通信电子、军工电子的基石——电子测量仪器行业概况
1、电子测量仪器行业概况
(1)行业概况
电子测量仪器行业是重要的产业基础,也是信息社会的重要组成部分。电子测量仪器是技术密集、知识密集、资金密集产品,是现代产业科研、生产、试验、维修的必备条件和重要手段,起着不可替代的作用,在现代经济建设和国防建设中具有战略性的基础地位。电子测量是利用电子技术对电磁信号进行测量的方法。电子测量仪器以电子技术为基础,融合电子测量技术、射频微波技术、数字信号处理技术、微电子技术、计算机技术、软件技术、通信技术等,组成单机或自动测试系统,并以电磁信号(含光信号)作为测试对象,测量其各项参数或控制被测系统运行的状态。随着电子科学技术的发展,许多非电物理量都可设法通过一定的传感器变换成电信号,再利用电子技术的方法进行测量。电子测量仪器既可以定量测量目标参数值,又可以定性测试目标在特定条件下的性能。
(2)电子测量仪器的分类
电子测量仪器是仪器仪表的一个重要门类,应用范围非常广泛,具有多种分类方法,按照产品专业方向可分为:微波/毫米波测量仪器、光电测量仪器、通信测试仪器、基础测量仪器等。
(3)行业产业链
电子测量仪器与90%的国民经济行业相关联,应用于生产经营活动的几乎所有领域。电子测量仪器产业链上游主要为原材料及零部件生产制造企业,产业链下游涉及通信、工业电子、教育、国防等领域,行业上下游关系图如下:
1)上游行业与本行业的关联
电子测量仪器行业上游供应商主要有电子元器件厂商、电子材料厂商、机电产品厂商、机械加工厂商和电子组装厂商等。
电子元器件方面涉及有源电子元器件与无源电子元器件两大类。
有源电子元器件,其特点是等效电路均含有受控电源,主要包括二极管、三极管集成电路等,在测量仪器中主要起到电信号的激发放大、振荡、电流控制等功能,广泛应用于数字示波器、频谱分析仪、矢量网络分析仪、信号发生器等电子测量仪器中。其中集成电路对电子测量仪器的基本功能进行集中整合,是实现测量及相关处理功能的重要核心单元。
无源电子元器件,即不含有受控电源的电路组件,主要包括RCL(电阻、电容、电感)及无源射频元器件等,其中RCL可以在测量仪器中起到分压分流、滤波、稳流等功能,是电路的基本组成元件,被动射频元件包含滤波器、衰减器等,在微波/毫米波测量仪器、光电测量仪器、基础测量仪器中都有广泛应用。
2)下游行业与本行业的关联
电子测量仪器行业下游即应用市场。电子测量仪器客户群极其广泛,所有与电子设备有关的企业,几乎都需要使用电子测量仪器。典型的下游应用领域主要包括通信、工业电子、教育、国防等。
2、电子测量仪器行业的发展情况及未来发展趋势
(1)行业产品市场特征
电子测量仪器销售市场具有以下明显特征:
1)产业关联度高,应用领域广
电子测量仪器是“关联性战略产业”,同步或超前其他技术和产业发展是其显著特点,电子测量仪器行业自身的发展速度,对整个国民经济特别是电子信息产业的发展有着十分明显的影响。电子测量仪器广泛应用于国民经济的各个领域,包括通信、工业电子、教育、国防等,对整个国民经济的推动作用明显。
2)产品技术含量高,产品对新技术融合快
电子测量仪器行业属于技术密集型行业,是基于应用场景,多学科、多领域技术共同驱动的产业。电子测量仪器行业的基础为现代测量原理,融合了最先进的电子测量技术、射频微波技术、数字信号处理技术、微电子技术、软件技术、计算机技术等。伴随物联网、人工智能、云计算等新兴技术的发展,相关技术开始融入测量仪器,正逐步改变电子测量仪器的传统形态和测量模式。
3)产业链配套要求高,欧美市场相对成熟
在电子测量仪器领域,欧美起步时间早,产业链配套齐全,在信息技术、测量技术等方面,特别是半导体技术的优势和良好的下游应用领域产业基础,对电子测量仪器产品应用场景的理解更深刻,有丰富的产品特别是高带宽、高频率产品的设计和开发经验,在电子测试测量领域竞争优势明显,培育了是德科技、罗德与施瓦茨、安立等行业优势企业,同时培育了更为成熟的使用者,其能够熟练理解和使用功能日趋复杂的电子测量仪器,在选择相关仪器时能够更好的鉴别产品的性能。
