随着人工智能（AI）手艺的飞速生长，其应用界限不停拓宽，从简朴的图像识别到庞大的自然语言处置，再到自动驾驶、智能制造等前沿领域，AI正以亘古未有的速率改变着我们的天下。

在这场AI革掷中，深度学习作为其焦点驱动力，不停推动着算法与模子的刷新，同时也对盘算资源提出了更为严苛的要求。

降生于1985年的FPGA虽然问世时间不长，但已经依附“可编程”的怪异优势，在百花齐放的芯片浪潮中夺得一席之地，成为GPU芯片的又一强敌。

1、FPGA的特点

FPGA芯片是基于可编程器件（PAL、GAL、CPLD）生长而来的，是半定制化、可编程的集成电路。FPGA主要有三大特点：

可编程天真性高

无论是CPU、GPU、DSP、Memory照样各种ASIC芯片，在芯片被制造完成之后，其芯片的功效就已被牢靠，用户无法对其硬件功效举行任何修改。而FPGA芯片在制造完成后，其功效并未牢靠，用户可以凭证自己的现实需要，将自己设计的电路通过FPGA芯片公司提供的专用EDA软件对FPGA芯片举行功效设置，从而将空缺的FPGA芯片转化为具有特定功效的集成电路芯片。

每颗FPGA芯片均可以举行多次差异功效设置，从而实现差其余功效，具有高度天真性。

开发周期短

在逻辑芯片内里，如ASIC制造流程包罗逻辑实现、布线处置和流片等多个步骤；而FPGA无需布线、掩膜和定制流片等，芯片开发大大简化。一样平常逻辑芯片，如ASIC、DSP、SOC等，开发周期需要14—24个月，甚至更长，而FPGA则只需要6—12个月，比其他芯片开发周期削减55%的时间。

正如全球FPGA*大厂商Xilinx（赛灵思）以为，更快比更廉价主要，产物晚上市6个月，5年内将削减33%的利润，每晚周围即是损失14%的市场份额。

并行盘算效率高

FPGA属于并行盘算，也即一次可执行多个指令算法。而传统的ASIC、DSP、CPU都是串行盘算，一次只能处置一个指令集。因此在部门特殊义务中，FPGA的并行盘算效率比串行盘算效率更高。

CPU、GPU、ASIC和FPGA是四种盘算机处置器类型，差异处置器有着怪异的优势。

CPU的逻辑运算单元（ALU）较少，控制器（control）占对照大；GPU的逻辑运算单元（ALU）小而多，控制器功效简朴，缓存（cache）也较少。架构的差异使得CPU善于举行逻辑控制、串行盘算，而GPU善于高强度的并行盘算。GPU单个运算单元处置能力弱于CPU的ALU，然则数目众多的运算单元可以同时事情，迎面临高强度并行盘算时，其性能要优于CPU。现现在GPU除了图像处置外，也越来越多地运用到其余盘算中。

可以说，CPU更像是一个有多种功效的优异*。它的优点在于调剂、治理、协调能力强，盘算能力则位于其次。而GPU相当于一个接受CPU调剂的“拥有大量盘算能力”的员工。

ASIC即专用集成电路，指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。ASIC的特点是面向特定用户的需求，ASIC在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。

基于ASIC开发人工智能芯片更像是电路设计，需要频频优化，需要履历较长的流片周期，故开发周期较长。

量产后ASIC人工智能芯片成本及价钱较低。虽然相较于FPGA，ASIC人工智能芯片需要履历较长的开发周期，而且需要价钱昂贵的流片投入，然则这些前期开发投入在量产后会被摊薄，以是量产后，ASIC人工智能芯片的成本和价钱会低于FPGA人工智能芯片。

受益于与众差其余架构，FPGA的可编程属性使其相比其他处置器，在算力、成本、功耗之间更能取得平衡。

2、FPGA迎来发作时刻

FPGA由于具备可编程天真性高、开发周期短以及并行盘算效率高的特点，使得FPGA的应用场景稀奇普遍。

通讯是现在FPGA规模*的应用市场。FPGA在通讯领域的应用包罗网络交流、通讯协议转换、流量控制等。它可以用于实现高效数据处置和大规模的射频中继等。例如，在5G通讯手艺中，FPGA被用于基站的信号处置和数据处置，提高了通讯系统的性能和稳固性。

