2023年中國FPGA行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析及發(fā)展趨勢

• 李基錦 2023年12月25日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 438 22
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FPGA芯片由于其具有高度靈活、可擴(kuò)展的特點(diǎn)，可以以較低成本實(shí)現(xiàn)算法的迭代，能夠較好地實(shí)現(xiàn)新場景的運(yùn)算、控制和升級功能，在芯片領(lǐng)域內(nèi)素有“萬能芯片”之稱。

FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)是一種可通過重新編程來實(shí)現(xiàn)用戶所需邏輯電路的半導(dǎo)體器件。和專用集成電路相比，F(xiàn)PGA是基于查找表結(jié)構(gòu)的邏輯門電路，具有硬件可重構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)，其數(shù)字電路可以通過編程的方式在芯片出廠后重新構(gòu)造，具有設(shè)計周期快、開發(fā)成本低的優(yōu)勢。FPGA在未編程狀態(tài)下可以看作是一種集成了大量原始邏輯資源的標(biāo)準(zhǔn)器件，用戶根據(jù)需求選定器件，對電路進(jìn)行設(shè)計，無須花費(fèi)高額流片費(fèi)用即可實(shí)現(xiàn)定制電路的需求。FPGA芯片由可編程的邏輯單元(LC)、輸入輸出單元(IO)與開關(guān)連線陣列(SB)三個部分組成。

中國FPGA行業(yè)相關(guān)政策

半導(dǎo)體及集成電路行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)支柱性行業(yè)之一，是支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。大力發(fā)展我國半導(dǎo)體及集成電路相關(guān)產(chǎn)業(yè)，也是我國成為世界制造強(qiáng)國的必由之路。為了充分發(fā)揮國內(nèi)市場優(yōu)勢，營造良好發(fā)展環(huán)境，激發(fā)企業(yè)活力和創(chuàng)造力，帶動產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同可持續(xù)發(fā)展，加快追趕和超越的步伐，努力實(shí)現(xiàn)集成電路產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展，我國各級政府紛紛出臺了一系列FPGA支持性產(chǎn)業(yè)政策。

中國FPGA行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

FPGA產(chǎn)業(yè)包括底層算法設(shè)計企業(yè)、晶圓代工廠、專用材料及設(shè)備供應(yīng)商等上游企業(yè)，F(xiàn)PGA芯片制造商、封測廠商等中游企業(yè)以及視覺工業(yè)廠商、汽車廠商、通信服務(wù)供應(yīng)商、云端數(shù)據(jù)中心等下游企業(yè)。整條產(chǎn)業(yè)鏈較為復(fù)雜，IBM、臺積電、Intel、華為、騰訊等國內(nèi)外知名企業(yè)均參與其中。其中產(chǎn)業(yè)鏈中游龍頭FPGA企業(yè)在全球市場占據(jù)壟斷地位，且對上游軟硬件供應(yīng)商和下游客戶企業(yè)議價能力較強(qiáng)。

從下游應(yīng)用市場來看，通信和工業(yè)市場份額位居FPGA芯片一二位，同時通信市場份額有望持續(xù)提升，而工業(yè)市場則呈小幅下降趨勢。FPGA作為重要的計算芯片，服務(wù)器中將其應(yīng)用于后端的通信板卡，同時，F(xiàn)PGA是電力、交通領(lǐng)域重要的通信部件，在銀行系統(tǒng)中應(yīng)用于企業(yè)級交換機(jī)路由器，在云計算中也起到運(yùn)算加速作用。消費(fèi)電子預(yù)計將是FPGA芯片份額最小的下游市場，主要是因?yàn)镕PGA雖然以其靈活性適宜于消費(fèi)電子快速迭代的節(jié)奏，但在具有顯著規(guī)模效應(yīng)的消費(fèi)電子市場，F(xiàn)PGA相比ASIC的成本劣勢明顯。因此從生命周期來講，F(xiàn)PGA的應(yīng)用具有一定局限性。

FPGA行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

FPGA芯片具有靈活性高、應(yīng)用開發(fā)成本低、上市時間短等優(yōu)勢使其應(yīng)用場景覆蓋了包括工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子、數(shù)據(jù)中心、汽車電子、人工智能等廣泛的下游市場，據(jù)統(tǒng)計，截至2022年全球FPGA行業(yè)市場規(guī)模約為93.3億美元，從需求市場區(qū)域分布來看，亞太地區(qū)與北美地區(qū)是主要市場;未來，隨著全球新一代通信設(shè)備部署以及人工智能與自動駕駛技術(shù)等新興市場領(lǐng)域需求的不斷增長，F(xiàn)PGA市場規(guī)模預(yù)計將持續(xù)提高。

FPGA芯片由于其具有高度靈活、可擴(kuò)展的特點(diǎn)，可以以較低成本實(shí)現(xiàn)算法的迭代，能夠較好地實(shí)現(xiàn)新場景的運(yùn)算、控制和升級功能，在芯片領(lǐng)域內(nèi)素有“萬能芯片”之稱。

