AI服务器内部数据传输速率持续提升,GPU、交换芯片、PCB、连接器与高速铜缆之间的信号交互愈发频繁。低速场景下,微小的信号损耗、制造偏差影响有限;当速率提升至112G、224G后,各类误差会被放大,引发信号衰减、反射、线路串扰等问题,高速互联性能必须依靠专业设备实测验证,矢量网络分析仪(VNA)正是承担这项检测任务的核心仪器。
VNA的工作原理,是向PCB、连接器、线缆等被测器件发射不同频率信号,测量信号传输后的变化,统计信号通过率、反射量、损耗与相位偏移。工程师依托测得的S参数,定位链路故障,判断问题源于线路损耗、阻抗不匹配或是通道串扰。东吴证券研报指出,AI服务器升级带动VNA出现三大变化:测试频率抬升、测试端口与项目增多、设备从研发实验室走向PCB、连接器、高速铜缆生产线。
首先是测试频率持续走高。112GPAM4对应56Gbaud符号率,奈奎斯特频率28GHz,实测通常选用40–67GHzVNA;224GPAM4符号率达到112Gbaud,奈奎斯特频率56GHz,VNA需要升级至67–120GHz;下一代448GPAM4,测试频率将达到110–170GHz。频率越高,设备造价越高。112G配套VNA单套200–300万元,224G版本300–450万元,448G高频系统可达500万元。高频设备对内部信号源、射频芯片、混频器与校准系统的稳定性、精度要求严苛,研发制造难度显著增加。PCB板材介电特性、铜箔粗糙度、走线与过孔的微小瑕疵,在高速场景下都会造成明显信号损耗,依靠VNA才能检出这类隐性缺陷。
其次,单条链路测试复杂度大幅提升。高速传输普遍采用差分信号,依靠P、N双线传输数据,抗干扰能力更强,但测试需同时监测双线传输质量、相互干扰与模式转换,一组差分信号需要4个测试端口,VNA由传统2端口向4端口演进。高速铜缆内部集成多条独立通道,不仅每条通道都要检测,还需要评估相邻通道串扰,8端口、16端口VNA或搭配开关矩阵成为标配。开关矩阵可自动切换线路,省去人工反复插拔。以8Lane高速线缆为例,速率升级后传统设备全套测试时间会从1天拉长至近一周,无法适配产线,因此客户采购时,除高频主机外,还需要多端口模块、开关矩阵与自动化测试软件。
第三,VNA开始落地生产产线。过去VNA多用于样品研发验证,量产阶段一般不做全检。进入112G/224G时代,PCB板材、铜箔、蚀刻、压合、过孔等生产参数的小幅波动,都会破坏高速信号质量。如今PCB开展抽样监控,连接器、高速铜缆更适合自动化全检,搭配测试治具,设备可自动完成测试与判定。PCIex8线缆全套测试涉及64个端口、256组四端口测量,人工测试耗时数小时,接入开关矩阵后仅需几分钟,部分海外线缆产品已经实现出厂100%检测。
东吴证券测算,全球VNA市场规模将由2025年52亿元增长至2028年181亿元。增长一方面来自224G高速互联带来的高频、多端口设备采购;另一方面是应用场景扩张,PCB、连接器、服务器厂商新增采购,测试场景由研发延伸到量产。当前67GHz以上高端市场由海外厂商主导,是德科技、罗德与施瓦茨、安立、NI合计占据约七成份额,高端设备交付周期长达一年以上。国内厂商加速追赶,电科思仪最高可达120GHz,鼎阳科技产品覆盖67GHz并支持扩频,普源精电最高26.5GHz,优利德量产机型最高9GHz。高频VNA需要射频硬件、芯片、系统设计与校准软件协同突破,技术壁垒较高。
矢量网络分析仪行业产业链解析
矢量网络分析仪(VNA)产业链分为上游核心元器件、中游整机研发制造、下游应用三大环节。上游以射频MMIC芯片、高速FPGA、ADC/DAC、精密微波连接器、计量级校准件与精密结构件为主,高频毫米波芯片、高端校准件是行业核心技术壁垒,国内中低频器件逐步实现自主配套,高端毫米波元器件仍存在对外依赖。中游为整机厂商,承担硬件集成、射频测量算法、校准软件开发与系统调试,海外龙头长期主导高端市场,国内电科思仪、鼎阳科技、普源精电等厂商持续突破,推进国产替代。下游应用覆盖通信、半导体、航空航天、科研院所,AI算力带动高速PCB、先进封装、高速连接器测试需求,成为行业增长核心驱动力,设备用于检测信号阻抗、衰减、串扰等射频参数,支撑高速互连产品研发与产线质检,同时下游客户对测量精度、多端口、毫米波频段的需求持续抬升,反向推动上游器件与中游整机技术迭代。
