光模塊測試設備行業資深專家交流

（來源：紀要頭等座）

1、實時與採樣示波器基礎介紹

·實時示波器原理架構：實時示波器是電子行業通用的定性分析類儀器，核心功能為觀測波形變化趨勢，用途與萬用表等精密儀器存在明顯差異，適用多類測試場景：低速示波器可測試I²C、SPI、USB2.0等通用低速協議總線信號；高帶寬版本可用於瞬態波形、偶發波形、協議波形測試，以及PCIe3.0、USB3.0、高速SerDes總線協議分析、DDR一致性測試。其全鏈路工作流程為：待測信號通過探頭接入，經高速連接器進入設備內部，首先經過分高頻、低頻兩類的高速衰減器，可防止外部突發瞬間高壓損壞設備；之后通過一級、二級等多級放大器，再經ADC模數轉換器將模擬信號轉換為數字信號，傳入FPGA完成相應數據處理后，交由X86或ARM處理器運算，最終在顯示屏呈現對應波形。

·採樣示波器原理架構：採樣示波器與實時示波器的適用場景、核心架構存在明顯差異，其僅可測試周期性信號，無法捕捉非周期、突發性信號，主要應用於光通信領域，測試PRBS7、PRBS31、PRBS13等周期性偽隨機碼信號。其工作鏈路為：光信號輸入后首先經過高速光電轉換模塊，再經高頻信號調理模塊、可控增益放大器、信號採集模塊，核心配置精密時延模塊控制採樣脈衝，后續FPGA、X86/ARM處理器的處理流程與實時示波器大體一致。二者核心架構差異集中在ADC性能與採樣模式：採樣示波器的ADC僅為幾百k到上兆級別，遠低於實時示波器十幾G甚至幾十G的ADC配置，因此需通過精密時延模塊進行高精度位移，採用等效採樣模式提高等效採樣率，這也是其僅能支持周期性信號測試的核心原因。

·兩類示波器架構共性確認：兩類示波器的后端處理鏈路完全一致，僅前端架構存在整合性差異。採樣示波器的可控增益放大器由固定增益放大器加衰減器組成，整合了實時示波器架構中獨立設置的衰減器、放大器功能。採樣示波器的信號採集模塊實質為ADC，與實時示波器的模數轉換器功能完全一致，僅叫法不同。信號經ADC完成模數轉換后，后續FPGA數據處理、X86/ARM上位機分析呈現的全流程，與實時示波器無任何差異。

2、兩類示波器適用場景底層邏輯

·實時示波器技術路徑：實時示波器核心依託高性能ADC系統，可通過單顆不同規格的ADC模塊滿足不同採樣需求，目前已有10G、20G、40G等不同規格的單顆ADC產品，針對更高採樣要求，可通過多顆40G ADC並聯的方式，搭建上百G乃至200G以上的採樣系統，以此提升實時採樣率。該技術路徑下，僅需為ADC提供定頻時鍾即可驅動運行，無需精密時延模塊參與，能夠無差別採集所有輸入的高速非周期性信號，理論上200G採樣率的ADC組可支持100G以上帶寬的信號全量採集，採集到的信號會並行輸送至FPGA中做后續處理。高端實時示波器的核心瓶頸集中在三大核心部件：一是高帶寬ADC模組，二是需匹配算力帶寬充足的FPGA，三是需配置大緩存空間的HBM高帶寬內存，三大部件的性能短板都會限制採樣能力，是當前高端實時示波器的主要卡脖子環節。

·採樣示波器技術路徑：採樣示波器採用等效採樣的技術路徑，與實時示波器的技術路線完全不同，核心依託精密時延模塊實現超高速信號採集。具體來説，精密時延模塊可通過調整時延參數，在不同時間節點生成差異化採樣脈衝，採樣脈衝會先與輸入的高頻信號做乘積運算，最終與輸入的周期性信號做卷積運算，即可還原出完整信號波形，實現等效高採樣率。這種採集模式可類比為逐幀拍攝動畫，只有每幀動作完全重複（即信號為周期性），疊加后（更多實時紀要加微信：jiyao19）才能還原出連貫準確的動態效果。該技術路徑決定了採樣示波器僅能適配周期性信號的採集需求，若輸入為非周期性信號，不同周期的信號特徵不一致，時延調整后的採樣脈衝無法匹配非連貫的信號變化，最終無法還原準確波形。

