计算机行业深度分析报告：电子测试仪器，工欲善其事，必先利其“器”

工欲善其事，必先利其“器”：电子测试仪器是现代工业的基础设备，下游主要应用于IT、通信、消费电子、汽车、国防的研发测试场景，是助力科技“掘金”的生产力工具。2022年全球通用电子测试仪器行业市场规模达1000亿元，国内市场占比约1/3。射频类仪器和示波器是核心品类，其余还包括波形发生器、电源与电子负载、万用表等，多品类产品协同效应强，驱动仪器厂商横向布局。在工业检测领域，电子测试仪器呈现虚拟化、模块化的趋势；在实验研发领域，其商业模式向整体解决方案与软件服务转型。 国外龙头占据主导，国内企业初具规模：受益于二战期间对雷达、电子对抗、无线电设备等军用通信技术的需求增长，电子测试仪器得到空前的发展，美国是德科技把握机遇持续创新，通过技术积累与并购转型稳坐龙头，2019年全球市占率达25.9%，与罗德&施瓦茨、安立、泰克、力科占据全球电测仪器半壁江山。国内企业起步相对较晚，当前体量较小，但也初具规模：示波器领域国内主要集中于低带宽的经济型产品，射频仪器领域部分厂商技术指标可比肩国外。 技术厚积薄发、政策暖风频吹、新兴产业提速，国产替代浪潮已至：（1）技术根基：我国自1950s发力电测仪器研发，目前已具备人才储备与技术根基，在关键技术方面取得重大突破，部分产品与国外高端产品具有差异化优势。（2）成长环境：《瓦森纳协定》对我国禁运高端仪器与芯片，自主可控势在必行，随着我国支持政策的出台，配合“产学研一体化”人才培养机制，叠加近期贴息贷款利好释放，国产厂商在政策支持下快速发展。（3）产业趋势：我国5G通信、新能源车等新兴产业已走在世界前列，积极的科研创新环境促使电测仪器厂商持续服务本土客户，国内发达的产业体系提供了充足的合作实践机会，有利于快速积累行业know-how。6G、量子通信与电磁对抗等战略新兴产业关乎国家安全，自主可控为国产仪器厂商带来发展机遇。 投资建议：建议关注国内对标是德科技，具备自研芯片产业化能力的龙头普源精电；国内掌握高端无线电仿真测试技术，即将打开通用仪器广阔市场的坤恒顺维；四大产品均进入高端领域，已建立品牌与渠道壁垒的鼎阳科技；电子电工仪表领域领先，近期发力自研芯片，向科研仪器转型的优利德。 风险提示：研发进度不及预期；新品推广不及预期；下游科技研发投入不及预期；核心组件外购受限。 1通用电子测试仪器仪表：工欲善其事，必先利其“器” 1.1行业画像：科技研发驱动，下游领域广阔 电子测试仪器种类众多，通用仪器占据主流。电子测试仪器分为通用和专用两类，通用电子测试仪器是现代工业的基础设备，也是电子工业发展和国家战略性、基础性重要产业之一，应用场景广泛且需求量大。专用仪器以某一个或几个专用功能为目的，设计制造难度极高，应用领域较小，但在某些细分领域不可或缺，如光纤测试仪器、电磁兼容EMC测试设备等。 图1.电子测试仪器分类 预计2022年全球通用电子测试仪器行业市场规模达1000亿元（146亿美元），国内市场占比约1/3，射频类仪器和示波器是核心品类。根据FROST&SULLIVAN数据，2015-2019年受益于全球经济稳健增长、工业科技水平提升，全球电子测试仪器市场规模由101亿美元增长至137亿美元，CAGR为7.9%；国内市场由26亿美元增长至46亿美元，CAGR为15.3%。随着5G商用化、新能源汽车产业扩张、信息通信和工业智能化进程的推进，预计2025年全球与中国电子测试仪器需求将分别达172亿美元和65亿美元。全球电子测试仪器细分市场中射频类仪器占比最高，达到16.1%，示波器、电源与电子负载、波形发生器占比分别为10.0%、6.9%、2.3%。 图2.全球电子测试仪器市场（2015-2025E） 图3.中国电子测试仪器市场（2015-2025E） 图4.全球电子测试仪器细分市场占比（2025E） 图5.中国电子测试仪器细分市场占比（2025E） IT和通信为主要下游应用方向。