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本文援引于报告《2019年中国FPGA芯片行业概览》，首发于头豹科技创新网（www.leadleo.com）。

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FPGA芯片成为集成电路业界小黑马，中国企业研发实力进步正当时

2019年12月3日至4日，赛灵思（全球FPGA异构计算加速方案供应商）开发者大会亚洲站会议在北京举行，大会围绕FPGA方案在数据分析、机器学习、网络加速等领域的应用创新成果展开讨论。

2019年12月19日至21日，2019深圳国际电子展在深圳市会展中心举行，设有元器件、智能驾驶、智能网联等7大展示专区，展出5G、人工智能、IoT、汽车智能、新能源等领域新产品、新技术，并首次设立FPGA解决方案焦点展区。

FPGA（Field Programmable Gate Array）芯片基于可编程器件（PAL、GAL）发展而来，是半定制化、可编程的集成电路。相对全球集成电路领域超4,600亿美元的市场规模，FPGA市场规模较小，存在增量释放空间。FPGA芯片按固定模式处理信号，可执行新型任务（计算任务、通信任务等）。FPGA芯片相对专用集成电路（如ASIC芯片）更具灵活性，相对传统可编程器件可添加更大规模电路数量以实现多元功能。

基于两种技术类型FPGA芯片

Flash技术类：Flash中集成非易失性存储器可应用于消费电子及汽车电子领域；基于Flash的FPGA芯片采用内部电荷泵进行编程，工作频率可达350MHz，利用率可超95%。

SRAM技术类：（Static Random-access Memory，静态随机存取存储器），基于SRAM的FPGA芯片利用率达到70%至75%，加电时可达到瞬间高峰电流，相对Flash类芯片具备更高静态功耗、更高动态功耗。

两类技术均可实现系统层面编程功能，具备较高计算性能，系统门阵列密度均可超过1兆。二者核心区别在于：①基于Flash的可编程器件具备非易失性特征，即电流关闭后，所存储数据不消失；② 基于SRAM技术的FPGA芯片不具备非易失性特征，是应用范围最广泛的架构。

应用场景对FPGA芯片存量需求持续提升

随下游应用市场拓展，中国FPGA行业市场规模持续提升。2018年，中国范围FPGA市场规模接近140亿元。5G新空口通信技术及机器学习技术发展将进一步刺激中国FPGA市场扩容。预计2023年，中国FPGA芯片市场规模将接近460亿元。

全球FPGA市场规模潜力将释放，主要得益于以下因素：

下游应用场景丰富：FPGA芯片相对ASIC更具灵活性，可节省流片时间成本，上市时间短，在汽车电子、收发器、消费电子、数据中心、高性能计算、工业视觉、医疗检测、有线及无线通信等场景应用广泛。且近期应用场景将保持分散格局。

FPGA在部分应用场景具备不可替代性：FPGA解决方案在技术不稳定、灵活度需求高、需求量小的场景具备ASIC、CPU、GPU不可替代的低研发成本、制造成本优势。

5G通信体系建设提高FPGA芯片需求

通信场景是FPGA芯片在产业链下游应用最广泛的场景（占比约40%），随5G通信技术发展、硬件设备升级（基站天线收发器创新），FPGA面临强劲市场需求驱动。FPGA相对CPU、GPU在功耗及计算速度方面具备优势，通信设备企业将加大FPGA器件在基站天线收发器等核心设备中的应用（如京信通信采用FPGA方案）。

Ø 全球FPGA通信市场快速增长

截至2018年底，全球FPGA通信市场规模突破25亿美元，占据FPGA应用市场整体近45%。2020年至2025年，全球FPGA通信市场规模年复合增长率预计接近10%。

Ø FPGA芯片是5G基础设施核心组件

5G通信市场增长具备确定性。相关基础设施（机房、宏站、微站等）渗透物联网、边缘计算等多元领域，5G基建项目以FPGA为核心零部件，推动FPGA价格上升空间释放。未来10年，小基站数量或超10,000座，基站数量带动FPGA器件用量提升。5G MIMO基站面临数据高并发处理需求，单个基站FPGA用量整体提高（从4G时期2至3块增加至5G时期4至5块）现阶段基站用FPGA均价处于100元以内，技术复杂度提高等因素推动价格走高（>100元）。

Ø 新型基站天线收发器采用FPGA芯片

5G时期Massive MIMO基站技术条件下，基站收发通道数量从16T16R（双模解决方案）提升至最高128T128R，可采用FPGA芯片实现多通道信号波束成形。如64通道毫米波MIMO全DBF收发器中频和基带子系统采用赛灵思Kintex-7系列FPGA。中频和基带子系统叠加实现通用无线接入功能。