4)不同档次产品满足不同需求的应用场景,各档次产品并存发展
电子测量仪器广泛应用于国民经济的各个领域,下游领域的应用场景不同,不同档次产品满足不同需求的应用场景,各档次产品并存发展。随着下游应用领域的需求变化以及测量技术的不断发展,电子测量仪器性能不断提升。
(2)行业市场情况
1)受益于需求端驱动,全球电子测量仪器将持续稳定增长
受益于全球经济的增长、工业技术水平的提升,全球电子测量仪器市场规模保持持续上升的增长势态。据统计,全球电子测量仪器的市场规模由2015年的643.4亿元增长至2021年893.5亿元。随着5G通信、汽车电子和工业生产的发展,全球电子测量仪器设备的需求将持续增长。预计全球电子测量仪器行业市场规模到2025年将增长至1,098.1亿元,详情如下图所示:
2)受益于政策支持,我国电子测量仪器将持续稳定增长
受益于中国政策的大力支持,智能制造、5G通信、汽车电子等下游产业的快速发展,据统计,中国的电子测量仪器市场将由2015年的165.6亿元增长至2021年的321亿元,预计中国电子测量仪器的市场将在2025年增长至412.8亿元,具体如下:
(3)行业技术发展趋势电子测量仪器属于技术密集型行业,其发展是多学科、多领域共同进步的成果。随着科学技术的持续发展,电子测量仪器也将随之快速发展,以满足下游应用领域的测量需求,促进社会经济的发展。未来几年,电子测量仪器行业将呈现以下发展趋势:
1)高频率、大带宽、高速度、多通道6G通信、智能网联汽车、雷达与对抗、卫星通信等领域提出了更高的频率以及超过2GHz以上调制分析带宽的测试需求,目前业内已有高达145GHz同轴连续覆盖的网络分析仪和11GHz分析带宽的信号分析仪产品;量子计算、通信等提出了上百个通道并行测试需求,日益增长的云上需求推动了数据中心向400GE+发展,目前已在开始800GE技术研究,对400Gbps以上数据通信测试需求日益增加。更高的频率,更大的带宽,更快的速率、更多通道将成为测试技术发展的一个方向。
2)人工智能等新兴技术和测试技术的加速融合数字转型和智能制造等领域进一步对测试提出了数字化、网络化、智能化要求,对测试技术带来了巨大挑战。云计算、分布式计算等技术将驱动测试从单点串行向多点并行转变,人工智能加速了测试从参数测试向结论性测试转变,通过这些新兴技术可以提升测试效率和测试精度,提高电子测量仪器的数字化、网联化、智能化水平,因此加快人工智能、大数据、云计算、物联网技术和测试技术的融合,是技术发展的必然趋势。
3)平台化、软件化、多功能雷达、5G/6G通信、智能网联汽车、卫星互联网等不同领域提出了针对不同场景、不同标准、不同协议的差异化测试需求。为缩短电子测量仪器产品研发周期,快速提供满足不同测试需求的产品,向平台化、软件化发展,开发信号发生、信号分析、无线通信测试等通用平台,并通过针对具体细分领域的软件和协议,完善产品性能将成为一个趋势。为满足通信、工业电子、教育、国防等领域提出的高效、精准地测试多类别、复杂参数测试需求。一台仪器上具备信号发生、信号分析仪、网络分析仪、功率测量、噪声系数分析等功能的多功能仪器也将成为一个发展方向。
4)芯片化、模块化、小型化在航空航天、通信的有限空间和外场使用场景下,以及工业互联网边缘测试等领域对测试仪器提出了高可靠、小体积、多总线和便携轻便的要求。与此同时,半导体技术的快速发展为测试功能芯片化集成提供了技术支撑,芯片化、模块化、小型化是未来测试技术的发展方向。
3、电子测量仪器主要细分行业的发展概况
(1)微波/毫米波测量仪器
