中國FPGA將如何彎道超車

• 劉春天 2023年2月24日 來源：中研網(wǎng) 1048 66
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2021年，本土FPGA自給率為17%：我們估計2021年中國FPGA的需求為27億美元?但是，與許多其他半導(dǎo)體?件市場類似，本土設(shè)計的FPGA半導(dǎo)體占全球市場總收入的7%，本土自給率為17%?中國FPGA供應(yīng)仍然嚴(yán)重依賴海外供應(yīng)商，這表明在實現(xiàn)本土自給自足方面仍存在較大差距。

2021年，中國市場占全球FPGA需求的40%：因此，中國在提高自給率方面還有很大的增長空間。中國的FPGA市場仍然由全球知名企業(yè)主導(dǎo)：全球FPGA市場由賽靈思(Xilinx)和英特爾(Intel)兩家供應(yīng)商主導(dǎo)盡管近年來國產(chǎn)化取得了進展，但這兩家公司在中國的市場份額仍超過70%（按2021年的收入計算），而本土供應(yīng)商的市場份額相當(dāng)小，2021年在中國的總份額不足20%領(lǐng)先的中國FPGA供應(yīng)商包括：

紫光國微是中國最大的FPGA供應(yīng)商（收入口徑），占中國FPGA市場總額的6%該公司的FPGA主要用于特種市場?其附屬公司紫光同創(chuàng)是民用FPGA市場中的知名本土FPGA供應(yīng)商之一紫光同創(chuàng)是一家私營公司，占中國FPGA市場總額的4%。

上海復(fù)旦微電子是中國本土FPGA龍頭供應(yīng)商之一，占全國FPGA市場總額的2%該公司的FPGA主要用于特種市場，毛利率高達90%以上。

安路科技占中國FPGA市場總額的4%其FPGA產(chǎn)品主要用于民用領(lǐng)域，應(yīng)用范圍廣，包括工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信消費電子和數(shù)據(jù)中心等然而，由于受到大量研發(fā)投資的限制，其毛利率相對較低，2021年為36%。
海外供應(yīng)商在中高端市場占據(jù)主導(dǎo)地位中國市場，尤其是500K邏輯單元及以上的中高端市場，仍由海外供應(yīng)商主導(dǎo)主要瓶頸包括：

FPGA硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜

(LUT)和序列化與反序列化(SerDes)速度是FPGA最重要的性能指標(biāo)總體而言，與全球同行相比，中國供應(yīng)商的FPGA往往達不到這些標(biāo)準(zhǔn)提高邏輯單元密度則需要前沿節(jié)點；例如，賽靈思的高端Versal產(chǎn)品使用臺積電的7納米芯片，但中國本土晶圓代工合作伙伴（例如中芯國際）只能提供14納米芯片作為其最先進的制造節(jié)點。

硅智財(IP)和電子設(shè)計自動化(EDA)電子設(shè)計自動化工具和硅智財就如同電腦操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件EDA市場由外國公司主導(dǎo)（例如新思科技(Synopsys)益華(Cadence)和西門子EDA[前身為明導(dǎo)國際(MentorGraphics)]）然而，硅智財資源包括外部授權(quán)和內(nèi)部開發(fā)等，像賽靈思這樣的美國供應(yīng)商在過去40年中積累了數(shù)千項硅智財，使中國供應(yīng)商難以望其項背。

硬件和軟件設(shè)計人才據(jù)紫光同創(chuàng)估計，中國的FPGA專業(yè)人員（包括企業(yè)和研究機構(gòu)的專業(yè)人員）不到1000人，僅相當(dāng)于美國的十分之一為了提高自給率，中國不僅需要為行業(yè)企業(yè)提供更多資源，還需要將更多的資源用于大學(xué)的基礎(chǔ)研究，以培養(yǎng)更多人才但是，中研認(rèn)為本土FPGA廠商將繼續(xù)提高中國的自給程度。對于特種領(lǐng)域而言，國家安全是壓倒其他考量的優(yōu)先因素：成本是民用領(lǐng)域的客戶選擇FPGA供應(yīng)商的重要考量因素，而在特種領(lǐng)域卻并非如此特種FPGA客戶對成本不敏感，在選擇供應(yīng)商時，滿足政府提出的自給率指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)是其優(yōu)先考量因素此外，本土供應(yīng)商已經(jīng)能夠提供合格的28納米FPGA，可以滿足當(dāng)前的大多數(shù)要求因此，我們預(yù)計特種市場的自給率提高速度會更快。

供應(yīng)鏈逐漸加強：本土EDA供應(yīng)商（例如華大九天概倫電子）在上游市場供應(yīng)鏈中日益崛起下游市場方面，終端客戶在2021年經(jīng)歷的芯片短缺，為其轉(zhuǎn)向本土供應(yīng)商提供了重要契機因此，工業(yè)和消費市場的自給率一直穩(wěn)步提高，而通信市場方面，中興通訊在2018年經(jīng)歷的挑戰(zhàn)和華為在2019年收到的禁令已經(jīng)刺激了該領(lǐng)域的半導(dǎo)體國產(chǎn)化發(fā)展。