·光通信採用採樣示波器原因：當前光通信領域普遍採用採樣示波器是技術成熟度限制下的折中方案。實時示波器屬於通用型測試設備，可適配所有類型的信號採集需求，不受信號是否為周期性的限制，但當前高帶寬實時示波器技術尚未成熟，無法滿足光通信超高速信號的採集需求。光通信性能驗證無需捕捉全量非周期信號，僅採用周期性偽隨機信號即可完成信道性能、通信質量的驗證，完全滿足常規測試需求，因此採樣示波器可適配光通信的常規測試場景。

3、兩類示波器市場與技術難度對比

·市場格局差異：目前國內主流傳統儀器儀表廠商普源、鼎陽、優利德均聚焦實時示波器賽道，佈局採樣示波器的廠商數量相對較少。核心原因一方面來自市場需求差異：實時示波器在電子行業普及程度極高，無論是光研發、電研發，或是低速、高速各類應用場景均需使用，應用領域十分廣泛，整體市場規模更大；而光采樣示波器僅集中在部分光通信公司使用，應用侷限性較強，整體市場體量相對較小。另一方面是中小電測廠商的資源限制：儀器儀表公司整體規模普遍有限，普源、鼎陽研發人員規模約三四百人，優利德人員規模更少，在鋪開實時示波器業務后已佔用大部分研發資源，轉型速度較慢，因此尚未全面佈局光采樣示波器業務。而世德、萬利演等大體量廠商，具備充足的人員儲備，可同時推進兩類示波器的研發工作。

·技術難度對比：兩類示波器的技術難度存在明顯差異：實時示波器需要突破的硬科技節點更多，技術壁壘更高，業務推進速度相對較慢。相比之下，光采樣示波器的技術門檻相對更低，對於具備深厚實時示波器技術積累的廠商而言，轉型佈局光采樣示波器不存在較大技術障礙，短時間內即可實現相關產品落地，這一判斷也得到了認同。針對光采樣示波器研發需突破的核心技術環節，目前已提及光電轉換、可控增益放大器等部件可能與實時示波器原有技術積累存在差異，具體需重點攻堅的環節尚未有明確結論。

4、採樣示波器技術壁壘與難度對標

·採樣示波器核心技術壁壘：採樣示波器的核心技術點均集中於模擬前端板塊，共包含三大核心方向：一是高速光電轉換模塊，二是飛秒級精密時延系統，三是信號取樣單元，三類均為核心技術要點，與實時示波器核心技術佈局一致。從技術實現要求來看，飛秒級精密時延系統需產生極窄採樣脈衝，配套實現飛秒級精細可調時延模塊，是核心突破點之一；高速光電轉換模塊需具備高帶寬轉換能力，同爲核心攻堅方向；信號取樣單元需產生超快沿採樣脈衝，技術邏輯與精密時延系統存在共通性。從軟硬件重要性來看，採樣示波器核心技術壁壘均集中在硬件層面，軟件、算法對產品性能影響相對較小：若硬件核心指標達標，僅軟件、算法存在不足時，僅會導致頻響不夠平坦、出現性能波動，但產品仍可正常使用；若核心硬件技術未突破，採樣示波器基礎功能將完全無法實現。光電轉換模塊的工作原理為：通過光電二極管及配套感光系統，將光信號轉換為對應幅度的電信號，后級採樣電路內置採樣電容與高速開關，其中高速開關性能直接決定採樣頻率與帶寬；光信號照射感光器件后形成對應電流，對採樣電容充電，光強越大、充電時間越長，電容端電壓越高，以此實現光信號幅度與電信號的一一對應，核心原理與光模塊收發器大同小異。