微波/毫米波测量仪器包括信号发生器、频谱/信号分析仪、矢量网络分析仪、噪声系数测试仪、功率计、频率计以及调制域分析仪、相位噪声测试仪、微波/射频综合测试仪等产品。微波/毫米波测量仪器是雷达、通信、导航、智能驾驶等领域信号模拟、信号分析以及信道仿真测试必不可少的测试仪器,随着相关领域发展,测试需求日益旺盛,特别是近年来,随着无线通信领域高速发展,通信频率不断提高,微波/毫米波测量仪器在无线通信测试领域得到广泛运用,从5G基站测试、终端测试到外场测试,无论是研发还是生产阶段,利用配置相关协议的信号发生器、信号分析仪开展测试越来越普遍。同时,随着相关行业的技术发展,为确保更高精度、更大带宽、更复杂场景的测试需求,对微波/毫米波测量仪器的性能指标提出了更高的要求,测试频段从射频扩展到THz频段,带宽已经到了GHz以上,对相位噪声、动态范围等指标也提出了更高的要求。相关行业的测试需求既给微波/毫米波测量仪器带来巨大市场机遇,也推动了微波/毫米波测量仪器技术的进步和发展。根据中国电子仪器行业协会及专业咨询机构Frost&Sullivan的统计,全球微波/毫米波测量仪器2021年市场规模为143.7亿元,到2025年将达到181.4亿元,其间年均复合增长率为6.00%。随着我国大力推广5G通信、卫星互联网及智能网联汽车,我国微波/毫米波测量仪器市场增长速度高于全球水平,从2015年的34亿元增长至2021年的46.3亿元,预计2025年将达到61.1亿元,其间年均复合增长率7.18%。
(2)光电测量仪器
光电测量仪器主要用于光纤通信系统中各种数据的测量。包括光谱分析仪、光纤熔接机、光波元器件分析仪、光纤应变分布测试仪、光源、光功率计、光衰减器等。产品主要应用于光电通信的光芯片、光器件、光模块及其工程应用等测试技术研究,光纤通信系统的施工、维护等。根据中国电子仪器行业协会数据,2021年中国光电测量仪器市场容量为24.6亿元,预计2025年将达到40亿元,其间年均复合增长率约为12.92%。
(3)通信测试仪器
通信测试仪器主要分为无线通信测试仪器、有线通信测试仪器,包括的产品主要有:基站测试、终端测试、物联网测试、数据通信与网络测试、无线设备和网络测试、无线信道模拟与仿真等。主要用于通信基站、终端和网络设备的研发、生产、维护测试。伴随无线通信、网络通信的高速发展,通信测试仪器需求旺盛,根据中国电子仪器行业协会数据,2021年中国通信测试仪器市场容量为73.1亿元,预计到2025年将达到99.5亿元,其间年均复合增长率达到8.01%。
(4)基础测量仪器
基础测量仪器涵盖数字示波器、任意波形发生器、程控电源等产品门类,满足各种基础领域的测试分析需求。主要客户包括高校、工业电子等领域客户。其中,示波器作为量大面广应用产品,具有广阔的市场空间。根据中国电子仪器行业协会及Frost&Sullivan数据,2021年中国基础测量仪器市场空间为51.4亿元,行业增速较为稳定。预计中国市场规模将在2025年增长至64.8亿元,年均复合增长率为5.96%。
4、行业进入壁垒
(1)技术和人才壁垒
电子测量仪器行业属于技术密集型行业,其发展以现代测量原理为基础,融合了最先进的电子测量技术、射频微波技术、数字信号处理技术、微电子技术、计算机技术、软件技术、通信技术等技术,是多学科、多领域共同进步的结晶。同时,下游产业技术的快速发展对电子测量仪器提出了更高的测试要求。上述因素要求行业内企业必须通过长时间的研发投入和技术积累,培育大量专业、技术经验丰富的复合型人才,打造具有创新能力的研发平台,才能在面对测量技术快速发展和下游应用领域需求不断变化,开发出符合市场需求的新产品。保持技术的先进性是本行业企业参与市场竞争的关键因素,因而行业具有较高的技术和人才壁垒。
(2)品牌和客户壁垒