良好的融資環(huán)境FPGA行業(yè)需要大量研發(fā)投資，為了支持國產(chǎn)化發(fā)展，中國為FPGA公司創(chuàng)造了非常有利的融資環(huán)境2021年，安路科技和上海復(fù)旦微電子（A股）兩家FPGA公司在科創(chuàng)板上市即使是私營公司也能享受有利的融資環(huán)境；例如，西安智多晶微電子已完成C輪融資（2021年9月），廣東高云半導(dǎo)體科技股份有限公司已完成B+輪融資（2022年5月）。

預(yù)計國產(chǎn)在中國個人電腦服務(wù)市場的份額2021年的1%升至2027年的30%FPGA是重要的人工智能相關(guān)芯片，我們認(rèn)為FPGA國產(chǎn)化是中國半導(dǎo)體國產(chǎn)化的關(guān)鍵部分，預(yù)計在中國供應(yīng)商技術(shù)改進的推動下，與全球廠商的差距將進一步縮小。我們預(yù)測，中國設(shè)計FPGA的全球市場份額在2025年將達到15%，而2020年為3%。

總的來說，主要因為中美貿(mào)易關(guān)系緊張，企業(yè)尋找國產(chǎn)半導(dǎo)體替代品的動力越來越強，根據(jù)我們的評估，成長動能最大的可能是NAND閃存和DRAM領(lǐng)域?在FPGA領(lǐng)域，我們預(yù)測2020-25年中國供應(yīng)商的市場份額增長將轉(zhuǎn)化為平均每年3億美元的價值轉(zhuǎn)移，我們認(rèn)為這為中國FPGA公司未來幾年的增長提供了充足的空間。

未來五年全球FPGA的五年收入CAGR將高于過去五年，F(xiàn)PGA的增長率由兩個主要因素驅(qū)動：1）應(yīng)用市場的增長，以及2）這些市場中的技術(shù)驅(qū)動因素：是否有新的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹褂肍PGA，以加速其上市時間，或是舊應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)向使用專用集成電路(ASIC)，導(dǎo)致其蠶食FPGA的收入隨著圖像和音頻邊緣處理的大幅增長，在汽車工業(yè)自動化和智能網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)和智能存儲等云領(lǐng)域提供新的功能，我們看到FPGA的采用率逐步提高，盡管過去兩三年在云計算市場缺乏吸引力。

此外，賽靈思等公司在集成其他關(guān)鍵構(gòu)建塊（最出名的是Zynq系列中的ARM處理）方面進行了大量投資，大大擴展了整體市場規(guī)模，將FPGA的角色從傳統(tǒng)的“粘合”邏輯轉(zhuǎn)移到更多的客戶設(shè)計系統(tǒng)中心。

賽靈思（2022年早些時候被AMD收購）的長期增長仍持樂觀態(tài)度，盡管其中國客戶可能被蠶食，賽靈思在中國面臨的最大阻力，在于幾年前華為因受限于實體清單所造成的業(yè)務(wù)損失；其組合中的高密度?件可能會保持相當(dāng)高的進入壁壘，需要大量的軟件專業(yè)知識，為其業(yè)務(wù)增長保駕護航雖然AMD收購賽靈思最初似乎是為了推動數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，但它已經(jīng)強接受了數(shù)據(jù)中心云計算能力相對較小的事實?但是，重新定位FPGA，以對邊緣端的AI應(yīng)用進行實質(zhì)性的圖像識別似乎更符合當(dāng)前的能力，并且實際有可能將傳統(tǒng)的AMD芯片引入邊緣端應(yīng)用雖然被中國競爭對手搶奪市場份額可能是一個因素，在與Altera競爭中，賽靈思仍有贏取可觀份額的潛力。

就Altera（現(xiàn)在是英特爾的一部分）而言，其收入繼續(xù)收縮，因為Altera的發(fā)展路線圖因英特爾內(nèi)部的工藝技術(shù)問題而受阻?據(jù)相關(guān)報道，Altera的設(shè)計軟件大幅落后于計劃，而自編程解決方案事業(yè)部(PSG)負(fù)責(zé)人Dan Mc Namara幾年前離職后，部門內(nèi)部首要目標(biāo)不清晰。該事業(yè)部大部分銷售人員已經(jīng)與物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部合并，部門財務(wù)報告先移入后又移出數(shù)據(jù)中心部分。英特爾不再單獨列出可編程解決方案事業(yè)部(PSG)的業(yè)績，因此難以跟蹤其目前的情況。盡管存在以上擔(dān)憂，但如果該公司能夠重新調(diào)整重心，則該業(yè)務(wù)分部仍可能帶來重要收入和長期增長潛力。

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