光模块测试设备行业资深专家交流

（来源：纪要头等座）

1、实时与采样示波器基础介绍

·实时示波器原理架构：实时示波器是电子行业通用的定性分析类仪器，核心功能为观测波形变化趋势，用途与万用表等精密仪器存在明显差异，适用多类测试场景：低速示波器可测试I²C、SPI、USB2.0等通用低速协议总线信号；高带宽版本可用于瞬态波形、偶发波形、协议波形测试，以及PCIe3.0、USB3.0、高速SerDes总线协议分析、DDR一致性测试。其全链路工作流程为：待测信号通过探头接入，经高速连接器进入设备内部，首先经过分高频、低频两类的高速衰减器，可防止外部突发瞬间高压损坏设备；之后通过一级、二级等多级放大器，再经ADC模数转换器将模拟信号转换为数字信号，传入FPGA完成相应数据处理后，交由X86或ARM处理器运算，最终在显示屏呈现对应波形。

·采样示波器原理架构：采样示波器与实时示波器的适用场景、核心架构存在明显差异，其仅可测试周期性信号，无法捕捉非周期、突发性信号，主要应用于光通信领域，测试PRBS7、PRBS31、PRBS13等周期性伪随机码信号。其工作链路为：光信号输入后首先经过高速光电转换模块，再经高频信号调理模块、可控增益放大器、信号采集模块，核心配置精密时延模块控制采样脉冲，后续FPGA、X86/ARM处理器的处理流程与实时示波器大体一致。二者核心架构差异集中在ADC性能与采样模式：采样示波器的ADC仅为几百k到上兆级别，远低于实时示波器十几G甚至几十G的ADC配置，因此需通过精密时延模块进行高精度位移，采用等效采样模式提高等效采样率，这也是其仅能支持周期性信号测试的核心原因。

·两类示波器架构共性确认：两类示波器的后端处理链路完全一致，仅前端架构存在整合性差异。采样示波器的可控增益放大器由固定增益放大器加衰减器组成，整合了实时示波器架构中独立设置的衰减器、放大器功能。采样示波器的信号采集模块实质为ADC，与实时示波器的模数转换器功能完全一致，仅叫法不同。信号经ADC完成模数转换后，后续FPGA数据处理、X86/ARM上位机分析呈现的全流程，与实时示波器无任何差异。

2、两类示波器适用场景底层逻辑

·实时示波器技术路径：实时示波器核心依托高性能ADC系统，可通过单颗不同规格的ADC模块满足不同采样需求，目前已有10G、20G、40G等不同规格的单颗ADC产品，针对更高采样要求，可通过多颗40G ADC并联的方式，搭建上百G乃至200G以上的采样系统，以此提升实时采样率。该技术路径下，仅需为ADC提供定频时钟即可驱动运行，无需精密时延模块参与，能够无差别采集所有输入的高速非周期性信号，理论上200G采样率的ADC组可支持100G以上带宽的信号全量采集，采集到的信号会并行输送至FPGA中做后续处理。高端实时示波器的核心瓶颈集中在三大核心部件：一是高带宽ADC模组，二是需匹配算力带宽充足的FPGA，三是需配置大缓存空间的HBM高带宽内存，三大部件的性能短板都会限制采样能力，是当前高端实时示波器的主要卡脖子环节。

·采样示波器技术路径：采样示波器采用等效采样的技术路径，与实时示波器的技术路线完全不同，核心依托精密时延模块实现超高速信号采集。具体来说，精密时延模块可通过调整时延参数，在不同时间节点生成差异化采样脉冲，采样脉冲会先与输入的高频信号做乘积运算，最终与输入的周期性信号做卷积运算，即可还原出完整信号波形，实现等效高采样率。这种采集模式可类比为逐帧拍摄动画，只有每帧动作完全重复（即信号为周期性），叠加后（更多实时纪要加微信：jiyao19）才能还原出连贯准确的动态效果。该技术路径决定了采样示波器仅能适配周期性信号的采集需求，若输入为非周期性信号，不同周期的信号特征不一致，时延调整后的采样脉冲无法匹配非连贯的信号变化，最终无法还原准确波形。

·光通信采用采样示波器原因：当前光通信领域普遍采用采样示波器是技术成熟度限制下的折中方案。实时示波器属于通用型测试设备，可适配所有类型的信号采集需求，不受信号是否为周期性的限制，但当前高带宽实时示波器技术尚未成熟，无法满足光通信超高速信号的采集需求。光通信性能验证无需捕捉全量非周期信号，仅采用周期性伪随机信号即可完成信道性能、通信质量的验证，完全满足常规测试需求，因此采样示波器可适配光通信的常规测试场景。

