高速增長的模塊化儀器 該從朝陽走向正午了

如果說人工智能統(tǒng)治了軟件和應(yīng)用，那么模塊化就是硬件和設(shè)備的未來。從最微觀的Chiplet到最宏觀的云服務(wù)器，模塊化的靈活性和高可擴(kuò)展性幾乎滲透到所有電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，成為當(dāng)之無愧的硬件結(jié)構(gòu)主流。

模塊化有多火？根據(jù)Grand View Research進(jìn)行的研究表示，預(yù)計(jì)到2027年，全球模塊化儀器市場規(guī)模將達(dá)到3.11萬億美元，復(fù)合年增長率為6.3%。這一需求主要受到測試和測量儀器市場增長的顯著影響。

多方驅(qū)動模塊化儀器市場飆升

通信和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步，以及電子設(shè)備的廣泛采用，讓模塊化儀器的特點(diǎn)發(fā)揮得淋漓盡致，模塊化儀器作為廣泛用于測試、監(jiān)控和自定義測量系統(tǒng)的設(shè)備，非常適合5G、雷達(dá)通信、衛(wèi)星通信、無線電和電視廣播以及IoT系統(tǒng)的測試和維護(hù)。預(yù)計(jì)到2028年之前，5G部署的投資將為模塊化儀器市場提供巨大的增長機(jī)會。5G的部署將支持許多應(yīng)用，如自動駕駛汽車、聯(lián)網(wǎng)汽車、IoT和各種最終用途應(yīng)用，這些新增的市場應(yīng)用都是模塊化設(shè)備最擅長的舞臺。對5G和未來6G技術(shù)的深入研究越來越復(fù)雜，軟硬件成本幾乎成幾何級數(shù)增長，因此能夠減少開發(fā)時(shí)間和硬件復(fù)雜性的模塊化儀器施展的空間越來越大。目前無論從原型搭建到原型驗(yàn)證，再到各種設(shè)備生產(chǎn)測試和網(wǎng)絡(luò)場測，模塊化幾乎成為測試方案的首選架構(gòu)。

除了移動通信外其他無線通信標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的使用以及窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）和移動物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（如藍(lán)牙低功耗（BLE）和LTE-M）的出現(xiàn)同樣會推動模塊化儀器市場的增長。對無線技術(shù)的需求增加是由無線通信行業(yè)的進(jìn)步所推動的，例如更高的移動性、智能設(shè)備的采用以及由于智能手機(jī)采用率的提高和網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的擴(kuò)大而導(dǎo)致的移動數(shù)據(jù)流量的增長，這些必然催生在無線設(shè)備初始開發(fā)階段對模塊化測試設(shè)備的需求，以及后期在各個(gè)應(yīng)用中測試的需求。

同時(shí)，模塊化儀器被智能手機(jī)制造商、網(wǎng)絡(luò)提供商、電子元件制造商等領(lǐng)域廣泛接受，帶動了在工業(yè)領(lǐng)域的快速擴(kuò)張。連接設(shè)備數(shù)量的增加導(dǎo)致在測試設(shè)備可行性方面的支出增加，從而推動了模塊化儀器的采用。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備數(shù)量的增加帶來的復(fù)雜度和擴(kuò)展性測試需求則為模塊化儀器的增長增加新的動力。例如，根據(jù)GSMA的數(shù)據(jù)，到2026年將有300億臺連接設(shè)備。這些IoT連接設(shè)備包括追蹤設(shè)備、車輛、公用事業(yè)儀表、消費(fèi)電子產(chǎn)品和可穿戴技術(shù)自動售貨機(jī)，以及智能手機(jī)和平板電腦。因此，上述設(shè)備的普及導(dǎo)致了對測試、檢查和驗(yàn)證智能產(chǎn)品和其他設(shè)備的日益增長的需求，以確保已部署設(shè)備的可靠性。

特別的，電子和半導(dǎo)體設(shè)備的廣泛采用推動了亞太地區(qū)眾多新制造工廠的建立。電子和半導(dǎo)體設(shè)備的不斷部署導(dǎo)致了設(shè)備復(fù)雜性和設(shè)計(jì)約束的增加，大量復(fù)雜的先進(jìn)生產(chǎn)線需要對設(shè)備的性能進(jìn)行測試、檢查和監(jiān)控，亞太地區(qū)的制造業(yè)采用模塊化儀器的訴求是最為迫切的。

航空航天與國防應(yīng)用的模塊化儀器需求預(yù)計(jì)將在未來四年內(nèi)實(shí)現(xiàn)約4.0%的復(fù)合年增長率（CAGR）。由于復(fù)雜的通信設(shè)備，模塊化儀器在航空航天和國防領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，這兩個(gè)行業(yè)正好是模塊化儀器最早進(jìn)入的行業(yè)，或者可以說正是這兩個(gè)行業(yè)的復(fù)雜多變的測試需求，催生了模塊化結(jié)構(gòu)。在航空航天和國防行業(yè)，模塊化儀器被用于機(jī)器視覺系統(tǒng)、自動測試設(shè)備、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀和信號發(fā)生器等。因此，這些儀器通過檢查各種子系統(tǒng)、組件和系統(tǒng)，確保通信、跟蹤和檢測的最終使用設(shè)備的安全性和可靠性。此外，在航空航天和國防行業(yè)中采用模塊化儀器的主要原因是其特性，如低功耗和最終使用設(shè)備的快速測量。