电子测试仪器的下游应用行业中IT和通信占比最高（47%），另外还包括消费电子、汽车、航空与国防等领域；电子测试仪器广泛应用于5G、半导体、新能源产业，并逐步向量子计算、6G等新兴科技领域渗透。 图6.利用示波器检测PCB 图7.电子测试仪器下游应用分布（2019年） 电子测试仪器是生产力工具，助力科技“掘金”。仪器仪表与科研过程中的信号采集、处理、显示过程密切相关，科技创新设备的性能参数的标定都依赖于仪器仪表，下游行业的技术迭代与研发投入力度是电子测试仪器赛道的重要成长驱动力。 院士王大珩曾形容仪器仪表是工业生产的“倍增器”、科学研究的“先行官”。根据欧盟统计：2020年尽管受到疫情的冲击，2500家计分板公司研发投资为9,089亿欧元，同比增长6.0%；美国在ICT（信息与通信技术）服务、医疗工业、ICT产品领域研发投入占比最大，分别为32.3%、27.2%、24.3%，同比增速为12.4%、17.9%、7.8%，显著高于其他行业。我们认为，ICT行业高研发投入将持续推升仪器仪表的需求。 图8.全球2500家欧盟计分板公司研发投入（2015-2020图9.美国研发投入各行业占比（2020年） 电子测试仪器作为“科研母机”，其技术指标相比下游应用更为严苛，仪器行业龙头始终保持高研发投入。全球各大电子测试仪器厂商研发费用率普遍高于10%，行业龙头是德科技常年维持在15%以上，2021年研发费用达51.8亿元，是国内普源精电、鼎阳科技、坤恒顺维研发费总和的41倍。电子测试仪器技术水平决定未来科技的高度，持续的高研发投入是取得技术优势、引领科技风向的必要条件。 图10.电子测试仪器企业研发费用率（2018-2022Q3） 1.2产业链分析：自研芯片是高端“门票”，软硬件设计能力是核心壁垒 电子测试仪器产业链核心环节为上游芯片设计制造、中游仪器设计、下游行业应用软件设计，仪器厂商往往通过上下游整合延伸，进而实现产品高端化。电测仪器行业上游主要包括电子元器件、电子材料、机电产品、机械加工和电子组装等，中游为仪器设计与集成生产，下游应用市场包括教育与科研、工业生产、通信行业、航空航天、交通与能源、消费电子等。中游仪器厂商可通过提升芯片、电路等硬件设计能力以及面向行业的软件开发能力，把握产业链核心环节，实现产品高端化。 图11.电子测试仪器产业链 上游原材料中芯片价值占比最大，高端仪器所需芯片基本全部依赖进口，部分国内厂商已实现关键芯片自研。根据普源精电与鼎阳科技招股书测算，电子测试仪器原材料当中占比最高的是IC芯片与电子元器件，其中IC芯片约占40%，电子元器件约占20%。目前我国高端仪器所需芯片基本全部依赖进口，并在不同程度上受到管制。外采芯片主要包括FPGA（现场可编程逻辑门阵列）、ADC（模数转换芯片）、DAC（数模转换芯片），主要采购自赛灵思、英特尔、亚德诺半导体与德州仪器等美国企业，存在一定的供应风险。国内部分企业已走上自研芯片之路，未来向高端突破可期。 图12.电子测试仪器原材料价值拆解（2020年） 图13.国内厂商以外购芯片为主 软硬件设计能力是电测仪器中游核心壁垒，强调行业know-how积累。以示波器为例，其硬件包括芯片设计与配套电路器件设计，软件包括平台设计与算法开发。 示波器硬件技术可实现信号采集、信号调理以及数字信号处理等功能，硬件与算法水平直接制约了采样率和信号处理速度；平台软件可实现高速串行信号的眼图和抖动分析功能，使得示波器能够分析USB连接信号质量。评判电子测量仪器的优劣一方面考察核心数据指标，另外更重要的是产品性能指标的稳定性与一致性，以及对行业标准的软件适配等，看重产品开发与行业场景的结合。 图14.示波器核心技术包括硬件与软件设计 下游行业分散，通用经济型产品以经销为主，高端、定制采用直销。国内企业如普源精电、鼎阳科技、优利德等主要采用经销模式，2020年其经销比例分别为79.4%、82.2%、57.7%。