品牌的树立是长期积累的结果。与其他普通商品不同,电子测量仪器终端用户在选择电子测量仪器供应商之前,难以判断其提供的产品和服务的价值,以及预测产品购买后自身的使用情况,交易的不确定性和风险性较高。因此,客户倾向于通过各种渠道综合评估服务商的服务信誉和服务质量,从而降低其交易成本和风险。良好的品牌和较高的行业知名度成为电子测量仪器厂商的核心竞争力之一,需要多年技术、知识和管理经验的长期积累。客户积累同样是电子测量企业需要长期关注的重要议题。电子测量仪器企业服务对象行业跨度大,从政府、研究所、高校、集团性客户、中小科技企业,到个人用户,均是电子测量仪器厂商重要客户组成。不同客户对仪器厂商的注册资金、技术能力、服务响应、业务资质、销售网络等方面均有不同程度的预期。由于各类客户重视的维度比较分散,需求各不相同,如何能够以较低的成本有效甄别并覆盖更广大、更有价值的目标客户,是对行业后来者的重大考验。
(3)市场渠道壁垒
完善的营销和服务网络是厂商抢占目标市场、扩大市场占有率、提高品牌影响力的有力手段,有助于其发挥产品销售、市场推广、客户服务等方面的规模优势。新的产品或服务推出后,也可以借助成熟的营销服务网络迅速抢占市场,更快速的为客户所接受。行业内已经占据先机的巨头企业的营业范围遍布全球,并在各地开设营销服务网点。与营销和服务网络相关的跨地域管理经验,也需要较长的时间积累与较大的资金投入。因此,营销和服务网络的覆盖范围,以及与之相关的跨地域管理经验及市场风险控制能力,也是本行业的进入壁垒之一。
5、行业竞争格局
在电子测量仪器市场业,无论是全球还是在国内市场,总体竞争格局是欧美公司处于绝对领先,国内厂家普遍处于市场劣势,大部分厂家产品局限在中低端市场竞争,仅有思仪科技等少数企业参与高端仪器竞争。据统计,2021年度全球排名前10位的电子测量仪器公司中,9家为欧美公司,只有安立一家为亚洲公司。行业类第一梯队公司主要为是德科技、罗德与施瓦茨、泰克、思博伦等欧美企业,国内市场同全球市场相似,销售收入超过10亿元的第一梯队主要为国外公司,国内企业仅有思仪科技进入第一梯队。国内其他电子测量仪器企业还有鼎阳科技、普源精电、坤恒顺维等厂家。
电子测量仪器行业的主要企业情况如下:
(1)是德科技(Keysight)
是德科技是由美国惠普公司战略重组分立而成的一家高科技跨国公司,是全球领先的电子测量公司。基于该公司强大的技术实力,竞争中采取的是全面领先的战略,无论在微波测量仪器还是通信测试仪器方面,是德科技公司都追求提供世界上最好的产品给用户,为用户提供包括软件、单台仪器以及测试系统在内的各种完整测试解决方案。是德科技凭借其中心实验室的强大科研力量,专注于通信系统、自动化系统、测试和测量、半导体产品等前沿高科技领域的业务。从设计仿真、原型验证、生产测试到网络和云环境的优化,是德科技提供了全方位的测试与分析解决方案,帮助客户深入优化网络,进而将其电子产品以更低的成本、更快地推向市场。公司客户遍及全球通信生态系统、航空航天与国防、汽车、能源、半导体和通用电子终端市场。2021财年,是德科技实现营业收入49.41亿美元,净利润8.94亿美元。
(2)罗德与施瓦茨(Rohde&Schwarz)
罗德与施瓦茨是一家总部位于慕尼黑的技术公司,为企业和政府机构开发、生产和销售广泛的电子产品,业务核心在于提供各类解决方案以打造一个更加安全的互联世界。罗德与施瓦茨由LotharRohde博士及其大学好友HermannSchwarz博士共同创立,至今已超过85年。罗德与施瓦茨为各行各业、基础设施运营商和政府机构开发、生产和销售广泛的电子产品。罗德与施瓦茨在自己的所有业务领域发展成为技术与市场领导者,包括无线通信和射频测试与测量、广播电视与媒体、空中交通管制和军事无线电通信、网络安全以及网络技术。罗德与施瓦茨为非上市公司,根据罗德与施瓦茨官方数据,该公司2020/2021财政年(2020年7月至2021年6月)的营业收入为22.8亿欧元。
(3)安立(Anritsu)