·帶寬實現難度差異：採樣示波器與實時示波器的帶寬實現難度存在顯著差異：當前65G帶寬的採樣示波器已有多家廠商可實現，其中1.6T光通信採樣示波器即對應65G帶寬，而實時示波器高帶寬產品實現難度極高，目前僅海外廠商世德、國內廠商萬里眼可做到80G帶寬，國內其他廠商中鼎陽最高可做到20G，普源最高可做到16G，高帶寬實時示波器技術斷代現象明顯。從帶寬與光模塊代際的對應關係來看，1.6T光模塊對應65G採樣示波器，3.2T光模塊所需的採樣示波器帶寬無需按倍率翻倍，僅需提升20-30G即可滿足需求；高帶寬採樣示波器支持向下兼容，可測試低速率光模塊，例如65G/1.6T採樣示波器可測試800G、400G光模塊，產線升級為3.2T后，原有65G採樣示波器仍可適配低速率光模塊測試需求。兩類示波器表觀帶寬差異的核心原因在於卡脖子點數量不同：採樣示波器核心卡脖子點較少，包括第一級光電轉換模塊在內的部分部件可直接對外採購，中電科四十一所的65G相關產品已可公開銷售，多數廠商無需自研全部核心部件即可實現產品落地；而實時示波器需要突破的技術點較多，高帶寬產品技術限制更明顯，因此表觀帶寬上限遠低於採樣示波器。

·難度對標與迭代邏輯：光通信測試儀器的產品迭代與出貨均以需求為核心導向，出貨量最高的產品通常為前沿技術的下一個梯隊：當前1.6T光采樣示波器已實現小批量落地，但2025年出貨量最高的光采樣示波器為適配800G光模塊的產品，屬於主流需求梯隊。兩類示波器的技術難度可形成明確對標關係：適配800G光模塊的採樣示波器，技術難度大致對應13G帶寬的實時示波器；適配1.6T光模塊的65G帶寬採樣示波器，技術難度大致對應30G左右帶寬的實時示波器，具備一定技術門檻；若廠商可實現適配3.2T光模塊的採樣示波器，技術難度可對標當前最頂尖的80G帶寬實時示波器，達到行業頂尖水平。當前國內實時示波器廠商正朝着更高帶寬突破，33G帶寬為實時示波器下一個主流技術梯隊，2026年已有不少廠商將發佈33G帶寬的實時示波器產品，逐步縮小與頂尖技術的差距；當前80G實時示波器技術領先性極強，為行業最高技術水平代表，短期內少有廠商能夠突破。

5、兩類示波器供應鏈與卡脖子環節

·採樣示波器供應鏈：採樣示波器核心零部件供應鏈格局清晰，各模塊核心供應商可按功能拆分：光電轉換模塊的主流供應商為中電科41所，是該領域核心供應主體；增益放大器供應基本集中在國外廠商，代表企業為TI、ADI；精密時延系統供應商為安森美，該模塊不屬於核心傳輸鏈路範疇，處於旁路位置，核心作用是為ADC提供合路時鍾；採集芯片領域市場集中度較高，ADI、TI佔據頭部市場份額；FPGA模塊核心供應主體為賽靈思，市場地位穩固，為當前主流採購選擇。

·實時示波器卡脖子環節：實時示波器核心供應鏈及卡脖子環節可從多維度梳理：

a. 核心通用零部件供應鏈：FPGA領域賽靈思一家獨大，僅少量高端FPGA採用英特爾產品；HBM存儲領域美光、三星處於壟斷地位，國內長興HBM尚未推出；時鍾系統領域僅少數廠商可生產數十g規格時鍾，ADI的時鍾產品技術優勢突出；高端80g示波器所用1.0毫米連接器領域，安費諾、羅森伯格處於第一梯隊；機械衰減器可採購世德、中電科41所產品或自研，自研難度較大。

