2022年安路科技研究报告 国内领先的FPGA芯片设计企业，高增长可期

一、FPGA：逻辑芯片中的优质赛道，市场空间广阔且增速快

FPGA芯片结构

FPGA诞生于1985年。为了解决ASIC这类电路灵活性的不足，FPGA于1985年由Xilinx创始人之一Ross Freeman发明，属 于可编程逻辑器件PLD的一种。真正意义上的第一颗FPGA芯片XC2064为Xilinx所发明，这种FPGA比现代FPGA简单得 多，只包含64个逻辑块，而现代FPGA中的逻辑块有几千个或数百万个。

FPGA的全称为Field-Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列。主要由可编程的逻辑单元(LC)、输入输出单元 (IO)和开关连线阵列(SB)三个部分构成。可编程逻辑单元通过数据查找表LUT中存放的二进制数据来实现不同的电路功 能，开关阵列通过内部MOS管的开关控制信号连线的走向。

FPGA芯片原理

存储器电路可以等效为任意组合逻辑的电路。 FPGA的布线资源都是预制好的，根据用户设计需求，通过控制一系列的开关来满足特定单元间的互联。

FPGA芯片基础性指标：LUT数量和制造工艺

FPGA芯片的技术水平主要体现在容量和性能两个方面。 LUT数量是容量方面基础性指标：LUT数量、DSP数量、RAM数量和User IO数量是FPGA芯片容量重要的技术指标，其 中LUT的本质是一种静态随机存取存储器（SRAM），LUT越大，意味着可以实现的逻辑电路越复杂。 制造工艺是性能方面的基础性指标：制造工艺、DSP工作频率、动态功耗、SerDes速率和DDR3/DDR4速率是FPGA芯片 重要的技术指标。制造工艺越先进，FPGA芯片的成本越高，性能越高。

FPGA芯片设计流程

电路功能设计：进行方案论证、系统设计和FPGA芯 片选择等准备工作。设计输入：采用硬件描述语言（Verilog等）进行电路 设计，并输入给EDA工具。 功能仿真：对用户所设计的电路进行逻辑功能验证。综合：编译为由逻辑单元构成的逻辑连接网表。 综合后仿真：检查综合结果是否和原设计一致，在仿 真时，把综合生成的标准延时文件反标注到综合仿真 模型中去，用于评估门延时的影响。 布局布线：布局是将逻辑网表中的单元配置到芯片内 部的固有硬件结构上，并需要在速度最优和面积最优 之间做出选择；布线是根据布局的拓扑，利用芯片内 连线资源，合理、正确地连接各元器件。 时序仿真与验证：将布局布线的延时信息反标注到设 计网表中，检测有无时序违规。芯片编程与调试：产生使用的数据文件然后将其下载 到FPGA芯片中。

FPGA芯片特点

FPGA的无指令特征，使得其具有时延低、单位能耗比低、并行运算更高效三大特征 。 时延低：因为无指令的特征，所有程序都自存储器读取结果，不需要像CPU一样进行程序编译等过程，因此算法 运行时间远小于CPU和GPU，适用于时延要求高的领域。 单位能耗比低：无指令特征下，节省了编码、译码等过程，因此能耗比更低。并行运算更高效：因为无指令的特征，FPGA可以做到异步的并行，如果说GPU的计算是1名指挥员协调10条生产 线，ASIC/FPGA就是由10名指挥员分别指挥自己的生产线。因此在执行并行运算的时候（AI领域），与CPU、 GPU相比，FPGA具有更高的速度和极低的计算能耗，使深度学习实时计算更容易在端侧执行。

FPGA产品特性决定该市场是垄断竞争市场

逻辑簇的布局以及布线，是FPGA厂商的核心壁垒：速度和面积的均衡是关键，面积是成本，速度是性能。布线资源占 据了FPGA绝大部分面积，如果复杂的布线网络中控制开关过多的话会大大降低FPGA的运行频率，而减少布线资源，则 会加大EDA软件算法的难度，而且会导致电路布局布线失败。因此逻辑簇的布局以及布线是FPGA厂商的核心壁垒。

中国的FPGA市场快速增长

全球市场快速增长：根据Frost&Sullivan数据，2019年全球FPGA芯片产业规模约为56.8亿美元，2016-2019年复合增速为 9.38%。随着全球新一代通信设备部署以及人工智能与自动驾驶技术等新兴市场领域需求的不断增长，FPGA市场规模预 计将持续提高。

