2007年測試測量儀器業(yè)回顧

四種總線各顯千秋

　　測試測量業(yè)已經擁有兩種IEEE總線標準，即IEEE488（GPIB）和IEEE1515（VXI），還有兩種工業(yè)標準，即PXI和LXI。當前四種總線并存，各有特點、各有用戶。GPIB是HP公司在1970年代初獨自開發(fā)的臺面儀器總線，至今三十多年仍在應用。到了1985年，TEK等公司推出模塊儀器使用的VXI總線，當時業(yè)界開始議論到有關GPIB總線的前途，根據(jù)通用測量儀器的平均壽命二十年來推算，GPIB總線開始進入衰減期。事實上GPIB總線并未受到VXI總線的強烈沖擊，因為模塊儀器總線需要在機箱的背板上實現(xiàn)，對于分立的臺面儀器并不適用。隨后，1997年再由NI公司開發(fā)成功PXI總線，它簡化和提高了VXI總線的性能，目的是取代VXI總線。顯然，同樣具有模塊儀器總線特點的PXI總線取得不錯的成績，但直至2007年PXI的銷售額才超過VXI。VXI和PXI總線近年的全球市場變化如表1所示，可見VXI總線推出二十年了才開始進入衰減期，壽命還要延續(xù)十年左右。此時PXI總線將持續(xù)增長，預期2010年的全球銷售額將比2006年增加一倍，達到5.2億美元。過去VXI總線曾獲得最高3.5億美元的全球銷售額，預期今年PXI總線將以3.6億美元超過VXI總線全球市場的最高點。2005年，Agilent科技和VXI科技共同倡議成立LXI總線聯(lián)合體，推出基于局域網的儀器總線。LXI總線1.0版本吸取前述三種總線的優(yōu)點，以局域網為載體加上IEEE1588協(xié)議的精密同步定時功能，目標是替代GPIB總線，并且構建成既適用臺面亦適用模塊式測量儀器的新一代總線標準。LXI總線市場發(fā)展迅速，2007年底全球銷售額超過2億美元，可謂先聲奪人。相比先前推出的三種總線要用五年至八年才能達到年銷售額2億美元來說，LXI總線將占有更大的市場份額，發(fā)揮更大的作用。

　　如果深入剖析GPIB總線和VXI總線具有異常的壽命，以及LXI總線市場快速增長的原因，不難發(fā)現(xiàn)國防、航天應用起著主導作用。以美國為例，光是發(fā)動伊拉克戰(zhàn)爭四年多即消耗掉4500億美元，大量電子裝備需要維護、擴充、更新、升級。對于年產值不到20億美元的通用測量儀器市場，或者再擴大到包括集成電路自動測試設備的200多億美元的廣義測量儀器市場的發(fā)展，美國國防航天電子應用的大量研發(fā)和采購的支撐和投入是極為重要的。以2007年美國國防部預算4393億美元來說，電子、光電子和信息技術的預算約占15%，總額達到650億美元。其中空軍占110.6億美元，陸軍42.7億美元，海軍17.5億美元，國防部機構41.2億美元，高級研究計劃局32.9億美元，導彈防御局32億美元等尖端項目的支出，約270億美元，其他約400億美元是電子含量較大的各種電子裝備的采購支出。