安立成立于1895年,是一家超过110多年历史的创新电子测量解决方案的全球供应商,提供现有及下一代有线和无线通信系统和运营商的解决方案。公司总部在日本,在美国、日本、法国、英国、丹麦等国家设立有研发中心和生产基地,销售遍布全球。安立的产品涉及的领域包括:微波/射频测试、无线通信测试、工业自动化、数字传输测试、IP测试、光通信测试、信息终端、电子元器件等。其中,测试测量领域的业务量占到每年公司业务总量的70%左右。在3G/LTE终端的一致性测试,信令测试,生产测试领域,安立公司处于业界领先水平。此外,在光通信测试及高速误码测试等方面,如光时域反射仪、光谱分析仪、传输测试仪、100GE测试、28G/56G误码测试等方面也处于非常领先的位置;在射频/微波的手持式测试仪表方面,安立公司更是处于业界的领导位置。2021财年,安立实现营业收入1,059.39亿日元,净利润为161.43亿日元。
(4)鼎阳科技
鼎阳科技成立于2007年,是一家研发驱动型的高新技术企业。公司依托良好的产品创新能力、稳定的产品品质和产品性价比优势,与示波器领域国际领导企业之一力科和全球电商平台亚马逊建立了稳定的业务合作关系。公司自主品牌“SIGLENT”已经成为全球知名的通用电子测量仪器品牌,建立了稳定的全球销售体系,产品主要销售区域为北美、欧洲和亚洲电子相关产业发达的地区。鼎阳科技设立以来一直专注于通用电子测量仪器的开发和技术创新,紧紧抓住电子工业的发展和需求变化,研发出具有自主核心技术的数字示波器、波形与信号发生器、频谱分析仪、矢量网络分析仪等产品,具备国内先进通用电子测量仪器研发、生产和销售能力。2021年,鼎阳科技实现营业收入3.04亿元,净利润为0.81亿元。
(5)普源精电
普源精电成立于2009年,专注于通用电子测量仪器领域的前沿技术开发与突破,以“成就科技探索,助您无限可能”为使命,已成为业界知名的通用电子测量仪器研发、生产及销售的高新技术企业。普源精电产品以通用电子测量仪器及其解决方案为核心,在时域和频域测试测量应用方向实现多元化行业覆盖,为教育与科研、工业生产、通信行业、航空航天、交通与能源、消费电子等各行业提供科学研究、产品研发与生产制造的测试测量保障,并在前沿科学技术、新一代信息技术和新型基础设施建设的发展中助力实现国产化替代。2021年,普源精电实现营业收入4.84亿元,净利润为-0.04亿元。(6)坤恒顺维坤恒顺维成立于2010年,总部设于四川省成都市高新区。公司共有松山湖、成都、常州三处研发基地。坤恒顺维被中国移动研究院评为2019年度“优秀供应商”,2020年公司产品无线信道仿真仪被列入“四川省名优产品目录”。坤恒顺维主要从事高端无线电测试仿真仪器仪表研发、生产和销售,重点面向移动通信、无线组网、雷达、电子对抗、车联网、导航等领域,提供用于无线电设备性能、功能检测的高端测试仿真仪器仪表及系统解决方案。公司产品定位于高端无线电测试仿真领域,经过多年积累,公司掌握了高端射频微波技术、数字电路技术、无线电测试仿真算法实时信号处理技术和非实时信号处理技术。2021年,坤恒顺维实现营业收入1.63亿元,净利润为0.51亿元。
6、行业面临的机遇
(1)各国政府支持和鼓励电子测量仪器行业的创新发展
电子测量仪器是基础性和战略性新兴产业,其发展水平已成为一个国家科技水平、综合国力和国际竞争力的标志。仪器的自主研发在创新型国家得到重视,欧美日等国家和地区都把“发展一流的科学仪器”作为国家战略,对科学仪器的装备和创新给予重点扶持。近年来,我国同样不断推出关于高端测量仪器的利好政策,包括2021年3月,十三届全国人大四次会议授权发布《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标纲要》,指出:“依托行业龙头企业,加大重要产品和关键核心技术攻关力度,加快工程化产业化突破;加强高端科研仪器设备研发制造。”以上利好政策将推动电子测量仪器行业的迅速发展。
