半导体行业FPGA专题报告：“万能”芯片点燃成长新动力，国产替代未来可期.pdf

半导体行业FPGA专题报告：“万能”芯片点燃成长新动力，国产替代未来可期。灵活性、低功耗、并行计算优势铸就不可替代性，FPGA 是未来数据中心的关键。 FPGA 最大的特点是可编程性，用户在使用过程中可以通过软件灵活地配置芯片内 部的资源，以实现不同的电路功能；同时，FPGA 因其结构特点而适用于并行计算， 且以更低的功耗主打能耗比、性价比优势。我们看好 FPGA 在数据中心的增长潜 力主要由于：（1）芯片层面：芯片制造工艺所遇到的功耗瓶颈问题使得暗硅效应 产生，基于 CPU+GPU 以及 CPU+FPGA 的异构成为未来高性能计算的发展趋势； （2）数据中心层面：超算数据中心性能飞速提升，带来严重的能源成本与散热压 力问题，相较于 GPU，FPGA 能够为数据中心提供更高的能耗比和性价比。

市场空间超行业预期，数据中心为 FPGA 市场再添新动力。相较于其他逻辑芯片 而言，FPGA 在灵活性、性能、功耗、成本之间具有较好的平衡，在工业控制、网 络通信领域有广泛的应用，两大领域合计占有中国 FPGA 市场空间的 73%（2019 年）。数据中心是未来 FPGA 市场增长的新动力，据 Semico 预测，FPGA 加速器 市场有望从 2018 年的 10 亿美元增长至 2023 年超过 50 亿美元。2022 年，受益 于数据中心行业发展的驱动，FPGA 市场规模迎来爆发式增长，同比增速接近 30%，远超 Frost&Sullivan 所预期的 15.7%增速值。根据 FPGA 龙头厂商 Intel （Altera）于 2023 年年中给出的市场预测，2023 年市场增长预计将超过 16%， 未来 5 年的增长势头向好，预计将继续保持 10%以上的复合年均增长率。

FPGA 国产替代：从硬件实力到软件生态，关关难过关关过。国产 FPGA 与国际 龙头实力悬殊，主要体现在：（1）发展历史：国际龙头大多创立于上个世纪 80 年 代，积累至今已形成全面覆盖从数十 K 至数千 K 个逻辑单元量级、从低端到高端 的全系列、全领域产品线。国产 FPGA 尚处于中低端市场耕耘与拓展阶段。（2） 竞争格局：国际龙头占据全球市场绝对份额，2019 年全球前四大 FPGA 厂商合计 占据 94.4%的市场份额，国产化率尚且较低。（3）硬件水平：国际龙头已进入 7nm 制程，且已采用更为前沿的存储与互连技术。国产仍处于 28nm 向 1Xnm 研发的 过程中。（4）软件水平：海外 FPGA 厂商已建立成熟的 EDA 软件生态环境，国产 FPGA 厂商也有自研 EDA 工具，软件层面的研发投入未来仍将占据较大比重。

FPGA 国产替代：机遇和挑战并存，前路漫漫亦灿灿。我们看好 FPGA 国产替代 的原因包括：（1）国际龙头未来预计将配合母公司数据中心战略重点发力高端市 场，中端 FPGA 市场占位机遇出现；（2）中国 FPGA 市场仍以低端容量和中端制 程为主，国产 FPGA 可触达市场空间依然广阔；（3）国产 FPGA 厂商开始崛起， 据我们测算，主要国产 FPGA 设计公司合计营业收入自 2018 年的 2 亿元增长至 2022 年的 33 亿元，中高端 FPGA 新品也已布局研发，国产替代加速进行中。我 们认为国产替代进程：短期内可关注国产 FPGA 厂商已触达的中低端市场景气程 度、以及各家厂商的客户拓展，我们认为中低端市场国产替代大有可为；长期来看， 国产 FPGA 厂商在 28nm 以下新产品的研发进展对高端市场的拓宽至关重要，有 望成为国产 FPGA“第二成长曲线”。