標(biāo)準(zhǔn)總線模塊化儀器領(lǐng)漲

雖然說標(biāo)準(zhǔn)化總線模塊儀器所占的比例在模塊化儀器營收占比中并不高，但卻是增長最為迅速的一個(gè)行業(yè)。據(jù)QYResearch調(diào)研團(tuán)隊(duì)最新報(bào)告“全球標(biāo)準(zhǔn)總線模塊化儀器市場報(bào)告2023-2029”顯示，預(yù)計(jì)2029年全球標(biāo)準(zhǔn)總線模塊化儀器市場規(guī)模將達(dá)到184.8億美元，未來幾年年復(fù)合增長率CAGR為9.5%。

從收入來看，PXI總線儀器在2019年占據(jù)了市場的主導(dǎo)地位，收入份額達(dá)到78.9%。PXI平臺提供了許多優(yōu)勢，如改進(jìn)的性能、主流的軟件模型和降低成本。因此，由于這些優(yōu)勢，PXI平臺已被眾多最終用戶廣泛采用。此外，PXI平臺使用戶能夠?qū)鹘y(tǒng)測量能力與基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的模塊化架構(gòu)（如運(yùn)動控制、機(jī)器視覺和自動化）相結(jié)合。

PXI平臺不僅支持傳統(tǒng)測量儀器的集成，還能夠與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更高級的功能和更廣泛的應(yīng)用。從1997年由NI公司推向市場以來，PXI總線相關(guān)的模塊化儀器先是在PC產(chǎn)業(yè)的帶動下發(fā)展迅猛，從2002年開始則迎來完全革命性的獨(dú)立發(fā)展機(jī)遇。PXI技術(shù)基于模塊化設(shè)計(jì)，使用戶能夠根據(jù)需要靈活擴(kuò)展系統(tǒng)。這種可擴(kuò)展性允許用戶構(gòu)建定制的測試與測量解決方案，以滿足特定的應(yīng)用需求。例如，PXI系統(tǒng)可以集成運(yùn)動控制、機(jī)器視覺和自動化等現(xiàn)代計(jì)算機(jī)模塊，為用戶提供更強(qiáng)大的測試與測量能力。另一方面，在帶來強(qiáng)大測試性能和高度靈活的擴(kuò)展性同時(shí)，PXI設(shè)備相比傳統(tǒng)臺式儀器在向低功耗和小尺寸方面同樣具有明顯的優(yōu)勢，堪稱在降低測試設(shè)備采購整體成本同時(shí)，還節(jié)約了尺寸和能耗。

隨著PXI標(biāo)準(zhǔn)不斷擴(kuò)展，其總線性能得到了顯著提升。PXI平臺提供更高的測量速度和數(shù)據(jù)處理能力，以滿足日益增長的科學(xué)和工業(yè)應(yīng)用需求。PXI技術(shù)的發(fā)展也推動了軟件與硬件的協(xié)同優(yōu)化。通過軟件定義硬件的方式，用戶能夠更靈活地配置和管理PXI系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的靈活性和可維護(hù)性。PXI技術(shù)正在向智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。通過集成智能傳感器和網(wǎng)絡(luò)接口，PXI系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析和故障診斷等智能功能，提高系統(tǒng)的可靠性和易用性。

雖然PXI技術(shù)現(xiàn)在成為模塊化總線測試設(shè)備的絕對領(lǐng)導(dǎo)者，但PXI技術(shù)發(fā)展也遇到一些現(xiàn)實(shí)問題。PXI技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化程度對于其廣泛應(yīng)用至關(guān)重要。然而，目前PXI技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)制定和兼容性方面仍存在一些問題，如不同廠商之間的產(chǎn)品兼容性、標(biāo)準(zhǔn)更新滯后等。這可能導(dǎo)致用戶在使用PXI系統(tǒng)時(shí)遇到一些障礙。隨著測試需求的日益復(fù)雜和多樣化，PXI技術(shù)面臨著如何持續(xù)提高測量速度、數(shù)據(jù)處理能力、系統(tǒng)可靠性和可擴(kuò)展性等技術(shù)挑戰(zhàn)。這要求PXI技術(shù)不斷創(chuàng)新，以滿足日益增長的測試需求，不過PCI技術(shù)的更新速度拖累了PXIe在某些特殊應(yīng)用領(lǐng)域的高性能表現(xiàn)。

目前在速度方面相比PXI擁有一定優(yōu)勢的是AXIe技術(shù)，這是是德科技（當(dāng)時(shí)是安捷倫）主推的一個(gè)更昂貴但更高性能的總線。AXIe細(xì)分市場預(yù)計(jì)在預(yù)測期內(nèi)將以超過6.5%的年復(fù)合增長率（CAGR）擴(kuò)張。AXIe的特性包括觸發(fā)、定時(shí)和模塊間數(shù)據(jù)傳輸，這對于實(shí)現(xiàn)高性能模塊化儀器系統(tǒng)至關(guān)重要。此外，AXIe還包括LAN和PCIe接口，可以作為虛擬PXI儀器。由于AXIe平臺的上述優(yōu)勢和靈活性，預(yù)計(jì)將在預(yù)測期內(nèi)推動該細(xì)分市場的增長。