增長率。在2008年，儀器儀表的產(chǎn)量就超過8千萬臺，有很大部分都是信號分析儀器，數(shù)量高達6千萬臺，還有1500萬臺的固定和便攜儀器，500萬臺是其他產(chǎn)品。雖然產(chǎn)品產(chǎn)量十分巨大，但是就檔次來說，大部分還是中低檔的產(chǎn)品；這也導(dǎo)致了中低檔的產(chǎn)品遭到了供過于求的尷尬，而高檔的產(chǎn)品，比如說高精度數(shù)字儀器、數(shù)字測量設(shè)備和自動測試系統(tǒng)，基本依靠從國外引進——這也就說明了當時我國電子儀器產(chǎn)品生產(chǎn)量雖然驚人，但是卻難以登上國際電子儀器競爭的舞臺。之后，在2009年，儀器儀表削減產(chǎn)量，年產(chǎn)量下降到6千萬臺，其中2800萬臺是電子儀器，700萬臺是固定儀器，250萬臺便攜儀器，150萬臺是數(shù)字儀器和100萬臺的其它產(chǎn)品；明顯可以看出，產(chǎn)品的生產(chǎn)層次有了很大的變化，更加清晰更具有針對性。并且固定儀器和便攜儀器以及數(shù)字儀器都采用了新器件和新技術(shù)，在整體性能方面有了更大的提高。因為在性能方面有了提升，產(chǎn)品本身價值得到提升，所以雖然總的年產(chǎn)量下降了，但是銷售額的年增長率卻增加到8%，年銷售額從2005年的35億元人民幣提高到2010年的51億元人民幣。這也說明在如今時代，科技能力是當今競爭的核心競爭力，誰掌握了核心科技，誰就能夠在國際這個大舞臺久戰(zhàn)不敗。

在中國，儀器儀表最大的買主就是通信部門，銷售的產(chǎn)品包括網(wǎng)絡(luò)分析儀、信令分析儀、數(shù)字示波器等高檔電子測量器，這些產(chǎn)品占據(jù)銷售額的最大部分，而其它產(chǎn)品例如電工儀表，則是數(shù)量最多，并且也正從感應(yīng)式向電子式過度；雖然數(shù)量多，但是只占銷售額的小部分。在中國內(nèi)地，儀器儀表公司占有市場的90%份額，在大陸設(shè)廠的外資電子儀器公司目前并不多，找有不到市場占有比的10%份額。因此，中國電子儀器市場和全國經(jīng)濟前景一樣，將會變得越來越好。

2.10GHz級數(shù)字示波器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器

安捷倫公司在去年推出了Infiniium80000系列數(shù)字示波器，這款數(shù)字示波器最高寬帶突破了10GHz的GHz壁壘，大有重新振作的氣勢，讓示波器行業(yè)明白安捷倫公司將在不久的將來重新獲得示波器行業(yè)的統(tǒng)治地位。當然除了示波器行業(yè)地位之外，更有深一層的意義，那就是數(shù)字示波器再擴展到20GHz已經(jīng)為期不遠，這對于電子測量絕對是里程碑式的重大貢獻。

迄今為止，還沒有任何一種集成電路工藝可以直接制成時鐘頻率是20GHz的8位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器。在2002年，安捷倫公司的實驗部門制成80個取樣率250MS/s的8位單芯片A/D轉(zhuǎn)換器，并且采用多路相移250MHz時鐘作為取樣脈沖，加上CMOS工藝制成，集成電路的復(fù)雜程度可見一斑，可以說沒有一支優(yōu)秀的電路設(shè)計和制成團隊，想要實現(xiàn)如此復(fù)雜的電路設(shè)計簡直就是癡心妄想。之后，安捷倫公司又花了接近兩年的時間，終于將兩片取樣率20GC/s的CMOS芯片合并成了多芯片模塊，成功將取樣率提高到了40GS/s,合并過程中，有許多問題，比如說相位同步、相位抖動、量化誤差、噪聲干擾，這些在兩位GHz頻率的情況下都是不容易克服的難點。