工业领域是FPGA芯片的主要应用市场之一。FPGA在工业领域主要应用于视频处置、图像处置、数控机床等领域实现信号控制和运算加速功效。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装备的运作。

数据中央是FPGA芯片的新兴应用市场之一。在数据中央运算处置领域，FPGA芯片主要用于硬件加速。相比于CPU，FPGA芯片由于其无指令、无需共享内存的系统结构，能够同时提供壮大的盘算能力和足够的天真性；相比GPU，FPGA芯片在数据中央具有低延迟及高吞吐的优势；相比ASIC，FPGA芯片可在天真性、开发时间等方面到达精彩的平衡。

随着电动汽车兴起，FPGA在汽车中的应用越来越普遍。汽车电子行业对FPGA的需求主要来自ADAS（智能感知系统）和AV（自动驾驶汽车）。好比：FPGA芯片可用于控制和驱动电动汽车电机控制系统，毗邻驾驶系统、仪表盘、雷达、超声波传感器等种种车载装备，实现激光雷达、毫米波雷达等信号处置和控制。在视频桥接和融合领域，FPGA芯片可用于实现多个图像传感器的信号桥接、3D环视视频融合、倒车辅助视频、辅助驾驶视频等功效。在辅助驾驶和自动驾驶领域，FPGA芯片可用于实现机械视觉与目的检测等种种功效。

在人工智能时代，AI的算法不停推陈出新，对于硬件的算力和天真度要求很高，FPGA的天真性恰好相符AI的特征。FPGA主要被用作矩阵乘算法的加速器和神经网络加速器的执行器。它可以实现低延迟的盘算和高性能的运算，为人工智能的生长提供了壮大的硬件支持。例如，在深度学习领域，FPGA被用于加速神经网络的推理和训练历程，提高了人工智能系统的处置速率和能效。此外，随着异构盘算融合等形式越来越受推许，FPGA CPU等架构也给AI带来更多的潜在优势。

3、国际FPGA竞争名目

全球FPGA市场主要被赛灵思（已被AMD收购）和Intel两家外洋企业双寡头垄断，在2019年，两家合计占有了全球市场份额的85%以上。由于手艺壁垒高、更新换代速率快，全球FPGA市场高度集中，海内厂商占对照低。

AMD产物已进入7nm庞大异构

AMD（Xilinx）FPGA相关产物矩阵主要包罗：四大FPGA产物系列（VIRTEX、KINTEX、ARTIX、SPARTAN），以及集成度更高的两大自顺应SoC（AdaptiveSoC）系列（ZYNQ、VERSAL）。

从芯片制程来看，主要有UltraScale （16nm）、UltraScale（20nm）、7系列（28nm）和6系列（45nm）四大类，VERSAL则是整体升级为7nm制程。

从芯片架构来看，FPGA单芯片向更先进工艺、更高速电路结构、庞大异构SoC系统生长，AMD的VERSAL系列产物中集成了PCIe、Ethernet通讯协议以及AI引擎、NoC架构等。

从产物价钱来看，随着产物定位从低端走向高端，FPGA容量等指标不停提升，通讯架构逐渐升级，对应开发板的价钱也从数百美元逐步上涨到一万多美元。

从应用领域来看，数据中央等高端应用所适用的FPGA芯片大多为高端FPGA产物线，仅有少部门中高端FPGA也能够知足数据中央网络加速需求。

英特尔：高端已大量出货，低功耗系列即将推出

今年3月，英特尔将其可编程解决方案事业部（PSG）自力运营，并以Altera的品牌形象重新出现。新确立的Altera制订了全新的生长战略，旨在通过聚焦高性能FPGA市场来牢固并扩大其市园职位，同时起劲开拓中低端FPGA市场，以吸引更普遍的客户基础并拓展生长空间。

Agilex FPGA和SoC FPGA家族基于英特尔 10纳米制程节点构建，可提高性能并降低功耗。

良品铺子们的「性价比」大战，打到哪一步了？

Agilex9 FPGA和SoC FPGA为目的应用提供亘古未有的功效和优化，逾越了主流可编程逻辑的极限。现在已实现规模化生产。这款产物依附业界*的数据转换器，尤其适用于需要处置高带宽夹杂信号FPGA的应用场景。