3、两类示波器市场与技术难度对比

·市场格局差异：目前国内主流传统仪器仪表厂商普源、鼎阳、优利德均聚焦实时示波器赛道，布局采样示波器的厂商数量相对较少。核心原因一方面来自市场需求差异：实时示波器在电子行业普及程度极高，无论是光研发、电研发，或是低速、高速各类应用场景均需使用，应用领域十分广泛，整体市场规模更大；而光采样示波器仅集中在部分光通信公司使用，应用局限性较强，整体市场体量相对较小。另一方面是中小电测厂商的资源限制：仪器仪表公司整体规模普遍有限，普源、鼎阳研发人员规模约三四百人，优利德人员规模更少，在铺开实时示波器业务后已占用大部分研发资源，转型速度较慢，因此尚未全面布局光采样示波器业务。而世德、万利演等大体量厂商，具备充足的人员储备，可同时推进两类示波器的研发工作。

·技术难度对比：两类示波器的技术难度存在明显差异：实时示波器需要突破的硬科技节点更多，技术壁垒更高，业务推进速度相对较慢。相比之下，光采样示波器的技术门槛相对更低，对于具备深厚实时示波器技术积累的厂商而言，转型布局光采样示波器不存在较大技术障碍，短时间内即可实现相关产品落地，这一判断也得到了认同。针对光采样示波器研发需突破的核心技术环节，目前已提及光电转换、可控增益放大器等部件可能与实时示波器原有技术积累存在差异，具体需重点攻坚的环节尚未有明确结论。

4、采样示波器技术壁垒与难度对标

·采样示波器核心技术壁垒：采样示波器的核心技术点均集中于模拟前端板块，共包含三大核心方向：一是高速光电转换模块，二是飞秒级精密时延系统，三是信号取样单元，三类均为核心技术要点，与实时示波器核心技术布局一致。从技术实现要求来看，飞秒级精密时延系统需产生极窄采样脉冲，配套实现飞秒级精细可调时延模块，是核心突破点之一；高速光电转换模块需具备高带宽转换能力，同为核心攻坚方向；信号取样单元需产生超快沿采样脉冲，技术逻辑与精密时延系统存在共通性。从软硬件重要性来看，采样示波器核心技术壁垒均集中在硬件层面，软件、算法对产品性能影响相对较小：若硬件核心指标达标，仅软件、算法存在不足时，仅会导致频响不够平坦、出现性能波动，但产品仍可正常使用；若核心硬件技术未突破，采样示波器基础功能将完全无法实现。光电转换模块的工作原理为：通过光电二极管及配套感光系统，将光信号转换为对应幅度的电信号，后级采样电路内置采样电容与高速开关，其中高速开关性能直接决定采样频率与带宽；光信号照射感光器件后形成对应电流，对采样电容充电，光强越大、充电时间越长，电容端电压越高，以此实现光信号幅度与电信号的一一对应，核心原理与光模块收发器大同小异。

·带宽实现难度差异：采样示波器与实时示波器的带宽实现难度存在显著差异：当前65G带宽的采样示波器已有多家厂商可实现，其中1.6T光通信采样示波器即对应65G带宽，而实时示波器高带宽产品实现难度极高，目前仅海外厂商世德、国内厂商万里眼可做到80G带宽，国内其他厂商中鼎阳最高可做到20G，普源最高可做到16G，高带宽实时示波器技术断代现象明显。从带宽与光模块代际的对应关系来看，1.6T光模块对应65G采样示波器，3.2T光模块所需的采样示波器带宽无需按倍率翻倍，仅需提升20-30G即可满足需求；高带宽采样示波器支持向下兼容，可测试低速率光模块，例如65G/1.6T采样示波器可测试800G、400G光模块，产线升级为3.2T后，原有65G采样示波器仍可适配低速率光模块测试需求。两类示波器表观带宽差异的核心原因在于卡脖子点数量不同：采样示波器核心卡脖子点较少，包括第一级光电转换模块在内的部分部件可直接对外采购，中电科四十一所的65G相关产品已可公开销售，多数厂商无需自研全部核心部件即可实现产品落地；而实时示波器需要突破的技术点较多，高带宽产品技术限制更明显，因此表观带宽上限远低于采样示波器。