b. 核心自研卡脖子模塊：兩級放大器為卡脖子環節之一，第一級為林華英放大器、第二級為走軌放大器，市面上無商用產品可採購，需自主研發；採樣保持器是核心中的核心，無商用售賣渠道，目前僅世德、萬里眼掌握相關技術，普源自研採樣保持器架構與行業主流一致，但性能尚未達到高帶寬要求；第二級採樣保持器帶寬約30g，採用走軌工藝，同樣無商用產品，需自主設計；高帶寬ADC領域，世德採用自研產品，萬里眼目前採用國產廠商供應的芯片，國內ADC主流供應商為蘇州訊芯、成都華微。

c. 整體卡脖子特徵：實時示波器卡脖子點遠多於採樣示波器，且多涉及先進工藝芯片，DSP等數字類模塊不會形成明顯卡脖子問題。

·兩類示波器探頭差異：兩類示波器的探頭需求存在明顯差異：實時示波器在高速測試場景下對探頭依賴度較高，其探頭內置超高帶寬磷化銦差分放大器，無對應放大器則完全無法生產適配探頭；若未使用配套探頭僅採用射頻電纜測試，僅能觀測信號大體波形形狀，幅度等參數測試結果不準確。採樣示波器無需額外配備探頭，原因是光通信領域輸出阻抗較低，而示波器本身阻抗為50歐，接入后對信號的影響較小，可直接採用射頻線完成測試。

6、國內電測廠商光采樣佈局進展

·普源鼎陽佈局情況：國內頭部電測廠商光通信測試佈局差異化顯著，普源與鼎陽佈局節奏差異明顯：普源相關佈局已推進數年，鼎陽尚未投入光通信測試業務。普源2020年即開展100G光采樣示波器技術預研，完成原型機研發但未推進產品化，目前100G規格已無法滿足行業主流需求，市場空間有限。此外，古元今年已針對光通信領域的誤碼儀類產品投入相應資源，開展相關調研分析及產品預研。光采樣設備產業化的技術卡點較少，具備相關實時技術積累的廠商若啟動產品化工作，周期約為1年以內。當前行業常用的65G為帶寬參數，對應1.6T及100G光模塊的相關測試需求。

7、光通信測試儀器類比與難度排序

·光電測試儀器品類類比：光通信測試儀器與傳統電測儀器存在明確的品類對應關係，可通過橫向類比明確各產品定位及技術門檻：a. 誤碼儀可類比電測儀器中的協議分析儀，二者屬於同一層級產品，技術門檻低於光采樣示波器，可直接採購市面現成的光模塊主DSP實現研發，無需額外技術突破，世創、光迅等光模塊廠商多可自行開發該類產品。b. 光譜儀可類比電測儀器中的頻譜儀，二者功能基本一致，均用於對應頻段的頻譜檢測，屬於技術難度較高的品類，國內傳統儀器儀表廠中僅普源、鼎陽、中電科41所佈局較好，其余廠商產品表現相對一般。c. 光時域反射計可類比電測儀器中的矢量網絡分析儀，二者均屬於開發難度較高的儀器品類，行業內相關廠商佈局較少，即使是林迅等頭部相關廠商也未涉足該類產品的研發。d. 可調激光器可類比電測儀器中的射頻信號發生器，核心功能為產生可調激光，與電域信號源作用一致。

·非測量類設備範疇界定：光通信領域的相關設備可分為測量類儀器儀表與非測量類設備，二者範疇邊界明確，需注意區分：a. 老化測試設備不屬於測量類儀器儀表範疇，核心作用並非參數測量，僅用於提供老化、升溫等測試所需的環境條件，屬於專用環境類設備，不在通用儀器的分類體系內。b. 硅光晶圓檢測設備屬於ATE測試設備範疇，同樣不屬於通用儀器儀表範疇，核心用途為硅光晶圓的良率篩選，用於剔除不良品，該類設備技術難度較高，屬於光芯片生產環節的專用測試設備。