坤恒顺维主要通过商务谈判和招投标方式向中国移动等B端客户以及和中电科、航天科工等研究所销售产品，因此直销比例较高。思林杰为了满足苹果产业链定制化需求，客户群体较为集中，基本全部采用直销。 图15.国内主要电测仪器公司的经销、直销比例数据（2020年） 通用电测仪器高低端档次指标相差较大，客户群体分层明显。以数字示波器为例，其分析带宽可从50MHz跨越至110GHz，相差超过千倍，性能差异极大。因此其下游市场分层为高端市场、工业类市场、一般工业类市场和教育及低端工业市场。 高中低端市场规模基本相当，主要因为高端设备单品价值可达百万元级别，但销量较低；低端设备在千元级别，销售量极大。根据《瓦森纳协定》，60GHz及以上带宽数字示波器对中国市场禁运，需要申请美国商务部许可，当前国内电测仪器厂商主要占据中低端市场，龙头厂商正在向中高端迈进。 图16.示波器下游市场分布 1.3产品矩阵：核心品类协同效应强，驱动仪器厂商多品类横向布局 通用电子测试仪器可以按照“时域+频域”、“源+接收”分类，核心品类协同效应强。电测仪器按照信号的分析方式可分为时域与频域两种维度，按照信号或能量的传输路径可分为源端与接收端。主要产品包括示波器、射频类仪器、波形发生器以及电源与电子负载，科研与工业场景测试一般是多种仪器的组合使用，协同性较强。 图17.“时域+频域”与“源+接收”组成仪器仪表产品矩阵 在实际研发测试当中，各类电测仪器往往协同应用，针对测试对象发射信号并接收结果进行分析。例如在汽车雷达测试应用系统中，任意波形发生器、信号发生器产生信号波形输入毫米波雷达模组，进而向外发射至车辆，再由毫米波智能混频器接收，传输至示波器、信号分析仪进行信号显示与分析。 图18.汽车雷达测试当中各类仪器协同应用 1.3.1数字示波器：应用最广泛的“电子工程师之眼” 示波器被誉为“电子工程师之眼”。示波器可以将电信号随时间变化的关系转换成可视化波形图像，为研究各种器件电信号的变化提供直观的呈现方式，可广泛应用于电子、电气、通信、汽车等各工业领域。全球与中国示波器市场呈现稳健增长趋势，根据FROST&SULLIVAN的预测，2025年全球示波器市场将达17.3亿美元，占总体电测仪器市场的10%。 图19.是德科技数字示波器 图20.全球示波器市场空间（2015-2025E） 示波器工作过程包括数据采集、存储、信号处理与结果显示。其基本构成包括垂直系统、水平系统、触发系统及分析显示系统：垂直系统主要实现信号幅度的放大或缩小，以及频谱的搬移，从而满足后端ADC电压输入范围和频率输入范围的要求；水平系统主要实现信号模拟到数字的变换，满足示波器后端信号显示及分析的需求；触发系统通过隔离特定的信号特征，实现波形的稳定显示；分析显示系统主要实现时域波形的显示、参数的测量与统计、串行总线分析、眼图及抖动分析等功能。 图21.示波器结构组成 芯片技术水平决定高端示波器工作性能，木桶效应显著。根据刘洪庆《示波器最新技术进展与发展趋势》分析，带宽是示波器最核心的指标，直接决定了测量信号的频率范围。带宽取决于探头、前端通道及模数转换器三个部分，其中前端通道的放大器是影响带宽乃至垂直系统性能的核心元器件，直接决定带宽、上升时间、基底噪声、幅频响应等核心指标，示波器性能依赖于整体系统信号链路的完整性，高频信号拾取、高频信号调理、高速模数转换以及数字信号处理任何环节出现技术瓶颈，都会对整机性能产生直接影响。模拟信号链路中的三个重要芯片为： 宽带差分探头放大器芯片：示波器宽带差分探头所需的核心芯片，用于实现宽带有源差分探头中对被测信号的阻抗变换、放大、差分到单端转换、频响调节等功能。 模拟前端芯片：用于示波器模拟信号调理所需的核心芯片，用于实现示波器中被测信号的阻抗变换、信号放大、幅度调节、偏移调节、滤波等模拟信号处理功能。 专用信号处理芯片（ADC）：用于示波器中被测信号的第二次幅度调理、模数转换、数字信号处理、信号同步采集等功能。 图22.示波器芯片及技术壁