2025年10月，萬(wàn)里眼發(fā)布了全球第二名、國(guó)內(nèi)首款90GHz帶寬實(shí)時(shí)示波器。
（萬(wàn)里眼發(fā)布90GHz超高速實(shí)時(shí)示波器，圖片來(lái)源：萬(wàn)里眼）
這一突破意味著：我們終于在超高頻測(cè)試儀器領(lǐng)域沖破封鎖、進(jìn)入世界頂尖梯隊(duì)。但問(wèn)題也隨之而來(lái)：
工作中1GHz帶寬的示波器都足夠用了，90GHz帶寬究竟能做什么？
而200GS/s的采樣率，又是如何實(shí)現(xiàn)的？
我們離世界第一的Keysight UXR，還有多遠(yuǎn)？
今天，就讓我們一次講清楚：為什么這臺(tái)示波器堪稱(chēng)“國(guó)產(chǎn)儀器的登頂之作”。
萬(wàn)里眼發(fā)布會(huì)上提到：7nm以下制程的AI芯片，高速接口速率已達(dá)到112Gbps，需要帶寬超過(guò)60GHz 的示波器來(lái)測(cè)試。
換算一下就明白了—PAM4調(diào)制下符號(hào)率為56Gbd，每個(gè)符號(hào)時(shí)長(zhǎng)17.9ps，其中上升沿僅4.5ps。根據(jù)公式BW=0.35 / t，得到帶寬需求約78GHz。
也就是說(shuō)，如果沒(méi)有90GHz 級(jí)示波器，我們連7nm芯片的接口波形都無(wú)法完整觀測(cè)。這不僅是科研測(cè)試問(wèn)題，更是產(chǎn)業(yè)鏈安全問(wèn)題。
90GHz帶寬的國(guó)產(chǎn)化，意味著核心工藝研發(fā)不再被掣肘。
2. 物理極限｜為什么“帶寬”才是最大亮點(diǎn)？
在高頻信號(hào)傳輸中，功率會(huì)因電阻、電導(dǎo)和介質(zhì)損耗而急劇衰減。傳播常數(shù) γ = α + jβ = √[(R + jωL)(G + jωC)]，頻率越高，R、G、ω都隨之增大，信號(hào)衰減成倍放大。再加上“皮膚效應(yīng)”讓高頻電流只在導(dǎo)體表面流動(dòng)—1GHz信號(hào)皮膚深度約2μm，而90GHz僅0.2μm，路徑變窄百倍，電阻自然劇增。
解決辦法？—磷化銦 （InP） 工藝。這種材料讓電子遷移率高、電阻低、介質(zhì)損耗小，還能降低熱噪聲。這意味著同樣的衰減條件下，InP可以支撐更高頻率信號(hào)傳輸。
材料突破=帶寬突破，
200GS/s采樣率意味著：每個(gè)采樣間隔只有5ps—在這段時(shí)間里，光只能走1.5mm。傳統(tǒng)逐次逼近ADC根本做不到。
于是萬(wàn)里眼采用了“分而治之”的架構(gòu)：
一級(jí)并行： 把200GS/s拆成4個(gè)50GS/s ADC交織工作；
二級(jí)并行： 每個(gè)50GS/s ADC再拆分為128個(gè)390.625MS/s子 ADC；
通過(guò)精密時(shí)序控制，實(shí)現(xiàn)整體200GS/s采樣率。
這就像把5ps的難題分成了無(wú)數(shù)個(gè)2.56μs的小任務(wù)。
核心在于前端的高速采樣保持器（Sample-and-Hold），它能瞬間“凍結(jié)”90GHz信號(hào)，為后端ADC贏得時(shí)間。
這一技術(shù)同樣基于InP工藝。更重要的是—這些ADC已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。這意味著，我們終于掌握了GHz級(jí)采樣鏈的完整閉環(huán)。
那么，世界第一的示波器是什么水平？答案是美國(guó)是德科技Keysight UXR。
它在2018年發(fā)布，擁有：
帶寬110GHz
采樣率256GS/s
分辨率10bit
UXR采用兩級(jí)InP采樣保持架構(gòu)：先把110GHz信號(hào)拆成4路32GHz，再次拆為16路8GHz，最后輸入4個(gè)64GS/s硅基ADC并時(shí)域交織。
整個(gè)系統(tǒng)從射頻前端到ADC，再到DSP，全部為定制芯片。
其 DSP 每秒需實(shí)時(shí)處理 128 GB 數(shù)據(jù)量，這在 2013 年尚無(wú)現(xiàn)成芯片可實(shí)現(xiàn)，于是 Keysight 自研 DSP 芯片解決。
正因如此，這款示波器售價(jià)高達(dá)150萬(wàn)美元。
而萬(wàn)里眼示波器雖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，但在ADC與FPGA層面已高度國(guó)產(chǎn)化，能以商業(yè)化元件完成90 GHz觀測(cè)，已屬全球頂尖。
差距存在，但路徑正確。
總結(jié)｜從“追趕者”到“定義者”
短短幾年，中國(guó)團(tuán)隊(duì)完成了從1GHz到90GHz的跨越。這不僅僅是一臺(tái)儀器的性能突破，更是一條完整產(chǎn)業(yè)鏈的自立。材料、制程、架構(gòu)、算法—每一步都在重塑我們的工程能力。
未來(lái)，當(dāng)我們能在InP芯片、ADC架構(gòu)和DSP算法上進(jìn)一步創(chuàng)新，下一臺(tái)“世界第一”的超高頻示波器，或許就將誕生在中國(guó)。
