FPGA優(yōu)勢、應(yīng)用領(lǐng)域及國產(chǎn)替代需求如何？

FPGA 是一種集成電路芯片，最大特點(diǎn)是現(xiàn)場可編程性。

1.FPGA 最大特點(diǎn)是現(xiàn)場可編程性

FPGA 于 1985 年由賽靈思創(chuàng) 始人之一 Ross Freeman 發(fā)明，并在現(xiàn)有的可編程器件（如 PAL、GAL、CPLD 等）的基礎(chǔ) 上進(jìn)一步發(fā)展而來。FPGA 主要由可編程 I/O 單元、可編程邏輯單元、可編程布線資源等組成。作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路，F(xiàn)PGA 可以根據(jù)使用者的需求 通過配套 EDA 軟件多次重復(fù)編程配置以實(shí)現(xiàn)特定功能。

FPGA 具備靈活性高、上市時(shí)間短和應(yīng)用開發(fā)成本低等優(yōu)勢，地位顯著提升。1) 靈活 性高：FPGA 可以通過編程執(zhí)行 ASIC 能夠執(zhí)行的任何邏輯功能，即隨時(shí)改變芯片功能，在 技術(shù)還未成熟的階段，這種特性能夠降低產(chǎn)品的成本與風(fēng)險(xiǎn)。2)上市時(shí)間短：FPGA 是專 用電路中開發(fā)周期最短、應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)最低的器件之一，對 FPGA 編程后即可直接使用，無須 經(jīng)歷三個(gè)月至一年的芯片流片周期，為企業(yè)縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。3) 應(yīng)用開發(fā)成本低：相 較 ASIC 方案，F(xiàn)PGA 方案幾乎沒有固定成本，在使用量小時(shí)采用 FPGA 方案無須一次性支 付幾百萬美元的流片成本，同時(shí)也不用承擔(dān)流片失敗的風(fēng)險(xiǎn)。地位提升： FPGA 芯片早期 在部分應(yīng)用場景是 ASIC 芯片的批量替代品，近年來隨微軟等頭部互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心規(guī) 模擴(kuò)大，F(xiàn)PGA 芯片應(yīng)用范圍持續(xù)擴(kuò)大。

2.通信和工業(yè)是國內(nèi) FPGA 主要應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 FPGA 應(yīng)用場景廣泛，市場空間廣闊。

FPGA 應(yīng)用場景廣泛，市場空間廣闊。因?yàn)楦哽`活性、應(yīng)用開發(fā)成本低和上市時(shí)間短 等優(yōu)勢，F(xiàn)PGA 芯片在網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制、數(shù)據(jù)中心、汽車、消費(fèi)電子和人工智能等領(lǐng) 域有廣泛的應(yīng)用場景。根據(jù) Frost&Sullivan 數(shù)據(jù)，2022 年全球 FPGA 市場規(guī)模為 79.4 億美元，2025 年將達(dá)到 125.8 億美元，CAGR 為 16.6%；2022 年中國 FPGA 市場規(guī)模為 208.8 億元，目前占到全球市場比重約 37%，2025 年將達(dá)到 332.2 億元，CAGR 為 16.7%。

2.2 國內(nèi)市場主要集中在通信和工業(yè)，以中低端制程和低邏輯單元容量為主

通信和工業(yè)是 FPGA 在中國的主要應(yīng)用領(lǐng)域。FPGA 芯片在下游應(yīng)用領(lǐng)域非常豐富， 包括工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子、數(shù)據(jù)中心、汽車電子、人工智能等領(lǐng)域，其中通信 和工業(yè)是在中國市場的主要應(yīng)用領(lǐng)域。1）通信：根據(jù) Frost&Sullivan 數(shù)據(jù)，2022 年 FPGA 芯片在中國通信領(lǐng)域的市場規(guī)模為 86.7 億元，2025 年將達(dá)到 140.4 億元，CAGR 為 17.4%。 2）工業(yè)：根據(jù) Frost&Sullivan 數(shù)據(jù)，2022 年 FPGA 芯片在中國通信領(lǐng)域的市場規(guī) 模為 65.2 億元，2025 年將達(dá)到 100.8 億元，CAGR 為 15.6%。