(2)下游应用行业景气度上升推动行业需求持续稳定增长
电子测量仪器是基础类设备,广泛应用于国民经济的各个领域。随着下游主要应用领域如国防、无线通信、智能网联汽车、消费电子等产业的持续发展,电子测量仪器的需求也将持续稳定增长。
1)国防投入持续增长带来需求增加
随着国防装备信息化、实战化要求提高,以及国家对国防领域的持续投入,特别是加强武器装备建设投入和军事训练投入,国防测试供应商将充分受益于国防预算高增长支撑下的装备研制、生产、保障测试和军事训练测试需求,未来将保持稳定增长。2011-2021年我国的国防费用增长迅速,国防支出预算年复合增长率为8.44%,虽然绝对金额逐年增长,但相比美国我国国防费用还有较大差距。我国2021年国防支出预算约为13,553亿元人民币,而美国2021年国防支出预算约为7,405亿美元,约为我国国防支出预算的3.5倍,我国的国防费用与我国的综合国力和国际地位仍有差距。随着我国国防需求的逐步提升以及国防建设的进一步加强,大国战略竞争和博弈日趋激烈,地缘战略环境风险和变数增多,为保证经济建设的顺利进行、国家主权及领土完整,我国国防支出还有较大的增长空间。
2)通信市场需求保持增长
5G通信未来的市场机会点主要在物联网模组测试、数据通信测试、光通信测试、毫米波测试、O-RAN测试等方向。5G带动物联网产业进入高速成长期,物联网模组2021-2026年复合增长率为20.6%,物联网模组市场的快速增长必将推动相关测试设备需求的增长。随基站、终端产线的逐渐完备,数字化转型带来新一轮流量爆发周期,数据中心(IDC)市场焕发新生机,数据通信测试设备需求将大幅增长。5G+数据中心双轮驱动,助推光模块行业快速增长,也助推光通信测试设备市场快速发展。预计2026年全球光模块市场规模将增加至145.2亿美元,2020-2026年复合增长率10.4%。5G毫米波与Sub-6GHz相辅相成,有望在“十四五”实现大规模商用,未来5G、6G毫米波测试设备市场前景可期。
3)智能网联汽车测试需求增长
智能网联汽车是未来十年的黄金赛道,汽车电子产业的发展推动汽车电子测试市场的发展,2020-2025年中国汽车电子测试设备市场在智能、网联、电动等新兴市场领域,受汽车电子市场政策环境和汽车电子技术演进所推动,市场规模从14.6亿元人民币快速升到54亿元人民币,复合增长率达到30%。
4)消费电子的迭代发展
基于消费电子及周边产品制造技术的迭代发展以及移动互联网应用的普及,以智能手机、平板、智能穿戴设备、移动电源等为代表的全球移动设备市场规模快速增长,消费者群体持续扩大,从而催生对于电子测量仪器的需求。
7、行业面临的挑战
(1)国内元器件配套不充分
电子元器件是资金、技术密集型行业,对企业人才、技术积累要求高,全球领先的电子元器件企业主要集中在美国、西欧、日本、韩国、台湾地区。20世纪,我国经济实力不足,在电子元器件领域投资有限。21世纪以来,我国电子信息产业迅速发展,电子元器件行业进入快速发展阶段,国家对行业的重视度不断加大。但由于起步相较国外优势企业仍较晚,且高端仪器所使用元器件品种多、规模小、要求高,国内企业研制、生产技术仍相对落后,部分关键元器件需从国外进行配套,增加了生产周期。
(2)各国贸易政策变化带来的环境影响
近几年全球化趋势逆行,技术封锁和贸易保护等政治、经济等宏观环境的变化,对电子测量仪器行业的全球化发展带来前所未有的挑战。中美贸易摩擦中,国外对我国高端技术的封锁和关税,给中国电子测量仪器行业带来较大的影响,而我国逐步加强推进高端产品国产化进程,同样对国外电子测量仪器行业也带来明显的影响。
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