·光測試儀器難度排序：光通信測試領域儀器、儀表技術門檻差異顯著，按技術難度從高到低排序如下：a. 光測試儀器（臺式大型設備）序列：光時域反射計>光采樣示波器>光譜儀>誤碼儀>高精度電源，其中光時域反射計、光采樣示波器、光譜儀屬於高門檻品類，行業內具備研發能力的廠商較少，誤碼儀技術難度相對更低，可通過採購成熟光模塊DSP實現開發，高精度電源難度低於前述儀器品類。b. 光測試儀表（小型設備）序列：可調激光器>光衰減器>其余普通儀表，其中可調激光器技術門檻最高，技術壁壘較高，光衰減器難度次之，其余普通儀表如光功率計、光控制器、光電開關等技術難度普遍較低，不同產品難度差異不大，行業進入門檻較低。

Q&A

Q: 請介紹實時示波器和採樣示波器的主要應用場景、工作原理及核心區別。

A: 實時示波器是電子行業通用測試儀器，用於觀測瞬態、偶發波形及協議信號，工作流程為：探頭→高速連接器→高速衰減器→多級放大器→高速ADC→FPGA處理→x86/ARM處理器→顯示屏。採樣示波器專用於光通信領域測試周期性光信號，流程為：光信號→高速光電轉換模塊→信號調理→可控增益放大器→信號採集模塊→FPGA→處理器。核心區別在於：實時示波器依賴高速ADC直接捕獲任意信號；採樣示波器採用低速ADC配合精密時延系統進行等效採樣，僅適用於周期性信號，但可實現更高帶寬，屬技術折中方案。

Q: 採樣示波器與實時示波器在信號處理流程上有何異同？

A: 採樣示波器將衰減器與放大器功能整合至可控增益放大器中，信號採集模塊功能等同於實時示波器的ADC環節；后續處理均經FPGA進行數據運算，再由x86或ARM等處理器完成波形呈現與控制。兩者在模擬前端架構存在差異，但數字處理部分高度相似。採樣示波器因採用等效採樣技術，對ADC性能要求較低，而實時示波器需依賴極高採樣率的ADC以完整捕獲非周期信號。

Q: 為何光通信測試主要採用採樣示波器處理周期性信號，而電學測試多依賴實時示波器？其技術原理是什麼？

A: 採樣示波器通過精密時延系統生成飛秒級可調採樣脈衝，與周期性輸入信號進行卷積逐點重建波形，要求信號嚴格重複，適用於驗證光通信信道性能；該方案使用低速ADC即可實現高帶寬測量，是當前超高速光信號測試的技術折中。實時示波器採用高速ADC直接實時採樣，可捕獲任意非周期信號，但對FPGA算力、緩存及HBM內存要求極高，技術實現難度更大。

Q: 為何國內儀器廠商主要聚焦實時示波器，採樣示波器廠商較少？兩種設備的技術難度如何比較？

A: 實時示波器應用覆蓋電子研發全領域，市場規模顯著大於聚焦光通信的採樣示波器；同時，普源、鼎陽等廠商研發團隊規模有限，資源集中於傳統優勢領域。技術層面，實時示波器需突破高速ADC、模擬前端芯片、採樣保持器等多重卡脖子環節，難度遠高於採樣示波器；后者核心難點集中於高速光電轉換模塊、精密時延系統等，且部分部件可外購，具備實時示波器技術積累的廠商轉型開發採樣示波器難度相對較低。

Q: 採樣示波器的核心技術環節有哪些？

A: 核心技術集中於模擬前端：高速光電轉換模塊、精密時延系統、信號取樣單元。上述環節共同決定設備帶寬與測量精度，屬硬件主導型技術突破點。

Q: 採樣示波器技術中，硬件與軟件/算法的貢獻比例如何？

A: 技術實現高度依賴硬件基礎，包括高速光電轉換模塊、可控增益放大器、精密時延系統等純硬件環節，需攻克核心芯片與工藝；軟件與算法優化屬次要環節，硬件未達標則設備無法實現基本功能，軟件缺陷僅影響性能細節。

Q: 採樣示波器在硬件供應鏈上是否存在卡脖子環節？

A: 高端採樣示波器需採用高工藝超寬帶芯片，與實時示波器類似，向高帶寬發展時面臨自研需求；但中低帶寬部件可從供應商採購，供應鏈壓力相對較小。

Q: 採樣示波器中的光電轉換原理與光模塊收發器是否相同？

A: 原理相近：光電二極管接收光信號產生電流，經含高速開關與電容的採樣電路充電形成電壓，光強與充電時間決定輸出幅度；但具體實現屬各公司核心技術，與光模塊接收端存在細節差異。

