電子儀器市場分析及其發展現狀

龔人慶

梅特勒-托利多國際貿易(上海)有限公司

電子儀器市場分析及其發展現狀

龔人慶

梅特勒-托利多國際貿易(上海)有限公司

自從我國經濟步入正軌，我國電子儀器行業也同樣在飛速發展。在2005年至2012年期間，我國電子測量儀器市場除在 2009年受全球經濟形勢的影響有所下降外，其他年份都持續增長，市場規模由 2005 年的 154.89 億元增長到 2012 年的 484.19 億元，年均復合增長率達 17.68%。這足以看出我國電子儀器行業正處于迅速上升階段。再看電子儀器的發展前景，現如今電子設備越來越普遍，市場上的電子產品樣式多樣，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；發展前景

1.市場分析

香港一直作為老牌對外貿易的城市，其對貿易的統計資料具有更高的權威性，在此我們就以香港貿易發展局2008年10月統計得來的統計資料進行分析。從統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，儀器儀表的產量就超過8千萬臺，有很大部分都是信號分析儀器，數量高達6千萬臺，還有1500萬臺的固定和便攜儀器，500萬臺是其他產品。雖然產品產量十分巨大，但是就檔次來說，大部分還是中低檔的產品；這也導致了中低檔的產品遭到了供過于求的尷尬，而高檔的產品，比如說高精度數字儀器、數字測量設備和自動測試系統，基本依靠從國外引進——這也就說明了當時我國電子儀器產品生產量雖然驚人，但是卻難以登上國際電子儀器競爭的舞臺。之后，在2009年，儀器儀表削減產量，年產量下降到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，150萬臺是數字儀器和100萬臺的其它產品；明顯可以看出，產品的生產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字儀器都采用了新器件和新技術，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，產品本身價值得到提升，所以雖然總的年產量下降了，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不敗。

在中國，儀器儀表最大的買主就是通信部門，銷售的產品包括網絡分析儀、信令分析儀、數字示波器等高檔電子測量器，這些產品占據銷售額的最大部分，而其它產品例如電工儀表，則是數量最多，并且也正從感應式向電子式過度；雖然數量多，但是只占銷售額的小部分。在中國內地，儀器儀表公司占有市場的90%份額，在大陸設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濟前景一樣，將會變得越來越好。

2.10GHz級數字示波器的模數轉換器

安捷倫公司在去年推出了Infiniium80000系列數字示波器，這款數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，讓示波器行業明白安捷倫公司將在不久的將來重新獲得示波器行業的統治地位。當然除了示波器行業地位之外，更有深一層的意義，那就是數字示波器再擴展到20GHz已經為期不遠，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，集成電路的復雜程度可見一斑，可以說沒有一支優秀的電路設計和制成團隊，想要實現如此復雜的電路設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出了取樣率為20GS/s和8為分辨率的A/D轉換器，所以在同一年內，三家公司都推出了實時寬帶6GHz的數字示波器；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轉換器，沖破了兩位GHz寬帶的壁壘，在行業內推出了最高寬帶12GHz的數字示波器，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節虛擬的旋鈕和按鍵，以適應計算機的數字處理方式，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完成測試。再說虛擬面板，虛擬面板通過鼠標或者鍵盤來設置參數，執行者是由測試系統控制的計算機，但是用戶一般會對驅動軟件和通信鏈路的質量產生擔心，甚至懷疑收集數據的可靠性。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行簡單的命令，復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據，就必須通過計算機或者是無線網絡，網絡和接口相比于實物面板或者虛擬面板有更加重要的作用。根據調查，工程師普遍對以太網和USB接口更加感興趣，都表示希望儀器安裝以太網，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自行組網，建立直接的計算機，也就是儀器鏈路，而不是進入企業網或者廣域網，這樣做就可以有效避免測試儀器受到其它設備的干擾。另一種情況是聯網的時候，工程師習慣從儀器前面板實施參數設置和觀察測量結果，之后通過以太網傳輸數據到網絡計算機。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

MEMS也就是微機電系統，是以集成電路工藝為基礎，結合微機械工藝發展而成的新型器件，MEMS的傳感器、應變器、微流體、陀螺、為繼電器、微型開關等等產品都大量進入了各種電子產品之中。MEMS市場經過幾年時間的發展，已經逐漸成熟，自2008年開始，正是步入平穩增長階段，應用面繼續擴大，預計在未來五年里，年復合增長率可以達到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，二百多家供應商的前20名就占有86%的市場份額，200家小型供應商卻僅僅占有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備，就僅僅能夠解決MEMS器件的靜態參數，在壓力、運動、流體、聲音、溫度和光照等作用下，就很難實現MEMS的器件的動態特性。然而，SUSS微技術公司在晶圓測試臺配置各種MEMS測試所需環境條件上開發成功，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系統的產品可以提早進入市場，并且可以節省生產費用。

5.分立元器件持續增長，參數測量儀器需要不減

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構之中增加絕緣層，這樣的做法可以實現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就曾經預言過，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%的手持電子設備的R、C、L元件將會被其他方式實現從而取代。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穩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測量儀器的興旺，其中就包括RLC表、數字多用表、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展。雖說現在市場份額占據不多，但是可喜的是有源器件仍在發展。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的份額將會越來越多，以后將會有越來越多的電子產品投入市場，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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