Agilex7 FPGA和SoC FPGA是一款高性能FPGA，提供业界*的架构和I/O速率，是大多数带宽麋集型和盘算麋集型应用的理想之选。英特尔Agilex 7的逻辑结构性能功耗比，对比竞争对手的7nm节点FPGA，提升约2倍。

Agilex 7器件接纳先进的10纳米SuperFin手艺（F系列和I系列）、英特尔7手艺（M系列）和第二代英特尔Hyperflex FPGA架构。这款产物的应用领域包罗数据中央、网络、国防和工业。

Agilex 5是一款针对需要高性能、低功耗和小尺寸的应用举行了优化的中端FPGA。该产物现已周全上市。

英特尔Agilex 5是首批支持LPDDR4、LPDDR5（ DDR4、DDR5）的FPGA、首批配备AI张量块的产物，拥有*非对称多核应用处置器系统（2xArm A76、2xArm A55），可提升在边缘端AI推理能力。其E系枚举行了功耗和尺寸优化，对比16nm竞品，性能功耗比提升1.6倍；D系枚举行了性能优化，对比7nm竞品，性能功耗比提升2倍。

Agilex 3即将问世，该产物系列具有更小的形状尺寸以及功耗和成本优化。这款产物旨在为云盘算、通讯和智能边缘应用中的低庞大度功效提供*的低功耗FPGA系列产物。

综上所述，Altera的产物线日益完善，其中Agilex 9正处于规模化生产阶段，Agilex 7的F系列和I系列装备已投入生产，Agilex 5已周全上市，而即将推出的Agilex 3将知足云、通讯和智能边缘应用对低庞大度、低功耗FPGA的需求。

4、国产之争愈发猛烈

现在，本土FPGA厂商和外洋龙头的差距客观存在，有充实的追赶空间。

海内外厂商的差距

首先看一下国产厂商与国际厂商当前的差距。

从FPGA的容量来看，现在国产民用FPGA最高水平能做到约400k逻辑单元，而现在全球容量*的FPGA为AMD在2023年6月27日推出的VP1902（VersalPremium），逻辑单元数高达18,507k，是海内的46倍。

从制程上看，现在国产*进制程在14/16nm，而Xilinx在2018年便宣布了7nm的异构FPGA产物Versal。

从收入来看，中国主要的FPGA公司有紫光同创、安路科技、复旦微电、高云半导体、国微电子、易灵思、西安智多晶、京微齐力等。中国作为全球FPGA市场的主要组成部门，2022年市占率在1/3左右，但在供应链侧，国产FPGA芯片的全球市占率却不足10%。

从下游应用看，现在*的FPGA两大领域——原型验证、数据中央加速盘算仍未有国产FPGA能够进入。

从毛利率看，现在国产FPGA集中于在消费电子领域举行中低容量的替换，相比大容量FPGA市场的进入壁垒相对较低，泛起了一定水平的“内卷”，典型毛利率在35%—40%之间，而AMD在高端FPGA市场竞争优势突出，近10年毛利率基本维持在65%以上，近3年更是靠近70%。

国产厂商手艺提高迅速

中国FPGA产业虽起步晚，但近年来生长迅速。

在市场侧驱动和国家政策的扶持下，本土FPGA企业不停发力，在手艺和市场两方面都取得了不小的成就。

现在中国厂商的低容量FPGA手艺已生长较为成熟。低容量 FPGA的逻辑单元<100k，要求*的低成本和低功耗，主要集中在55nm、40nm和28nm这三个节点。

国产厂商大部门在2019年及之前就推出了此类产物，它也往往是本土FPGA厂商的*代产物。例如，紫光同创的Logos系列在2017年推出，为40nm的低功耗、低成本FPGA，逻辑单元在12-102k之间；安路科技的55nm的Eagle4在2016年推出，逻辑单元20k，主要用于伺服控制、高速图像接口转换的领域；高云半导体的55nm的FPGA小蜜蜂（LittleBee）在2016年推出，是公司*代产物，逻辑单元数在1-8k。

在 28nm的中低容量市场，中国FPGA厂商也已经具备成熟的产物。中容量FPGA主要指逻辑单元在100k-500k的FPGA，主要应用集中在无线通讯的空口侧、工业、汽车、A&D领域，中容量市场不追求最高的性能，性能和功耗一致主要，对成本亦有一定要求。好比紫光同创、安路科技、智多晶均在2020年推出了28nm的FPGA产物，主要对标Xilinx的7系列产物等。