·难度对标与迭代逻辑：光通信测试仪器的产品迭代与出货均以需求为核心导向，出货量最高的产品通常为前沿技术的下一个梯队：当前1.6T光采样示波器已实现小批量落地，但2025年出货量最高的光采样示波器为适配800G光模块的产品，属于主流需求梯队。两类示波器的技术难度可形成明确对标关系：适配800G光模块的采样示波器，技术难度大致对应13G带宽的实时示波器；适配1.6T光模块的65G带宽采样示波器，技术难度大致对应30G左右带宽的实时示波器，具备一定技术门槛；若厂商可实现适配3.2T光模块的采样示波器，技术难度可对标当前最顶尖的80G带宽实时示波器，达到行业顶尖水平。当前国内实时示波器厂商正朝着更高带宽突破，33G带宽为实时示波器下一个主流技术梯队，2026年已有不少厂商将发布33G带宽的实时示波器产品，逐步缩小与顶尖技术的差距；当前80G实时示波器技术领先性极强，为行业最高技术水平代表，短期内少有厂商能够突破。

5、两类示波器供应链与卡脖子环节

·采样示波器供应链：采样示波器核心零部件供应链格局清晰，各模块核心供应商可按功能拆分：光电转换模块的主流供应商为中电科41所，是该领域核心供应主体；增益放大器供应基本集中在国外厂商，代表企业为TI、ADI；精密时延系统供应商为安森美，该模块不属于核心传输链路范畴，处于旁路位置，核心作用是为ADC提供合路时钟；采集芯片领域市场集中度较高，ADI、TI占据头部市场份额；FPGA模块核心供应主体为赛灵思，市场地位稳固，为当前主流采购选择。

·实时示波器卡脖子环节：实时示波器核心供应链及卡脖子环节可从多维度梳理：

a. 核心通用零部件供应链：FPGA领域赛灵思一家独大，仅少量高端FPGA采用英特尔产品；HBM存储领域美光、三星处于垄断地位，国内长兴HBM尚未推出；时钟系统领域仅少数厂商可生产数十g规格时钟，ADI的时钟产品技术优势突出；高端80g示波器所用1.0毫米连接器领域，安费诺、罗森伯格处于第一梯队；机械衰减器可采购世德、中电科41所产品或自研，自研难度较大。

b. 核心自研卡脖子模块：两级放大器为卡脖子环节之一，第一级为林华英放大器、第二级为走轨放大器，市面上无商用产品可采购，需自主研发；采样保持器是核心中的核心，无商用售卖渠道，目前仅世德、万里眼掌握相关技术，普源自研采样保持器架构与行业主流一致，但性能尚未达到高带宽要求；第二级采样保持器带宽约30g，采用走轨工艺，同样无商用产品，需自主设计；高带宽ADC领域，世德采用自研产品，万里眼目前采用国产厂商供应的芯片，国内ADC主流供应商为苏州讯芯、成都华微。

c. 整体卡脖子特征：实时示波器卡脖子点远多于采样示波器，且多涉及先进工艺芯片，DSP等数字类模块不会形成明显卡脖子问题。

·两类示波器探头差异：两类示波器的探头需求存在明显差异：实时示波器在高速测试场景下对探头依赖度较高，其探头内置超高带宽磷化铟差分放大器，无对应放大器则完全无法生产适配探头；若未使用配套探头仅采用射频电缆测试，仅能观测信号大体波形形状，幅度等参数测试结果不准确。采样示波器无需额外配备探头，原因是光通信领域输出阻抗较低，而示波器本身阻抗为50欧，接入后对信号的影响较小，可直接采用射频线完成测试。

6、国内电测厂商光采样布局进展

·普源鼎阳布局情况：国内头部电测厂商光通信测试布局差异化显著，普源与鼎阳布局节奏差异明显：普源相关布局已推进数年，鼎阳尚未投入光通信测试业务。普源2020年即开展100G光采样示波器技术预研，完成原型机研发但未推进产品化，目前100G规格已无法满足行业主流需求，市场空间有限。此外，古元今年已针对光通信领域的误码仪类产品投入相应资源，开展相关调研分析及产品预研。光采样设备产业化的技术卡点较少，具备相关实时技术积累的厂商若启动产品化工作，周期约为1年以内。当前行业常用的65G为带宽参数，对应1.6T及100G光模块的相关测试需求。

