FPGA组成、优势、驱动因素与供需情况如何？

应用扩展+长尾市场+国产替代，FPGA 不可替代性加强。

FPGA 是一种集成电路芯片，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。

我们认为驱动 FPGA 行业增长的核心因素有三： 核心驱动因素 1：新兴技术与应用领域的扩展。FPGA 凭借高并行计算能力、低延迟 和现场可编程灵活性，在人工智能、新一代通信（如 5G）、新能源汽车、自动驾驶、物联 网、数据中心加速和工业自动化等新兴领域需求大幅增加。其未来增量方向主要为：1）通 信：通信是 FPGA 最核心的应用市场，广泛用于无线、有线通信及原型验证（5G,5G-A,6G）；2）数据中心与 AI：FPGA 因其高并行、低时延、低功耗的优势，适用于推理加 速、云计算、高频交易及存储控制；3）工业市场：FPGA 在工业领域主要应用于视频处 理、图像处理、数控机床等领域实现信号控制和运算加速功能。例如，在自动化生产线 中，FPGA 被用于控制机械臂的运动和协调各个设备的运作；4）汽车市场：新能源汽车依 然是 FPGA 应用的一个重要市场，应用领域覆盖智能座舱、车身、动力及自驾系统；5）国 防与航天：FPGA 广泛应用于导弹、雷达、卫星、无人机及太空探索，未来增长来自精确 打击和卫星通信的发展，这部分依赖于 FPGA 芯片在高辐射等极端环境工作稳定性强的特 点。

核心驱动因素 2：芯片制程升级推高开发成本，NRE 成本上涨或将推动 FPGA 覆盖的 长尾市场容量进一步扩大。ASIC 芯片是实现大批量或高性能模拟和数字功能的专用芯片， 其是完全定制的，因此设计和实现（非工程设计）需要更高的开发成本，anysilicon 测算， 假设 ASIC NRE 成本 150 万美元，单片成本 4 美元，FPGA NRE 成本为 0，单片成本为 8 美 元，可以得出结论：产量 40 万片为等效成本点，产量小于 40 万片时选择 FPGA 更为划 算。而据 IBS 发布的数据，随着制程工艺提升，芯片的开发成本显著提升，16nm 芯片开发成本为 1.06 亿美元，到了 5nm 级别这一成本急剧上升至 5.4 亿美元。随着未来芯片制程工 艺升级，开发成本持续攀升，对应的 NRE 成本也将提升，在其他条件不变情况下，等效成 本点的产量将攀升，此时 FPGA 将进一步扩大覆盖行业的范围，其渗透率有望提升。

核心驱动因素 3：FPGA 国产替代诉求带来的增长动力。1）市场垄断现状：FPGA 市 场长期被海外厂商垄断，如 Xilinx、Altera 等巨头占据了全球近 90%的市场份额，形成了 较高的技术壁垒，国产品牌可替代空间巨大；2）供应风险：近年来，受公共卫生事件等因 素影响，FPGA 芯片生产上下游企业受到冲击，导致芯片价格上涨且供应不稳定，促使国 内企业寻求国产替代产品以保障供应链安全；3）国产技术发展：国产 FPGA 技术不断进 步，为国产替代奠定了基础，国产 FPGA 产品在价格上具有一定的竞争力，尤其是在中低 端市场表现亮眼，同时还可以为客户提供更及时、更高效的技术支持和售后服务。

各类扶持政策陆续出台，2030 年前电信、金融行业 FPGA 国产化率达到 70%以上。 随着国内信息安全意识的不断提高，对于关键领域和核心设备所使用的芯片，自主可控变 得尤为重要。国产 FPGA 产品的自主研发和生产，能够保障国内企业在技术和供应链上的自主性和安全性，避免因外部因素导致的供应中断或技术封锁风险。据《2025 至 2030 年 中国 PLD/FPGA 制造行业市场全景调研及投资规划建议报告》指出，国家集成电路产业投 资基金三期(2025 年启动)预计将定向投入 50 亿元支持 FPGA 关键材料及先进封装技术研 发，同时“信创 2.0”工程明确要求电信、金融等重点行业 FPGA 采购国产化率在 2030 年 前达到 70%以上。

FPGA 应用场景广泛，24-30 年中国市场复合增速达 11%。据 HORIZON GRAND VIEW RESEARCH 数据，2024-2026 年全球 FPGA 市场规模预计为 125 亿美元、138 亿美 元、152 亿美元，同比增长 10%、10%、11%，至 2030 年市场规模增长至 233 亿美元， CAGR 达 11%。中国市场 2024-2026 年市场规模预计约为 25 亿美元、29 亿美元、33 亿美元，同比增长 19%、16%、13%，至 2030 年市场规模增长至 47 亿美元，CAGR 达 11%， 其占全球市场比例基本维持在 20%左右。

全球市场以高端 FPGA 为主，20-90nm 制程占约一半。据 Mordor Intelligence 数据， 2024 年全球 1KK 以上的高端 FPGA 占比为 66.5%，中低端 FPGA 占比为 33.5%，而按制程 分类，2024 年全球≥90nm 及≤16nm 的 FPGA 占比达 50.7%，20-90nm 的 FPGA 占比达 49.3%。

全球和中国的 FPGA 市场近乎被海外厂商垄断，国产替代需求迫切。据电子工程世界 数据，经过几十年的寡头垄断和行业整合，2025 年全球 FPGA 市场方面，AMD、Altera、 莱迪思（Lattice）、微芯科技（Microchip）成为国际四雄，瓜分全球将近 70%~80%的市场 份额。这些海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。AMD（赛灵思 Xilinx）作为 FPGA 的发明者，其过去 25 年一直是 FPGA 市场份额的领导者。Altera 重新变成独立公司，FPGA 格局再生变。Lattice 坚持以中小尺寸产品走中低端路线，是其多年 前便选定的竞争策略，整体在多年中表现比较稳健。Microchip 一直是 FPGA 领域的“隐形 冠军”，其本身产品拥有很多核心科技。

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。复旦微电在国内较早推出亿门级 FPGA，已 经具备十亿门级产品，目前正在推进基于 1xnm FinFET 先进制程的新一代 FPGA 和 PSoC 产品，具备全流程自主知识产权 FPGA 配套 EDA 工具 Procise，是国内领先的可编程器件 芯片供应商；紫光同创覆盖高、中、低端等多层次 FPGA 市场；安路科技在 FPGA/集成 CPU、FPGA、数据处理专用引擎等单芯片产品方面都有储备，量产供货产品已覆盖 100K 以内的逻辑单元规模，并且 PHOENIX1 系列中逻辑单元为 400K 的新产品已成功流片；京 微齐力基于 22nm 工艺制程的 FPGA 已成功量产；易灵思基于 RISC-V 软核的 FPGA 已商 用，并在 16nm、40nm 有长期的产品规划；西安智多晶自主研发的 Seal5000、Sealion2000 系列 FPGA/CPLD 芯片经过工业和信息化部电子第五研究所评估认证，通过了自主可控等 级评定。