FPGA芯片下游市场

FPGA下游市场丰富：FPGA芯片因其现场可编程的灵活性和不断提升的电路性能，拥有丰富的下游应用领域，包括网 络通信、工业控制、消费电子、数据中心、汽车电子等。

FPGA最大下游市场：通信领域

FPGA在通信任务中具备独有优势：相较于其他类型芯片，FPGA芯片一方面依靠其运算速度可以有效满足通信领域高速 的通信协议处理需求，另一方面又可依靠其灵活性以适应通信协议持续迭代的特点。此外，FPGA芯片对于复杂信号、 多维信号的处理能力较强，可较好适应日益复杂的网络环境。

通信市场FPGA应用于无线和有线通信设备中

有线通信领域：FPGA芯片被应用于数据接入、传送、路由器、交换机的多种电路板中，以实现信号控制、传输加速等各 种功能。

无线通信领域：FPGA芯片被应用在无线通信基站和射频处理单元的多种电路板中，以实现通信协议的各种功能和未来升 级需求，集成CPU的现场可编程系统级芯片产品被应用在室外微基站、室内微基站等无线网络通信中，以单芯片完成多模 覆盖、网络容量增加、人工智能计算等多样性功能需求。

中国FPGA第二大下游市场：工业领域

FPGA芯片在工业领域应用非常广泛，大量应用在视频处理、图像处理、数控机床等领域实现信号控制和运算加速功 能。受益于工业智能化、无人化的发展趋势，FPGA芯片高效能、实时性、高灵活性的特点使其在工业领域得到了广泛 应用。此外，FPGA芯片的这些优势也使其在LED显示屏领域得到了广泛的应用。

FPGA重要下游市场：消费电子

消费电子具有价格敏感和产品迭代快的特点，FPGA芯片可用于智能手机、无人机、智能电视、AR/VR设备中。在消费 电子产品的设计中，很多情况下视频、音频等信息均需要与运算芯片进行数 据通信。比如，在视频领域，摄像头需要将 采集到的数据传递给计算芯片处理，或者将处理后的结果传递给屏幕进行显示等。但由于各种设备内部的信号协议都不 尽相同，传 统的设计中往往需要专用的接口芯片进行数据格式的转换。如果单一设备需要的接口较多，就需要较多的外 围芯片，其体积、功耗都较大，在采用 FPGA 芯片方案后，单一 FPGA 芯片可以实现各种存储接口的控制，接口逻辑就 都可以在 FPGA 芯片内部实现，大大简化了外围电路的设计。

FPGA新兴下游市场：人工智能

人工智能FPGA芯片市场规模：Frost&Sullivan数据显示2019年应用于该领域的FPGA芯片中国销售额达到5.1亿元。

云端应用：在云侧处理时，FPGA芯片由于其高度灵活性及强大的并行运算能力，在人工智能领域的推断任务处理上具有 广阔的前景和巨大的潜力。和GPU及ASIC芯片相比，FPGA芯片内在并行处理单元达到百万级，可以做到真正并行运算， 其可编程性又可实现灵活搭建数据处理流水线，因此运算速度快，数据访问延迟低，较适合人工智能的实时决策需求。

端侧应用：在端侧处理领域，随着智能终端对实时响应和多样化应用的需求，越来越多的推断任务被转移到端侧来完成， FPGA芯片具有的现场可编程、可实现定制功能、高吞吐量和低延迟等特点有效地满足了用户对各种神经网络设计的要 求，成为适配各种经过压缩优化的神经网络部署和升级的理想选择。

二、竞争格局：全球呈现寡头垄断竞争格局，国产化空间大

全球FPGA市场呈现垄断竞争格局

全球FPGA市场呈现垄断竞争格局：从全球FPGA市场竞争格局来看，相关市场目前基本由龙头企业把控，Xilinx和Intel 占比达到80%，目前中国厂商在全球市场中所占份额较低。

中国FPGA市场由赛灵思(Xilinx)和英特尔(Intel)两家供应商主导，两家公司在中国的市场份额超过70%。目前本土供应 商也占据了一定市场份额，2021年在中国的总份额超过15%，随着国产化的推进，国内市场具有广阔的提升空间。