7、光通信测试仪器类比与难度排序

·光电测试仪器品类类比：光通信测试仪器与传统电测仪器存在明确的品类对应关系，可通过横向类比明确各产品定位及技术门槛：a. 误码仪可类比电测仪器中的协议分析仪，二者属于同一层级产品，技术门槛低于光采样示波器，可直接采购市面现成的光模块主DSP实现研发，无需额外技术突破，世创、光迅等光模块厂商多可自行开发该类产品。b. 光谱仪可类比电测仪器中的频谱仪，二者功能基本一致，均用于对应频段的频谱检测，属于技术难度较高的品类，国内传统仪器仪表厂中仅普源、鼎阳、中电科41所布局较好，其余厂商产品表现相对一般。c. 光时域反射计可类比电测仪器中的矢量网络分析仪，二者均属于开发难度较高的仪器品类，行业内相关厂商布局较少，即使是林迅等头部相关厂商也未涉足该类产品的研发。d. 可调激光器可类比电测仪器中的射频信号发生器，核心功能为产生可调激光，与电域信号源作用一致。

·非测量类设备范畴界定：光通信领域的相关设备可分为测量类仪器仪表与非测量类设备，二者范畴边界明确，需注意区分：a. 老化测试设备不属于测量类仪器仪表范畴，核心作用并非参数测量，仅用于提供老化、升温等测试所需的环境条件，属于专用环境类设备，不在通用仪器的分类体系内。b. 硅光晶圆检测设备属于ATE测试设备范畴，同样不属于通用仪器仪表范畴，核心用途为硅光晶圆的良率筛选，用于剔除不良品，该类设备技术难度较高，属于光芯片生产环节的专用测试设备。

·光测试仪器难度排序：光通信测试领域仪器、仪表技术门槛差异显著，按技术难度从高到低排序如下：a. 光测试仪器（台式大型设备）序列：光时域反射计>光采样示波器>光谱仪>误码仪>高精度电源，其中光时域反射计、光采样示波器、光谱仪属于高门槛品类，行业内具备研发能力的厂商较少，误码仪技术难度相对更低，可通过采购成熟光模块DSP实现开发，高精度电源难度低于前述仪器品类。b. 光测试仪表（小型设备）序列：可调激光器>光衰减器>其余普通仪表，其中可调激光器技术门槛最高，技术壁垒较高，光衰减器难度次之，其余普通仪表如光功率计、光控制器、光电开关等技术难度普遍较低，不同产品难度差异不大，行业进入门槛较低。

Q&A

Q: 请介绍实时示波器和采样示波器的主要应用场景、工作原理及核心区别。

A: 实时示波器是电子行业通用测试仪器，用于观测瞬态、偶发波形及协议信号，工作流程为：探头→高速连接器→高速衰减器→多级放大器→高速ADC→FPGA处理→x86/ARM处理器→显示屏。采样示波器专用于光通信领域测试周期性光信号，流程为：光信号→高速光电转换模块→信号调理→可控增益放大器→信号采集模块→FPGA→处理器。核心区别在于：实时示波器依赖高速ADC直接捕获任意信号；采样示波器采用低速ADC配合精密时延系统进行等效采样，仅适用于周期性信号，但可实现更高带宽，属技术折中方案。

Q: 采样示波器与实时示波器在信号处理流程上有何异同？

A: 采样示波器将衰减器与放大器功能整合至可控增益放大器中，信号采集模块功能等同于实时示波器的ADC环节；后续处理均经FPGA进行数据运算，再由x86或ARM等处理器完成波形呈现与控制。两者在模拟前端架构存在差异，但数字处理部分高度相似。采样示波器因采用等效采样技术，对ADC性能要求较低，而实时示波器需依赖极高采样率的ADC以完整捕获非周期信号。

Q: 为何光通信测试主要采用采样示波器处理周期性信号，而电学测试多依赖实时示波器？其技术原理是什么？

A: 采样示波器通过精密时延系统生成飞秒级可调采样脉冲，与周期性输入信号进行卷积逐点重建波形，要求信号严格重复，适用于验证光通信信道性能；该方案使用低速ADC即可实现高带宽测量，是当前超高速光信号测试的技术折中。实时示波器采用高速ADC直接实时采样，可捕获任意非周期信号，但对FPGA算力、缓存及HBM内存要求极高，技术实现难度更大。

Q: 为何国内仪器厂商主要聚焦实时示波器，采样示波器厂商较少？两种设备的技术难度如何比较？

A: 实时示波器应用覆盖电子研发全领域，市场规模显著大于聚焦光通信的采样示波器；同时，普源、鼎阳等厂商研发团队规模有限，资源集中于传统优势领域。技术层面，实时示波器需突破高速ADC、模拟前端芯片、采样保持器等多重卡脖子环节，难度远高于采样示波器；后者核心难点集中于高速光电转换模块、精密时延系统等，且部分部件可外购，具备实时示波器技术积累的厂商转型开发采样示波器难度相对较低。