　　眾所周知，VXI模塊儀器總線最早是為滿足美國空軍對電子測量系統(tǒng)的高可靠性、機動性、維護性、互換性的嚴格要求而開發(fā)的。美國空軍是VXI儀器最大的用戶，Agilent、TEK、NI是最重要的供應商。但是在2000年后隨著PXI總線的推出，以及電子儀器供應商對產品的重新定位，VXI儀器市場呈現(xiàn)收縮。首先Agilent公司出售VXI產品線，TEK公司宣布不再生產VXI儀器，NI公司亦不再開發(fā)和供應VXI總線控制器，Racal儀器公司被并購，使得VXI總線聯(lián)合體名存實亡。VXI儀器的開發(fā)和供應主要落在以VXI科技公司為首的十多家中小型測試測量儀器公司肩上，它們具有生產PC插卡儀器和模塊儀器的經驗，靈活機動地填補大型測試測量儀器公司退出VXI儀器市場所留下的空缺，為延長VXI儀器的壽命作出貢獻。停頓一段時間后，2007年VXI總線聯(lián)合體恢復活動，主要從事技術交流和產品推介。據(jù)最新資料介紹，當前有3萬臺/套VXI儀器在運作，大型電子儀器商的VXI產品線已經轉移到中小型企業(yè)。由于VXI儀器具有很高可信度，經過十多年的考驗，現(xiàn)在舊型號可繼續(xù)供應，停產型號可重新設計和提高性能，保證原來在國防、航天、高可靠應用的VXI儀器正常運作，延長壽命。中小型電子儀器商運轉靈活，共享2億美元的VXI市場，同時為美國國防部節(jié)省開支，實現(xiàn)雙方共贏。

　　PXI系統(tǒng)聯(lián)盟在推動PXI儀器方面成績顯著，目前有60多家測試測量儀器商加盟，供應1400種產品，每月新產品就有十多種。最初設定的代替VXI中小測量系統(tǒng)的目標已經實現(xiàn)，但是應用頻率主要集中在6GHz以下。為了擴展更高頻率，提高傳輸速度，構建更大型測量系統(tǒng)，PXI系統(tǒng)聯(lián)盟采取擴大模塊和機箱尺寸，增加供電功率，保持原有PCI總線的基礎上采用傳輸速度高得多的PCIExpress總線，將PXI儀器提升為PXIExpress儀器。這樣一來，構建大型測量系統(tǒng)和進入6GHz以上頻段擁有了可靠的平臺，PXI儀器將實現(xiàn)大中小型并舉。此外，PXI系統(tǒng)聯(lián)盟在2007年增添的成員中包括Agilent公司，Agilent在2006年底并購了PXIT和Acqicis兩家專長生產PXI儀器的公司，正式向PXI儀器市場進軍，同時也加強了PXI系統(tǒng)聯(lián)盟的實力。

混合總線系統(tǒng)獲得共識

　　測試測量業(yè)的四種儀器總線，代表測試測量儀器的不斷進步，推動各類儀器的發(fā)展。過去曾有一種見解，認為新出現(xiàn)的總線會很快代替舊的總線，舊總線很快消失。事實證明，這種見解具有片面性，各種開放式儀器總線各有特點，適應不同的用戶群，壽命往往超過二十年。在這種情況下，混合系統(tǒng)的概念占了上風，“百花齊放”比“一枝獨秀”更為可取。測試測量儀器公司各自對不同的儀器總線有所側重，如果PXI總線強調機箱內各模塊之間具有極短的同步時間，看不到LXI總線實現(xiàn)全球軟件同步的方便性，這種對比顯然是不全面的。因為大部分電子測量儀器之間，并不需要PXI總線那樣小于1ns的嚴格同步，許多儀器本身的響應時間往往是ms級甚至ms級，只有少量數(shù)字電路需要ns級時間同步。LXI儀器主要代替使用多年GPIB臺面儀器，它的100ns軟件同步時間完全適用于大量臺面儀器，在成本方面又比PXI儀器便宜。相反地，用PXI儀器代替GPIB臺面儀器會出現(xiàn)資源過剩，增加成本。