直到2002年，泰克、力科和安捷倫通通先后研發(fā)出了取樣率為20GS/s和8為分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，所以在同一年內(nèi)，三家公司都推出了實時寬帶6GHz的數(shù)字示波器；在2004年，安捷倫公司終于搶先一步，先行解決了取樣率40GS/s的A/D轉(zhuǎn)換器，沖破了兩位GHz寬帶的壁壘，在行業(yè)內(nèi)推出了最高寬帶12GHz的數(shù)字示波器，并且，在軟件條件下，寬帶可以達到13GHz。

3.前面板控制還是虛擬面板控制

臺面儀器采用的是實物的前面板控制，插卡和模板儀器則采用了虛擬面板控制。人機工程學注重手眼并用的旋鈕和按鍵控制，這比較適應(yīng)人的模擬思維方式，所以采用了前面板控制；而虛擬面板通過鼠標簡介調(diào)節(jié)虛擬的旋鈕和按鍵，以適應(yīng)計算機的數(shù)字處理方式，各有各的特點，采用那種方式控制都是為了適合。

實物前面板控制可以直觀地看到測試條件的變化，人機接觸，從最短的途徑在最短時間內(nèi)完成測試。再說虛擬面板，虛擬面板通過鼠標或者鍵盤來設(shè)置參數(shù)，執(zhí)行者是由測試系統(tǒng)控制的計算機，但是用戶一般會對驅(qū)動軟件和通信鏈路的質(zhì)量產(chǎn)生擔心，甚至懷疑收集數(shù)據(jù)的可靠性。還有一點要提的就是，前面板和虛擬面板的另一種方式是聲控，但是目前聲控還只能夠執(zhí)行簡單的命令，復(fù)雜的指令還是需要親自動手操作，但是就算如此，已然可以解放雙手，讓人更加輕松自由，可是很遺憾的是前面板和虛擬面板控制目前使用并不普遍。

在儀器遠控的情況之下，用戶若是想要對儀器進行控制和收集數(shù)據(jù)，就必須通過計算機或者是無線網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)和接口相比于實物面板或者虛擬面板有更加重要的作用。根據(jù)調(diào)查，工程師普遍對以太網(wǎng)和USB接口更加感興趣，都表示希望儀器安裝以太網(wǎng)，借此使得多種儀器快速通過計算機進行連接。但是，工程師要求儀器系統(tǒng)自行組網(wǎng)，建立直接的計算機，也就是儀器鏈路，而不是進入企業(yè)網(wǎng)或者廣域網(wǎng)，這樣做就可以有效避免測試儀器受到其它設(shè)備的干擾。另一種情況是聯(lián)網(wǎng)的時候，工程師習慣從儀器前面板實施參數(shù)設(shè)置和觀察測量結(jié)果，之后通過以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)計算機。由此可見，部分工程師對前面板控制仍然情有獨鐘。

4.新一代的MEMS晶圓測試系統(tǒng)

MEMS也就是微機電系統(tǒng)，是以集成電路工藝為基礎(chǔ)，結(jié)合微機械工藝發(fā)展而成的新型器件，MEMS的傳感器、應(yīng)變器、微流體、陀螺、為繼電器、微型開關(guān)等等產(chǎn)品都大量進入了各種電子產(chǎn)品之中。MEMS市場經(jīng)過幾年時間的發(fā)展，已經(jīng)逐漸成熟，自2008年開始，正是步入平穩(wěn)增長階段，應(yīng)用面繼續(xù)擴大，預(yù)計在未來五年里，年復(fù)合增長率可以達到13.1%，年銷售額可以從2008年的10億美元增加到2008年的14億美元。并且，MEMS在市場占有很大份額，二百多家供應(yīng)商的前20名就占有86%的市場份額，200家小型供應(yīng)商卻僅僅占有14%的市場份額，競爭不可以說不激烈。