Q: 采样示波器的核心技术环节有哪些？

A: 核心技术集中于模拟前端：高速光电转换模块、精密时延系统、信号取样单元。上述环节共同决定设备带宽与测量精度，属硬件主导型技术突破点。

Q: 采样示波器技术中，硬件与软件/算法的贡献比例如何？

A: 技术实现高度依赖硬件基础，包括高速光电转换模块、可控增益放大器、精密时延系统等纯硬件环节，需攻克核心芯片与工艺；软件与算法优化属次要环节，硬件未达标则设备无法实现基本功能，软件缺陷仅影响性能细节。

Q: 采样示波器在硬件供应链上是否存在卡脖子环节？

A: 高端采样示波器需采用高工艺超宽带芯片，与实时示波器类似，向高带宽发展时面临自研需求；但中低带宽部件可从供应商采购，供应链压力相对较小。

Q: 采样示波器中的光电转换原理与光模块收发器是否相同？

A: 原理相近：光电二极管接收光信号产生电流，经含高速开关与电容的采样电路充电形成电压，光强与充电时间决定输出幅度；但具体实现属各公司核心技术，与光模块接收端存在细节差异。

Q: 采样示波器与实时示波器的带宽参数差异如何理解？3.2T采样示波器对应带宽约为多少？

A: 采样示波器依托等效采样技术实现高标称带宽，而国产实时示波器受ADC限制，当前最高带宽为鼎阳20GHz、普源16GHz。3.2T采样示波器带宽预计提升20–30GHz，非简单翻倍关系。

Q: 高带宽采样示波器是否支持向下兼容测试较低速率光模块？

A: 支持向下兼容。1.6T产线配置的65GHz采样示波器可测试800G/400G光模块；升级至3.2T产线时，原设备可转用于更低速率测试或淘汰。

Q: 光通信与电学仪器测试需求在带宽分布上有何差异？

A: 光通信需求集中于前沿技术的次一级梯队，带宽需求整体偏高；电学仪器需求覆盖广谱系，但国产厂商技术能力集中于中低带宽，高端需求因技术瓶颈尚未充分满足。

Q: 如何对标采样示波器与实时示波器的技术难度？例如，65GHz采样示波器相当于多少带宽的实时示波器？

A: 技术难度对标：65GHz采样示波器难度约等同于30GHz实时示波器；800G采样示波器难度接近13GHz实时示波器。当前国产实时示波器最高带宽为鼎阳20GHz、普源16GHz；3.2T采样示波器技术难度可对标是德科技80GHz实时示波器水平。

Q: 采样示波器与实时示波器的关键零部件供应商有哪些？

A: 采样示波器供应链：光电转换模块、增益放大器、精密时延系统、信号采集模块、FPGA。实时示波器供应链更复杂：FPGA、HBM存储、时钟系统、高端连接器、机械衰减器、核心放大器与采样保持器需自研；ADC供应商包括苏州讯芯、成都华微。

Q: 探头在实时示波器与采样示波器中的作用和必要性有何差异？

A: 实时示波器因50欧姆阻抗匹配要求必须使用高带宽探头，否则易导致信号失真；采样示波器测试光信号时输出阻抗较低，对测量系统影响小，部分场景可用射频线替代，但高精度测量仍需专用探头。

Q: 国内传统电测仪器厂商在采样示波器领域的研发进展如何？

A: 普源于2020年完成100G光采样示波器技术预研，但未产品化；目前正重新布局，预计一年内可实现产业化。鼎阳尚未投入光通信业务。采样示波器技术门槛相对较低，具备实时示波器技术积累的厂商转型开发难度较小。

Q: 光通信测试仪器与电学仪器如何类比？技术门槛如何？

A: 误码仪可类比协议分析仪，技术门槛较低，可基于光模块DSP芯片开发，光模块厂商常自研；光谱分析仪类（更多实时纪要加微信：jiyao19）比频谱仪，矢量网络分析仪类比电域矢量网络分析仪，二者属频域仪器，开发难度高于时域仪器；可调激光器类比信号发生器，为光仪器中难度最高者；光衰减器等仪表类设备技术门槛相对较低。

Q: 老化测试设备、硅光晶圆检测设备是否属于仪器仪表范畴？

A: 老化测试设备属于提供环境的测试设备，非测量仪器；硅光晶圆检测设备属于ATE范畴，用于晶圆级参数测试与不良品筛选，技术难度较高，但已超出传统仪器仪表定义。

Q: 光通信测试仪器的技术难度如何排序？

A: 光仪器难度排序：TDR> 光采样示波器 > 光谱分析仪 > 误码仪 > 高精度电源；仪表类中，可调激光器难度最高，光衰减器次之。整体上，仪器类技术门槛显著高于仪表类。

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