FPGA优势、应用领域及国产替代需求如何？

FPGA 是一种集成电路芯片，最大特点是现场可编程性。

1.FPGA 最大特点是现场可编程性

FPGA 于 1985 年由赛灵思创 始人之一 Ross Freeman 发明，并在现有的可编程器件（如 PAL、GAL、CPLD 等）的基础 上进一步发展而来。FPGA 主要由可编程 I/O 单元、可编程逻辑单元、可编程布线资源等组成。作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA 可以根据使用者的需求 通过配套 EDA 软件多次重复编程配置以实现特定功能。

FPGA 具备灵活性高、上市时间短和应用开发成本低等优势，地位显著提升。1) 灵活 性高：FPGA 可以通过编程执行 ASIC 能够执行的任何逻辑功能，即随时改变芯片功能，在 技术还未成熟的阶段，这种特性能够降低产品的成本与风险。2)上市时间短：FPGA 是专 用电路中开发周期最短、应用风险最低的器件之一，对 FPGA 编程后即可直接使用，无须 经历三个月至一年的芯片流片周期，为企业缩短了产品上市时间。3) 应用开发成本低：相 较 ASIC 方案，FPGA 方案几乎没有固定成本，在使用量小时采用 FPGA 方案无须一次性支 付几百万美元的流片成本，同时也不用承担流片失败的风险。地位提升： FPGA 芯片早期 在部分应用场景是 ASIC 芯片的批量替代品，近年来随微软等头部互联网企业数据中心规 模扩大，FPGA 芯片应用范围持续扩大。

2.通信和工业是国内 FPGA 主要应用领域

2.1 FPGA 应用场景广泛，市场空间广阔。

FPGA 应用场景广泛，市场空间广阔。因为高灵活性、应用开发成本低和上市时间短 等优势，FPGA 芯片在网络通信、工业控制、数据中心、汽车、消费电子和人工智能等领 域有广泛的应用场景。根据 Frost&Sullivan 数据，2022 年全球 FPGA 市场规模为 79.4 亿美元，2025 年将达到 125.8 亿美元，CAGR 为 16.6%；2022 年中国 FPGA 市场规模为 208.8 亿元，目前占到全球市场比重约 37%，2025 年将达到 332.2 亿元，CAGR 为 16.7%。

2.2 国内市场主要集中在通信和工业，以中低端制程和低逻辑单元容量为主

通信和工业是 FPGA 在中国的主要应用领域。FPGA 芯片在下游应用领域非常丰富， 包括工业控制、网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等领域，其中通信 和工业是在中国市场的主要应用领域。1）通信：根据 Frost&Sullivan 数据，2022 年 FPGA 芯片在中国通信领域的市场规模为 86.7 亿元，2025 年将达到 140.4 亿元，CAGR 为 17.4%。 2）工业：根据 Frost&Sullivan 数据，2022 年 FPGA 芯片在中国通信领域的市场规 模为 65.2 亿元，2025 年将达到 100.8 亿元，CAGR 为 15.6%。

国内 FPGA 市场以 28nm-90nm 制程和 100K 以下逻辑单元容量为主。1）按制程拆 分：目前 28nm-90nm 制程区间内的 FPGA 芯片由于较高性价比和较高良品率占据了市场的 主要地位。根据 Frost&Sullivan 数据，2019 年中国 FPGA 市场主要以 28nm-90nm 制程为 主，占比为 63.3%。随着对更低功耗、更小面积和更高性能的需求增长，28nm 以下制程的 FPGA 芯片预计将快速发展。2）按逻辑单元拆分：目前 100K 以下逻辑单元的 FPGA 芯片 仍是市场需求量最大的部分，其次为 100K-500K 逻辑单元部分。根据 Frost&Sullivan 数据，2019 年中国 FPGA 市场主要以小于 100K 和 100K-500K 的逻辑单元容量为主，占比分 别为 38.2%和 31.7%。

3. 国外三家厂商近乎垄断，国产替代需求迫切

全球和中国的 FPGA 市场近乎被国外厂商垄断，国产替代需求迫切。全球的 FPGA 市 场近乎被三大巨头 Xilinx，Intel（Altera），Lattice 垄断，根据中商产业研究院的数据， 2021 年 CR3 在全球超过 90%；根据 Frost&Sullivan 数据，2019 年海外三大厂商在中国市场 份额合计约 96%，预计至今外资占比仍较高。这些国外厂商在硬件设计和高端 EDA 软件 设计方面拥有起步较早的先发优势，并通过近 9000 项专利打造了牢固的知识产权壁垒，形 成了强大的产业生态链。集成电路行业是信息技术产业的核心，是支撑国家经济发展的战 略性、基础性和先导性产业。目前国内的 FPGA 厂商主要有复旦微电、紫光同创、安路科 技等厂商，相比之下中国市场的 FPGA 国产厂商份额较小，国产替代需求紧迫。

国内 FPGA 主要玩家以复旦微电、安路科技和紫光同创为主，最高产品制程均达 28nm 及以上，主力销售产品集中在更低制程。复旦微电成立时间最早，各家技术储备不 同，发展路径和目标市场也不同。如紫光同创是国内唯一一家覆盖高端、中端、低端等多 层次 FPGA 市场应用需求的厂商，产品覆盖通信网络、信息安全、人工智能、数据中心、 工业与物联网等领域；智多星拥有 28nmFPGA 产品 Seal5000 系列，还拥有国内最早从综合 到布局布线全流程自主开发的 FPGA 软件海麒 HqFpga。国产厂商最高产品制程均达 28nm 及以上，主力销售产品集中在更低制程。

政策大力支持 FPGA 芯片产业国产化。集成电路行业是信息技术产业的核心，是支撑 一个国家经济发展的战略性、基础性和先导性产业，其发展程度是一个国家科技发展水平 的核心指标之一。FPGA 芯片产业是其中一个重要的子产业，持续获得政策高度支持。