自动驾驶规模化商用提升FPGA芯片量产需求

自动驾驶领域ADAS系统、传感器系统、车内通信系统、娱乐信息系统等板块对FPGA芯片产品产生增量需求，全球头部FPGA厂商积极布局自动驾驶赛道。

Ø FPGA巨头看好自动驾驶赛道

截至2018年底，全球汽车半导体行业市场规模接近400亿美元，其中，FPGA应用于汽车半导体领域市场仅占约2.5%。自动驾驶系统对车载芯片提出更高要求，主控芯片需求从传统GPU拓展至ASIC、FPGA等芯片类型。现阶段，FPGA芯片在车载摄像头、传感器等硬件设备中的应用趋于成熟。此外，得益于编程灵活性，FPGA芯片在激光雷达领域应用广泛。自动驾驶汽车高度依赖传感器、摄像头等硬件设备及车内网等软件系统，对FPGA芯片数量需求显著。头部FPGA厂商（如赛灵思）抢占智能驾驶赛道，逐步加大与车企及车联网企业的合作。

Ø FPGA在自动驾驶系统领域应用覆盖面广

FPGA芯片在自动驾驶领域可应用于ADAS系统、激光雷达、自动泊车系统、马达控制、车内娱乐信息系统、驾驶员信息系统等板块，应用面广泛。具体可以魔视智能自动泊车系统为例，该系统将FPGA芯片接入车内网CAN总线，连接蓝牙、SD卡等通信组件，并通过MCU等与摄像头、传感器装置连接。FPGA大厂赛灵思积极布局ADAS领域。远期ADAS系统更趋复杂（包括前视摄像头、驾驶监视摄像头、全景摄像头、近程雷达、远程激光雷达等），推动FPGA用量空间增大。2025年，自动驾驶进入规模化商用阶段，将持续推动FPGA与汽车电子、车载软件系统的融合。

FPGA设计人才团队实力匮乏

FPGA芯片设计领域门槛高（高于CPU、存储器、DSP），中国本土厂商起步晚，处于产业生态建设初期阶段，在人才资源储备方面基础薄弱。

Ø 中国FPGA领域人才储备约为美国相应人才储备1/10

根据中国国际人才交流基金会等机构发布的《中国集成电路产业人才白皮书》显示，截至2018年底，中国集成电路产业存量人才约40万人，该产业人才需求约于2020年突破70万人，存在约30万人以上人才缺口。在FPGA板块，美国头部厂商Intel、赛灵思、Lattice等及高校和研究机构相关人才近万人，相对而言，中国FPGA设计研发人才匮乏，头部厂商如紫光同创、高云半导体、安路科技等研发人员储备平均不足200人，产业整体人才团队不足千人，成为制约中国FPGA芯片行业技术发展、产品升级的核心因素。

Ø 研发实力匮乏制约企业成长

全球头部FPGA厂商依托专利技术积累及人才培养，以及早于中国企业20年的发展经历，在全球范围牢固占据第一梯队阵营。FPGA行业进入门槛高，中国头部企业较难取得后发优势。现阶段，赛灵思已进入7纳米工艺亿门级高端FPGA产品研发阶段，中国头部厂商如紫光同创、高云半导体等启动28纳米工艺千万门级（7,000万）中高密度FPGA研发工作，与全球顶尖水平相差约2代至3代，亟需人才资源支持。

FPGA芯片设计复杂度持续提高

2016至2018年，全球FPGA研发领域高性能、高安全性可编程芯片设计项目比重提高，FPGA设计复杂度日趋提升，具体可以安全特性设计增加为例。

（1）安全保证硬件模块设计项目增加：安全保证硬件模块设计多用于加密密钥、数字权限管理密钥、密码、生物识别参考数据等领域。相对2016年，2018年全球FPGA安全特性模块设计项目占比显著增加（增幅超5%）。安全特性提升增加设计验证需求及验证复杂度。

（2）安全关键标准、指南增加

安全特性需求增加可以安全关键标准、指南增加为表现。2016年及历史FPGA开发项目多基于一个安全关键标准进行，2018年及以后，更多FPGA研发项目以一个或多个安全关键标准、指南进行开发。

深度见解：本土企业依托差异化竞争战略突围

相对全球集成电路领域超4,600亿美元的市场规模，FPGA市场规模较小，存在增量释放空间。

中国FPGA芯片行业发展起步较晚，呈现蓝海市场特征，本土企业主攻中低密度市场，在高端“亿门阵列” 级细分市场尚不具备与国际头部厂商竞争的实力。

相较国际巨头，中国FPGA研发起步晚，但研发进度逐渐赶上（与全球头部厂商相差3代缩短至接近2代）。本土芯片在产品硬件性能等方面落后于境外高端产品，但短期在LED显示、工业视觉等领域出货量较高。

2025年后，边缘计算技术及云计算技术在智慧交通网络、超算中心全面铺开，自动驾驶、数据中心领域FPGA应用市场成长速度将超过通信、消费电子市场。

现阶段中国FPGA厂商芯片设计软件、应用软件不统一，易在客户端造成资源浪费，头部厂商可带头集中产业链资源，提高行业整体竞争力。