國內(nèi) FPGA 市場以 28nm-90nm 制程和 100K 以下邏輯單元容量為主。1）按制程拆 分：目前 28nm-90nm 制程區(qū)間內(nèi)的 FPGA 芯片由于較高性價(jià)比和較高良品率占據(jù)了市場的 主要地位。根據(jù) Frost&Sullivan 數(shù)據(jù)，2019 年中國 FPGA 市場主要以 28nm-90nm 制程為 主，占比為 63.3%。隨著對更低功耗、更小面積和更高性能的需求增長，28nm 以下制程的 FPGA 芯片預(yù)計(jì)將快速發(fā)展。2）按邏輯單元拆分：目前 100K 以下邏輯單元的 FPGA 芯片 仍是市場需求量最大的部分，其次為 100K-500K 邏輯單元部分。根據(jù) Frost&Sullivan 數(shù)據(jù)，2019 年中國 FPGA 市場主要以小于 100K 和 100K-500K 的邏輯單元容量為主，占比分 別為 38.2%和 31.7%。

3. 國外三家廠商近乎壟斷，國產(chǎn)替代需求迫切

全球和中國的 FPGA 市場近乎被國外廠商壟斷，國產(chǎn)替代需求迫切。全球的 FPGA 市 場近乎被三大巨頭 Xilinx，Intel（Altera），Lattice 壟斷，根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)， 2021 年 CR3 在全球超過 90%；根據(jù) Frost&Sullivan 數(shù)據(jù)，2019 年海外三大廠商在中國市場 份額合計(jì)約 96%，預(yù)計(jì)至今外資占比仍較高。這些國外廠商在硬件設(shè)計(jì)和高端 EDA 軟件 設(shè)計(jì)方面擁有起步較早的先發(fā)優(yōu)勢，并通過近 9000 項(xiàng)專利打造了牢固的知識產(chǎn)權(quán)壁壘，形 成了強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈。集成電路行業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，是支撐國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn) 略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。目前國內(nèi)的 FPGA 廠商主要有復(fù)旦微電、紫光同創(chuàng)、安路科 技等廠商，相比之下中國市場的 FPGA 國產(chǎn)廠商份額較小，國產(chǎn)替代需求緊迫。

國內(nèi) FPGA 主要玩家以復(fù)旦微電、安路科技和紫光同創(chuàng)為主，最高產(chǎn)品制程均達(dá) 28nm 及以上，主力銷售產(chǎn)品集中在更低制程。復(fù)旦微電成立時(shí)間最早，各家技術(shù)儲備不 同，發(fā)展路徑和目標(biāo)市場也不同。如紫光同創(chuàng)是國內(nèi)唯一一家覆蓋高端、中端、低端等多 層次 FPGA 市場應(yīng)用需求的廠商，產(chǎn)品覆蓋通信網(wǎng)絡(luò)、信息安全、人工智能、數(shù)據(jù)中心、 工業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域；智多星擁有 28nmFPGA 產(chǎn)品 Seal5000 系列，還擁有國內(nèi)最早從綜合 到布局布線全流程自主開發(fā)的 FPGA 軟件海麒 HqFpga。國產(chǎn)廠商最高產(chǎn)品制程均達(dá) 28nm 及以上，主力銷售產(chǎn)品集中在更低制程。

政策大力支持 FPGA 芯片產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化。集成電路行業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，是支撐 一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展程度是一個(gè)國家科技發(fā)展水平 的核心指標(biāo)之一。FPGA 芯片產(chǎn)業(yè)是其中一個(gè)重要的子產(chǎn)業(yè)，持續(xù)獲得政策高度支持。