Q: 採樣示波器與實時示波器的帶寬參數差異如何理解？3.2T採樣示波器對應帶寬約為多少？

A: 採樣示波器依託等效採樣技術實現高標稱帶寬，而國產實時示波器受ADC限制，當前最高帶寬為鼎陽20GHz、普源16GHz。3.2T採樣示波器帶寬預計提升20–30GHz，非簡單翻倍關係。

Q: 高帶寬採樣示波器是否支持向下兼容測試較低速率光模塊？

A: 支持向下兼容。1.6T產線配置的65GHz採樣示波器可測試800G/400G光模塊；升級至3.2T產線時，原設備可轉用於更低速率測試或淘汰。

Q: 光通信與電學儀器測試需求在帶寬分佈上有何差異？

A: 光通信需求集中於前沿技術的次一級梯隊，帶寬需求整體偏高；電學儀器需求覆蓋廣譜系，但國產廠商技術能力集中於中低帶寬，高端需求因技術瓶頸尚未充分滿足。

Q: 如何對標採樣示波器與實時示波器的技術難度？例如，65GHz採樣示波器相當於多少帶寬的實時示波器？

A: 技術難度對標：65GHz採樣示波器難度約等同於30GHz實時示波器；800G採樣示波器難度接近13GHz實時示波器。當前國產實時示波器最高帶寬為鼎陽20GHz、普源16GHz；3.2T採樣示波器技術難度可對標是德科技80GHz實時示波器水平。

Q: 採樣示波器與實時示波器的關鍵零部件供應商有哪些？

A: 採樣示波器供應鏈：光電轉換模塊、增益放大器、精密時延系統、信號採集模塊、FPGA。實時示波器供應鏈更復雜：FPGA、HBM存儲、時鍾系統、高端連接器、機械衰減器、核心放大器與採樣保持器需自研；ADC供應商包括蘇州訊芯、成都華微。

Q: 探頭在實時示波器與採樣示波器中的作用和必要性有何差異？

A: 實時示波器因50歐姆阻抗匹配要求必須使用高帶寬探頭，否則易導致信號失真；採樣示波器測試光信號時輸出阻抗較低，對測量系統影響小，部分場景可用射頻線替代，但高精度測量仍需專用探頭。

Q: 國內傳統電測儀器廠商在採樣示波器領域的研發進展如何？

A: 普源於2020年完成100G光采樣示波器技術預研，但未產品化；目前正重新佈局，預計一年內可實現產業化。鼎陽尚未投入光通信業務。採樣示波器技術門檻相對較低，具備實時示波器技術積累的廠商轉型開發難度較小。

Q: 光通信測試儀器與電學儀器如何類比？技術門檻如何？

A: 誤碼儀可類比協議分析儀，技術門檻較低，可基於光模塊DSP芯片開發，光模塊廠商常自研；光譜分析儀類（更多實時紀要加微信：jiyao19）比頻譜儀，矢量網絡分析儀類比電域矢量網絡分析儀，二者屬頻域儀器，開發難度高於時域儀器；可調激光器類比信號發生器，為光儀器中難度最高者；光衰減器等儀表類設備技術門檻相對較低。

Q: 老化測試設備、硅光晶圓檢測設備是否屬於儀器儀表範疇？

A: 老化測試設備屬於提供環境的測試設備，非測量儀器；硅光晶圓檢測設備屬於ATE範疇，用於晶圓級參數測試與不良品篩選，技術難度較高，但已超出傳統儀器儀表定義。

Q: 光通信測試儀器的技術難度如何排序？

A: 光儀器難度排序：TDR> 光采樣示波器 > 光譜分析儀 > 誤碼儀 > 高精度電源；儀表類中，可調激光器難度最高，光衰減器次之。整體上，儀器類技術門檻顯著高於儀表類。

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