要想讓MEMS在市場的競爭力更強，就要提高MEMS器件的成品率和降低成本，盡量做到可以在晶圓測量MEMS芯片的機電特性，這點對于供應(yīng)商來說非常重要。假若只是借助集成電路晶圓的自動測試設(shè)備，就僅僅能夠解決MEMS器件的靜態(tài)參數(shù)，在壓力、運動、流體、聲音、溫度和光照等作用下，就很難實現(xiàn)MEMS的器件的動態(tài)特性。然而，SUSS微技術(shù)公司在晶圓測試臺配置各種MEMS測試所需環(huán)境條件上開發(fā)成功，也就是說原位測試MEMS芯片的光、機、電等特性，以此來代替原來探針臺只能夠測試電學特性。

上面所提到的新型MEMS芯片測試臺已經(jīng)在汽車輪胎壓力測試、慣性傳感器和微輻射熱計等MEMS期間要求的仿真條件之下，運行良好，這也就是說MEMS系統(tǒng)的產(chǎn)品可以提早進入市場，并且可以節(jié)省生產(chǎn)費用。

5.分立元器件持續(xù)增長，參數(shù)測量儀器需要不減

雖然集成電路每塊芯片都能夠集成幾千萬個晶體管，但是集成無源器件卻只能容納幾十個分立元件，其中原因就在于這兩種器件的工藝不相同。雖然說硅集成電路在集成無源器件的多層結(jié)構(gòu)之中增加絕緣層，這樣的做法可以實現(xiàn)有源和無源元器件的集成。但是很遺憾的是，仍然難以滿足大量分立元器件的要求。很早之前，在1996年，NEMI就曾經(jīng)預(yù)言過，到2003年大約會有80%無源分立元體將會被有源集成電路器件代替，到2004年70%的手持電子設(shè)備的R、C、L元件將會被其他方式實現(xiàn)從而取代。但是，實際情況是，目前為止，無源分立元件仍然在市場上興盛。在1996年到2003年之間，R、C、L等分立元件的增長率高達13.5%，被集成工藝取而代之的只有可憐的不到2%；這和無源分立元件自身一直在進步脫不開關(guān)系，無源分立元件降低自身成本，在市場上擁有得天獨厚的價格優(yōu)勢，競爭力是集成工藝無法媲美的。

在無源分立元件銷售持續(xù)穩(wěn)定增長的大背景之下，2008年，有源分立器件的功率器件銷售額恢復(fù)到了2004年100億美元的水平，銷售額的削減意味著有源分立器件目前在市場上的競爭力仍然缺乏，集成器件工藝的突破成了有源分立器件銷售額大幅縮水的救命稻草。有很多半導(dǎo)體器件因為功率比較大或者是工藝不一樣，只能夠采用分立封裝。其中家用電器、音響設(shè)備、汽車電子、交直流變換都對有源器件的銷售有所促進，這使得有源器件的銷售額每年都有微幅的增長。這至少說明有源器件仍然有一定的市場，并且銷售的受眾正在慢慢擴大。因為對無源分立元體和有源分立器件的需求不減，這也同樣帶動了基本電參數(shù)測量儀器的興旺，其中就包括RLC表、數(shù)字多用表、電壓、電流源、電流表、電橋、功率分析儀、校準儀器、模擬示波器、特性曲線圖示儀等儀器，并且還促進了這些儀器在測量方法和整體特性的提高。

結(jié)束語

有源分立器件雖然如今在市場的競爭力有限，比起無源分立元體仍然存在許多不足，但是近年來一直都有微量的銷售增長，這足以說明有源器件一直在發(fā)展。雖說現(xiàn)在市場份額占據(jù)不多，但是可喜的是有源器件仍在發(fā)展。當然有源器件只是電子儀器的一個代表，這也足以說明，電子儀器在市場所占據(jù)的份額將會越來越多，以后將會有越來越多的電子產(chǎn)品投入市場，使用者將會是我們每一個人。電子儀器的擁有廣闊的發(fā)展前景，未來的時代，必然是一個以電子模擬化操控取代手工控制的時代。

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