5G时代制霸芯片赛道的技术， FPGA产业气度提升，

一，何为 FPGA？

FPGA（Field-ProgrammableGateArray）是现场可编程门阵列的简称。它是一种半导体集成电路，是基于 PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上形成再次发展的成品。 FPGA 是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路，这种形式的半定制电路既能够弥补定制电路的不足，能够按照设计人员的需求配置为指定的电路结构，让客户不必依赖由芯片制造商设计和制造的 ASIC 芯片。

 

PS：FPGA 具有其相较于 ASIC 芯片最大的区别和优势——设计灵活。

这时候或许有的乡亲比较关心市场中最热的MCU芯片，它们两者的区别是啥呢？简单那说FPGA就是设计MCU的芯片，所以价格更高，速度更快，目前而言，FPGA 芯片已经被大量应用在无线通信和有线通信设备中，以实现接口扩展、逻辑控制、数据处理、单芯片系统等各种功能。这也是为什么我说沿着5G这条线来推进的原因。

 

FPGA的灵活性使芯片设计人员可通过硬件描述语言，用软件的形式将各种数理逻辑下载到FPGA 里，从而重新定义芯片功能，尤其是在技术标准尚未成熟或发展更迭速度快的行业领域，只需要几百毫秒即可更新芯片的逻辑功能的 FPGA 能有效帮助企业降低投资风险及沉没成本，是一种兼具功能性和经济效益的选择。

 

二，FPGA的优势

1.效率

FPGA 可同时进行数据并行和任务并行计算，在处理特定应用时有更加明显的效率提升。FPGA内部是并行的，所有的电路逻辑都是在同一个时钟触发下工作的，而普通芯片（如MCU）属于单线程，内部属于顺序执行，一个执行完了再执行下一个。速度肯定要慢。

2.兼容

FPGA 芯片整体在集成电路中具备较好的兼容性

1）外部兼容性：FPGA 芯片可与 CPU、GPU 等芯片兼容，协同完成计算任务，提升整体计算速度

2）内部兼容性：FPGA 内部结构可按数据包步骤多少搭建相应数量流水线，不同流水线处理不同数据包，实现流水线并行、数据并行功能。

 

基于 FPGA 的可编辑、强兼容、并行运算等多种特性，相比 CPU、GPU、ASIC，FPGA在性能、功耗效率、灵活性、延迟等方面具备综合优势。

三，市场前景

不断扩展的 AIoT 应用场景对于芯片的灵活性的要求不断提升，另一方面，在摩尔定律的发展规则下，现阶段芯片性能提升速度已无法满足数据增长对计算性能需求的增长速度。所以，芯片国产化+AIoT+后摩尔时代逐渐到来，FPGA 凭借其灵活性、兼容性等又是，将成为未来数字芯片中的重要组成部分之一。

 

1.技术成熟+应用拓宽

在功能设计灵活、适应能力强、兼容配合优势、制造开发周期短、总体持有成本低等优势的加持下，叠加下游市场需求的持续扩容，FPGA 的应用场景从通信收发器、消费电子等拓展至汽车电子、数据中心、高性能计算、工业视觉、医疗检测等。

2.5G 通信带来的量价齐升

在通信领域，5G 商业化浪潮正在为 FPGA 打开新的成长空间,基站数量、扩展性、异构性需求将带动 FPGA 器件用量提升。

1）未来小基站或将成为继宏基站后整体 5G 网络的重要补充，而小型基站对于灵活性和加速性能的需求也将进一步提升对 FPGA 市场的整体推动作用。

2）由于 5G 通讯拥有较长的迭代升级过程和较大的技术不确定性,这使得市场很难快速推出成熟的 5G ASIC 芯片，从而为 FPGA 在 5G 领域的运用提供了较长的时间窗口。在整个 5G系统方案稳定运行前，FPGA 是更加理想的解决方案，而随着 FPGA 整体技术水平的不断提升，其总体持有成本较低的优势期有望持续延长。

3.AI 应用驱动的优质成长

目前而言，AI 大规模发展仍存在需多芯片层面的问题，这些要求AI 的基础硬件需要满足：低延迟、低成本（固定成本与功耗成本）、高性能、高可靠性，这些要求恰恰是 FPGA 能够充分满足的。FPGA 芯片已与 GPU 及 ASIC 等芯片一起成为人工智能处理芯片的重要选择之一。

4.汽车全方位智能化带来的多样需求

智能化、电气化趋势持续演进，汽车集成功能的不断提升带来 FPGA 在单个终端上的用量提升。持续发展的自动驾驶和 ADAS 细分市场意味着对信息采集精度和数据处理能力的要求也在不断提升，其整体对计算和传感功能提出了更为复杂的需求，而 FPGA 灵活的配置能力高度适应多种场景混合的应用。

趋于成熟的自动驾驶系统和 ADAS 叠加新能源车、车联网趋势，吸引了诸多 FPGA 龙头对自动驾驶赛道的布局。截至 2018 年底， XilinxFPGA 方案嵌入车型拓展至 29 个品牌，出货量达 1.7 亿颗，其中用于 ADAS 的芯片出货量达 0.7 亿颗。

 

四，行业现状

2019 年全球 FPGA 市场规模约为 56.8 亿美元，预计到2025 年市场规模有望达到 125.8 亿美元。目前，下游应用中通讯类应用占据 FPGA 应用市场主要份额。

 

从地区角度，近几年中国 FPGA 市场持续扩大增长，根据 Frost&Sullivan 数据，中国FPGA 市场从 2016 年的约 65.5 亿元增长至2020 年的约 150.3 亿元，年均复合增长率约为23.1%。

从竞争格局来看，与多数芯片类似，自 FPGA 行业形成以来，北美龙头企业长期把持头部市场。值得一提的是，国内市场中，安路科技的出货量排名第四，占据了 6.0%的市场份额，在国产 FPGA 芯片厂商中排名第一。

五，国产替代

目前国产 FPGA 与海外仍有一定差距，但中国 FPGA的发展红利在于需求市场足够大，有需求就要有相应产品来支持。同时，从信息、产业和国防安全等方面考虑，中国不仅需要自主 FPGA，而且还需要将其快速国产化，这对于国内厂商而言是一种时代机遇。对于中国而言，国家促进集成电路发展已经提升至国家战略，FPGA 作为未来 5G、 AI、自动驾驶等新型应用的重要基础硬件，未来有望在国家、行业、社会、市场的共同作用下，打开新的成长空间。

 

我国 FPGA 已进入发展跟随的阶段，在这个阶段，国产 FPGA 进入通信、安防等核心市场并进入快速增长期。部分优质国产 FPGA 企业已逐步展现出发展潜力。中国 FPGA 企业紧跟大厂步伐，布局人工智能、自动驾驶等市场，打造高、中、低端完整产品线。（此文为转载，如有侵权请联系删除！）