矢量网络分析仪行业未来发展趋势
矢量网络分析仪行业将伴随AI服务器、高速互联与毫米波通信发展持续演进,整体呈现高频化、多端口、智能化、产线化与国产替代并行的趋势。随着800G向1.6T、3.2T光互联迭代,高速PCB、连接器与封装的信号完整性测试需求提升,仪器测试频段持续向67GHz、110GHz及以上毫米波区间拓展,多端口机型需求增加,单机价值抬升。应用场景从实验室研发验证逐步延伸至产线质控,测试模式由抽检转向全检,带动自动化测试系统需求增长,配套夹具、校准件与去嵌算法的重要性同步提高。AI算法将融入测量流程,实现自动校准、误差补偿与数据智能分析,提升测试效率。全球高端市场仍由海外龙头主导,在供应链安全驱动下,国内厂商加速突破中高端产品,沿着中低端普及、高端逐步攻坚的路径推进,在通信、半导体、航天等领域持续实现替代,但超高频、高精度产品仍存在技术壁垒,行业竞争聚焦核心射频芯片、稳定测量算法与长期客户认证能力。
国产厂商成长空间打开
华泰证券认为,AI算力建设带动数据中心800G向1.6T迭代,高速连接器、高端PCB、高速线缆对信号完整性测试要求持续抬升,拉动矢量网络分析仪需求;测试场景向更高频率、更多端口、自动化产线测试转型,带动VNA量价齐升。国内厂商依托射频微波技术积累持续迭代产品,在下游需求扩容与供应链自主可控背景下,国产厂商成长空间打开,建议关注具备高频VNA产品能力的电子测量仪器企业。
东吴证券认为,高速互联进入224G时代,信号速率提升推高介质损耗、信号失真问题,对应的VNA测试频率提升至67GHz、110GHz级别,高端机型单价显著抬升,同时产线由抽检转为全检,设备需求量价齐升。全球VNA高端市场由是德科技、罗德与施瓦茨、安立、NI占据约七成份额,高端机型交付周期拉长,叠加国内供应链安全诉求,国产厂商迎来替代窗口期;国内厂商形成分层布局,电科思仪可覆盖120GHz,鼎阳科技、普源精电、创远信科、优利德、坤恒顺维分别在不同频段推进产品落地,重点关注已实现高频机型量产与客户送样验证标的。
矢量网络分析仪行业重点公司
东方中科(002819)
公司是国内引入测试仪器科技租赁业务的先行者之一,是国内少数能够全面提供仪器销售、租赁、系统集成及相关技术服务的综合服务商。公司创立的“业务+产品+服务”综合服务模式已经成为行业内领先的商业模式。在业务的不断扩大发展中,公司一直十分重视品牌价值的培养,在企业信誉、业务能力、客户服务、公司发展和行业责任方面都有着较高的声誉。
坤恒顺维(688283)
公司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。
688***
公司是一家研发驱动型的高新技术企业,设立以来一直专注于通用电子测试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试测量仪器研发、生产和销售能力,为国内通用电子测试测量仪器中高端产品实现国产化和进口替代提供支持力量。
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公司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,公司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。
68***8
公司是亚洲知名且规模较大的仪器仪表公司之一,致力于测试测量仪器仪表的研发、生产和销售,主要产品包括电子电工测试仪表、温度及环境测试仪表、电力及高压测试仪表、测绘测量仪表和测试仪器等,公司产品广泛应用于电子、家用电器、机电设备、节能环保、轨道交通、汽车制造、冷暖通、建筑工程、电力建设及维护、高等教育和科学研究等应用场景。
作者:于晓明 执业证书编号:A0680622030012
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