美国限制国内AI芯片发展

美国限制国内AI芯片发展：2022 年 10 月 7 日，拜登政府宣布了一项关于人工智能（AI）和半导体技术对中国的新出口 管制政策。

通信领域频受制裁：以华为为例，美国政府禁止华为购买美国元器件和软件。通信是FPGA最大的下游市场，在中国市 场中占比超过40%。华为是全球第一大通信设备商，2021年占全球通信设备市场28.7%的份额，是通信FPGA主要需求 方。在受到制裁之前，根据摩根大通2018年的数据，华为是国内FPGA最大的买家，每年花费3.5亿美元购买FPGA。以华 为为主的这些受到制裁的大客户无法或受限制使用国外FPGA。

信创行业快速发展，FPGA将受益于信创趋势

信创行业快速发展：自2021年以来，继党政信创展开后，包括三大运营商及金融机构持续展开国产化服务器集采，表明 信创产业正在不断向行业延伸。信创产业庞大，其中芯片、整机、操作系统、数据库、中间件是重要的产业链环节。 2022年下半年开始信创将继续快速推进，整体大趋势已经形成。

Xilinx公司发展历史

Xilinx(赛灵思)是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商。Xilinx研发、制造并销售范围广泛的高级集成电路、软 件设计工具以及作为预定义系统级功能的IP核，是FPGA、可编程SoC及ACAP的发明者，其高度灵活的可编程芯片由一 系列先进的软件和工具提供支持，可推动跨行业和多种技术的快速创新，从消费电子类到汽车类再到云端。

紫光国微公司发展历史

紫光国微于2001年成立，是国内领先的芯片设计领军企业。公司专注于集成电路芯片设计开发业务，是领先的集成电路 芯片产品和解决方案提供商，于2005年在深交所上市。紫光国微参股紫光同创。

三、安路科技：国产民用FPGA领先厂商，高增长可期

公司深耕行业10年，是国内领先的FPGA芯片设计企业

安路科技成立于2011年，主营业务为FPGA芯片和专用EDA软件的研发、设计和销售，采用Fabless经营模式。

公司密切跟踪行业发展趋势及下游需求变化，建立了完善的产品体系。2014年，公司发布EAGLE系列FPGA和TangDynasty 系列EDA软件。2015年发布ELF系列芯片，2020年发布高端PHOENIX芯片，并于2021年在科创板上市，2022年推出高集成 低功耗的SF1系列FPSoC器件，是国内领先的FPGA芯片设计企业。

公司持续研发新产品，多个领域产品线完整

公司产品矩阵：根据产品的性能特点与目标市场的应用需求，公司的FPGA芯片产品目前形成了以PHOENIX高性能产品 系列、EAGLE高效率产品系列、ELF低功耗产品系列组成的产品矩阵，FPSoC产品新增了面向工业和视频接口的低功耗 SWIFT系列，实现了多种规格芯片和配套EDA软件的产品线覆盖。

公司布局较完善，产品符合市场主流需求

技术水平符合市场主流需求：公司产品已经能够符合市场主流需求，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。公司目前的量产产品以400K及以下逻辑规模的FPGA芯片为主，FPSoC产 品和大容量FPGA产品销售占比在快速提升。

产品构成丰富：公司量产芯片主要为55nm及28nm制程工艺。目前28nm-90nm制程区间内的FPGA芯片由于其较高的性价 比，与较高的良品率依然占据了市场的主要地位。

高度重视研发投入，加强人才培养

公司高度重视研发投入：各年度研发费用始终保持在较高的水平，2021年同比增长94.06%，保持高速增长趋势。公司研 发费用占营业收入的比例逐年下降主要系公司初期的研发投入成效显著，公司芯片销量大幅提升推动了营业收入的快速 增长，而公司研发投入则根据公司芯片产品的技术迭代有序、稳步增长。

公司不断加强人才培养：FPGA行业具有很高的技术门槛，需要源源不断的高端人才提供技术支持，以维持其先进性和 领先性。截至2021年底，公司合计员工328人，同比增长24.24%；其中研发技术人员266人，同比增长24.88%，占员工总 数81.1%；其中硕博学历员工153人，占公司研发人员总数的57.52%。同时公司不断增强对研发人员的激励，在研发人员 平均薪资方面达到56.15万元，同比增长53.08%。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）