　　根據(jù)表1可知，VXI和PXI的全球市場在2007年分別是2.3億美元和2.8億美元，從LXI總線聯(lián)合體發(fā)表的LXI全球市場是2億美元，三種總線儀器總銷售額為7.1億美元。相對測試測量儀器市場2007年的總銷售額20億美元來說，VXI、PXI和LXI儀器總共占三分之一，余下還有13億美元屬其它總線儀器和GPIB儀器市場，GPIB儀器仍保持10億美元的銷售額。據(jù)此再估計2010年全球形勢，相對測試測量儀器市場的25億美元預測值，VXI和PXI分別是2.1億美元和5.2億美元，其余17.7億美元屬GPIB、LXI和其他總線儀器分享。由于沒有獲得LXI儀器的預測值，這里假定5至6億美元，亦即GPIB儀器還有8至9億美元的銷售額。換句話說，到2010年PXI儀器和LXI儀器的市場都上升，銷售額不相上下，GPIB儀器和VXI儀器銷售額趨于下降，而且GPIB儀器仍占測試測量儀器市場的首位。再從四種總線儀器的產品型號來看，2007年GPIB有5000種，PXI有1500種，VXI有400種，LXI只有300多種。由此得知、GPIB的產品在數(shù)量亦超過其他三種總線產品的總和，無論從銷售額還是產品數(shù)量來考量，其影響都不容忽視。

　　2007年測試測量業(yè)獲得了推廣混合總線測量系統(tǒng)的共識，四種儀器開放式總線的供應商除了推介自身特點外，都同時提出混合系統(tǒng)的解決方案。在這方面Agilent的表述比較早，推介LXI總線時重視發(fā)揮其他總線儀器的作用，較早提出開放結構的測量系統(tǒng)。Agilent的開放結構方案實際上就是混合系統(tǒng)，它的儀器都安裝有LAN/USB/GPIB總線，通過LAN局域網直接連接LXI儀器，借助GPIB/LAN網關或轉換器連接GPIB儀器，利用O槽插卡或控制器的LAN總線等硬件組成開放結構，軟件通過虛擬儀器接口（IVI）驅動器或通行的LabVIEW驅動器實現(xiàn)各種常用語言的編程。Agilent公司還開發(fā)了執(zhí)行IEEE1588精密定時協(xié)議的LXI同步觸發(fā)器模塊，將傳統(tǒng)的GPIB儀器變換成具有B級LXI儀器的時間同步功能，使非LXI總線儀器能夠在分布的開放系統(tǒng)中發(fā)揮更大作用。相應地，NI公司亦開發(fā)了執(zhí)行IEEE1588協(xié)議的定時控制器PXI插卡，提高PXI儀器的遠程同步定時能力。VXI科技公司推出VXI/LXI轉換插卡，便于VXI儀器接入LXI儀器系統(tǒng)。LXI標準的1.1最新版本還單獨增加混合系統(tǒng)章節(jié)，闡述混合系統(tǒng)的硬件和軟件的構建。這些舉措表明，測試測量業(yè)開始接受混合儀器系統(tǒng)的概念，承認每種開放總線各有特長，兼容并蓄、取長補短，各盡所能才能興旺發(fā)展，對測量儀器供應商和用戶都有好處，真正實現(xiàn)共贏。

并購中的輸家和贏家

　　在2007年測試測量業(yè)并購案例中，以TEK公司被Danaher公司動用28億美元并購成功的消息令業(yè)界和用戶最引起震動。因為TEK是業(yè)界位居第二的測試測量儀器供應商，在電子示波器銷售市場方面更是首屈一指，各類儀器的年銷售額近年都在10億美元以上，而且TEK公司是具有六十多年歷史的電子儀器供應商，相對美國立國二百多年來說，TEK作為“百年”老店突然被并購，倍受業(yè)界和用戶的關心。關心重點是TEK被并購后的走向和對測試測量業(yè)，特別是電子示波器發(fā)展的影響。由于收購方具有電子儀表、醫(yī)療技術、工業(yè)技術的背境，先前已并購Fluke公司的儀器部門，TEK加上Fluke合并重組，TEK的傳統(tǒng)和技術力量必然會繼續(xù)得到發(fā)展，不必杞人憂天。獲得資金注入的運營有困難的高科技公司，經過重組和選定攻關目標后，往往能夠擺脫困境而得到重生，這是符合市場競爭規(guī)律的。