此外另有部门厂商推出22nm 的 FPGA，以实现替换部门28nm 的中低容量 FPGA。好比高云在 2022 年 9 月推出的 Aurora V，是其 22nm 的 FPGA 产物，逻辑单元数为 138k。

500K 以上的高容量 FPGA 是现在国产替换的难点。需要本土公司在硬件架构、EDA软件、IP性能等方面深入生长。其中，最主要的是解决EDA软件在大规模FPGA的结构布线问题。

国产FPGA营收大幅增进

再看国产FPGA厂商的营收情形。

安路科技作为海内FPGA领域的领军企业，2018、2019年，安路科技营业收入只有2852.03万元、1.22亿元。之后在2021年、2022年其业绩泛起翻倍增进。

凭证公然数据，2020年安路科技的FPGA营业收入为2.8亿元，随后几年连续攀升。到2021年，其FPGA营业收入增进至6.42亿元，同比增进跨越一倍。到2022年，这一数字更是增进至9.89亿元，显示出强劲的市场增进势头。

安路科技的毛利率同样显示优异。从2020年到2022年，其毛利率划分为34.05%、34.18%和39.13%，出现出稳步上升的趋势。稀奇是在FPGA营业领域，其毛利率在2022年到达了39.13%。

复旦微作为海内老牌IC设计企业，在FPGA领域同样显示精彩。近年来，其FPGA营业收入连续增进。2020年，复旦微的FPGA营业收入为2.04亿元；到2021年，这一数字增进至4.27亿元；而到了2022年，更是到达了7.81亿元，显示出公司在FPGA市场中的强劲竞争力。

复旦微的毛利率同样处于较高水平。从2020年到2022年，其FPGA营业毛利率划分为82.56%、84.71%和84.7%，保持了较高的稳固性和盈利能力。这主要得益于公司壮大的手艺实力和完善的产物线结构。

5、国产FPGA厂商时机众多

现在FPGA国产化有两大有利条件：一是近年国产FPGA厂商收到的政府津贴金额较大，体现国家对FPGA 国产化的强烈扶持态度。二是28nm生命周期比以往代际更长，给了国产厂商较为充实的追赶空间。

从已披露数据来看，2018年—2022年5年间，国产FPGA厂商每年均收到了万万级甚至上亿的政府津贴。2022年，安路科技、复旦微、紫光国微计入当期损益的政府津贴金额划分为人民币3000万 、6000万 和1.7亿元。而主要产物为CPU的龙芯中科2022年政府津贴金额为1.9亿元，主营产物为CPU和DCU的海光信息为6000万 ，景嘉微为3000万 。凭证WSTS数据，2022年微处置器市场规模508亿美元，是FPGA市场规模的6倍。对比其它品类的数字芯片公司，FPGA公司收到的政府津贴金额依然较大，体现出国家对FPGA的强烈扶持意愿。

此外，作为典型的数字芯片，FPGA生命周期一样平常只有10—15年（而模拟芯片可以高达20年以上），快速迭代的特征使其收入的巅峰往往发现在推出之后的第4—5年，60%收入在前6年发生，随后是量价齐跌的市场。因此，市场玩家必须起劲竞逐制程*，由于制程落伍厂商往往无法取得足够的收入以支持下一代产物的开发。而28nm生命周期比以往代际更长，这正给了国产厂商较为充实的追赶空间。

未来，FPGA芯片市场将继续保持快速增进态势。随着5G、物联网、人工智能等手艺的不停生长，FPGA芯片将在更多领域施展主要作用。同时，随着国产FPGA芯片手艺的不停提高和市场份额的逐步提升，海内FPGA芯片市场也将迎来加倍广漠的生长空间。

据 Frost&Sullivan 展望，预计 2025 年全球 FPGA 市场规模将跨越 125 亿美元，海内市场规模将从 2022 年的 208.8 亿人民币提升至 2025 年的 332.2 亿人民币，三年 CAGR 约 17%。

总的来说，FPGA芯片市场是一个充满时机和挑战的市场。随着手艺的不停提高和应用领域的不停拓展，FPGA芯片将在更多领域施展主要作用，并推动相关产业的快速生长。