當(dāng)前，隨著汽車電子、數(shù)據(jù)中心、人工智能等技術(shù)的興起，F(xiàn)PGA芯片成為支持這些新場景應(yīng)用的優(yōu)先選擇。據(jù)統(tǒng)計，近年來全球FPGA需求量逐年增長，截至2022年全球FPGA需求量約為99736.1萬片，市場均價約為8.96美元/片。

近年來隨著國內(nèi)工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子、數(shù)據(jù)中心、人工智能等新一代信息技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，中國FPGA芯片市場規(guī)模持續(xù)上升，半導(dǎo)體行業(yè)芯片國產(chǎn)化的發(fā)展戰(zhàn)略和國內(nèi)科技企業(yè)自主可控的采購戰(zhàn)略推動了市場對國產(chǎn)FPGA芯片的需求。據(jù)統(tǒng)計，截至2022年我國FPGA行業(yè)市場規(guī)模約為269.9億元，市場均價約為44.73元/片。

FPGA是集成電路大產(chǎn)業(yè)中的小領(lǐng)域，5G和AI為行業(yè)增長提供確定性，國產(chǎn)替代疊加行業(yè)增長，國產(chǎn)FPGA市場騰飛在即。市場雖小，但未來受益于5G基礎(chǔ)設(shè)施全球布局及AI技術(shù)持續(xù)發(fā)展，F(xiàn)PGA行業(yè)需求量增長具確定性。隨著國內(nèi)AI應(yīng)用的快速發(fā)展以及國產(chǎn)替代進(jìn)程的進(jìn)一步加速，中國FPGA市場需求量有望以領(lǐng)先全球的速度持續(xù)擴(kuò)大，據(jù)統(tǒng)計，截至2022年我國FPGA產(chǎn)量約為9007.9萬片，需求量約為54953.3萬片。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國FPGA芯片行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研及投資前景預(yù)測研究報告》分析

FPGA行業(yè)競爭格局分析

當(dāng)前，全球FPGA市場呈雙寡頭壟斷競爭格局，其中賽靈思(被AMD收購)在全球FPGA市場的占有率常年在50%以上，與英特爾(原Altera，2015年被英特爾收購)合計占80%以上的市場份額，行業(yè)馬太效應(yīng)明顯，兩家公司在多年的發(fā)展中，提前布局的專利保護(hù)對后來者形成了強(qiáng)大的護(hù)城河保護(hù)。另外，還有

Lattice和Microchip兩家FPGA公司，市場份額合計在10%左右。和國際巨頭相比，國內(nèi)FPGA廠商還處于起步階段，產(chǎn)品主要為FPGA器件，營收規(guī)模較小，在硬件性能指標(biāo)上和國際高端FPGA器件相比仍有較大差距，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。

中國FPGA行業(yè)發(fā)展趨勢

人工智能、5G通信是未來FPGA應(yīng)用的重點(diǎn)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)量大是二者的共同特點(diǎn)，因此需要傳輸速率更高的SerDes模塊來連接FPGA與外部通信。在5G時代，SerDes需要達(dá)到28Gbps甚至更高的32Gbps，才能滿足5G通信協(xié)議的“肚量”，而進(jìn)入人工智能時代，大量的、重復(fù)的數(shù)據(jù)傳輸甚至將超出32Gbps的傳輸能力范圍，從而要求FPGA達(dá)到56Gbps甚至更高的傳輸速率。

諸多應(yīng)用場景將要求FPGA將外部的模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號后進(jìn)行處理，或者除了進(jìn)行算法處理、扮演高速協(xié)處理器以外，還要同時執(zhí)行復(fù)雜控制的任務(wù)，這類新需求在未來人工智能、特種集成電路領(lǐng)域?qū)⒎浅Ｆ毡?。因此，采用CPU+FPGA+AI或者CPU+FPGA+GPU融合架構(gòu)的PSoC將成為重要的發(fā)展方向。

為了擴(kuò)大FPGA的規(guī)模，增加其開發(fā)潛力，業(yè)內(nèi)會采用硅通孔(TSV)封裝技術(shù)，在一片硅片上通過垂直互連線將2片或2片以上的FPGA晶片進(jìn)行電互聯(lián)，這不僅能大大提高封裝密度，從而實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的FPGA芯片，同時還通過短線互連方式，保留了電路的高性能。

了解更多本行業(yè)研究分析詳見中研普華產(chǎn)業(yè)研究院《2023-2028年中國FPGA芯片行業(yè)市場發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研及投資前景預(yù)測研究報告》。同時, 中研普華產(chǎn)業(yè)研究院還提供產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)研究報告、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)招商、產(chǎn)業(yè)圖譜、智慧招商系統(tǒng)、IPO募投可研、IPO業(yè)務(wù)與技術(shù)撰寫、IPO工作底稿咨詢等解決方案。

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