7683
2022年，全球半导体产业在剧烈动荡中延续了增长态势，FPGA芯片因其灵活性和不断提升的电路性能，在丰富的下游应用驱动下，市场需求相对旺盛。
从国产FPGA龙头企业年报来看，业绩增长可观，本土创新活跃。据公开数据，2022年，安路科技FPGA营收9.89亿元，同比增长53.96%；复旦微电FPGA收入7.8亿元，同比增长82.8%；紫光同创营收同比增长超80%，净利润3.52亿元，同比增长758%。
在我国庞大的半导体市场中，FPGA属于“小众”领域。随着我国半导体产业步入快速发展期，产业结构开始升级优化，国产FPGA面临哪些突破机会？能否再上台阶？
步入高景气周期
FPGA产业高度集中，是典型的寡头垄断市场，芯片界的“丛林法则”在这个领域尤为突出：寡头赢者通吃，弱势者夹缝生存。
近年来，国内外半导体企业兼并重组风起云涌，两大FPGA巨头Altera、Xilinx相继并入Intel、AMD旗下，产业呈现出强强联合、战略重组的趋势，国际龙头企业由于产品线丰富、具有规模优势等特征，给FPGA市场带来新的冲击。
在此趋势下，国产FPGA企业更需要稳步发展、积极创新。一方面，为了追求高性能、低功耗，FPGA芯片正向先进制程、先进封装、大容量及高集成度等方向发展，并需积极满足新兴下游应用领域市场需求；另一方面，国产FPGA企业要打破现有的行业竞争格局，必须准确把握市场发展趋势，推出更具市场竞争力的产品，才有希望进一步扩张自身的业务规模。
国内FPGA主要玩家包括复旦微电、安路科技、紫光同创等，从2022年的业绩表现来看，体现出了高增长趋势。
安路科技2022年实现营收10.42亿元，同比增长53.57%，并且，在营收增加的同时扭亏为盈，净利润达5982.80万元，实现了一个非常关键的里程碑。
复旦微电在2022年，FPGA实现销售收入约7.81亿元，一是FPGA业务占比提升明显，二是产品均价大大提升，FPGA芯片单颗均价从2021年的6.75元大幅提升至2022年的17.05元，体现出高景气的增长曲线。
紫光同创官微也在今年年初发布，2022年实现营收超15亿元，较2021年同比增长近90%。
“卷”在中低端
从产品指标来看，多家国产FPGA厂商最高产品制程均达到了28nm及以上，不过，主力销售产品尚集中在更低制程水平。此外，各家技术储备不同，发展路径和目标市场也不尽相同。
紫光同创覆盖高、中、低端等多层次FPGA市场；复旦微电是国内较早推出亿门级FPGA产品的厂商，新一代十亿门级产品正在研发中，并且有可编程片上系统的技术储备；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，并且中高端产品PHOENIX家族已令其2022年业绩丰收；京微齐力基于22nm工艺制程的FPGA已成功量产，且具备将FPGA与CPU、MCU、Memory、ASIC、AI等多种异构单元集成在单芯片上的技术；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。
从市场应用来看，国内FPGA市场应用主要集中在通信和工业领域。
其中，通信是 FPGA 市场最重要的组成部分。一方面，FPGA 芯片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，随着通信协议的演进，FPGA可凭借其高灵活性适应通信协议持续迭代。根据Frost&Sullivan 数据，2022年FPGA在中国通信领域的市场规模为86.7亿元，未来3年通信有望始终占据国内40%以上的市场份额，到2025年市场规模达到140.4亿元，3年CAGR为17.43%。
工业方面，FPGA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。根据Frost&Sullivan数据，2022年FPGA芯片在中国工业领域的市场规模为65.2 亿元，2025年将达到100.8亿元，CAGR为15.6%。
产品方面，国产FPGA中低端种类丰富，高端产品还需补足，仅复旦微电的亿门级FPGA系列等少数芯片逻辑单元可达约700K，其余大部分逻辑单元容量在200K以下，而国际龙头企业的高端产品逻辑规模可达到3KK以上。制程方面，国际高端产品已有7nm量产，而国内已量产的FPGA芯片多以28nm为主，仅有京微齐力、易灵思分别实现了22nm、16nm FPGA芯片量产。这也表明，高端FPGA方面，国产FPGA芯片仍有很大的追赶空间。
新方向、新机遇？
去年年末，AMD旗下FPGA宣布涨价，且涨幅最大的是Spartan 6系列，该系列采用45nm制程，产品逻辑容量覆盖4k~150k，主要应用在工控、汽车信息娱乐系统、消费电子等市场。业界分析认为，某些国产FPGA已经完全覆盖Spartan6系列产品规格，因此涨价将给国产厂商带来市场机遇。
对此，相关FPGA厂商也表示希望能抓住机会，进一步丰富产品的谱系种类，以满足市场不同层次的需求，同时，赢得客户的品牌忠诚度也非常重要，这是进一步打造生态的关键。
此外，产业升级优化也带动物联网、汽车电子、数据中心、人工智能等领域的需求日益旺盛，有助于国产FPGA芯片抓住更多机遇。
在数据中心，服务器和存储器作为通用基础设备，为了应对复杂多变的应用情景，需要FPGA 实现逻辑控制、数据转换、功能扩展、系统升级等功能。在数据中心运算处理领域，相比于 CPU，FPGA由于其无指令、无需共享内存的体系结构，能够同时提供强大的计算能力和足够的灵活性；相比 GPU，FPGA 芯片在数据中心具有低延迟及高吞吐的优势；相比ASIC，FPGA在性能、灵活性、同构性、成本和功耗等五个方面可以达到较好的平衡。在云计算大面积应用的背景下，未来数据中心对芯片性能的要求将进一步提高，更多数据中心有望采用 FPGA，提高FPGA在数据中心芯片中的价值占比。
汽车电子领域，FPGA主要有以下几大应用：系统接口及控制领域，用于控制和驱动电动汽车电机控制系统；在视频桥接和融合领域，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、辅助驾驶视频等功能；在辅助驾驶和自动驾驶领域，可用于实现机器视觉与目标检测等各种功能；在高级驾驶辅助系统（ADAS）、汽车信息娱乐系统等领域，可应对自动驾驶要求的快速演变，提升用户驾驶体验和信息娱乐体验。
人工智能是FPGA的新兴应用市场之一，在云侧与端侧的不同任务中，FPGA均已与GPU及 ASIC等芯片成为处理芯片的重要选择之一。在云侧处理时，FPGA芯片内的并行处理单元可达到百万级，且可编程性能够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，较为适合推理等实时决策需求。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，越来越多的推理任务被转移到端侧来完成，FPGA 芯片可实现快速推理决策，其现场可编程、可实现定制功能、高吞吐量和低延迟等特点，也可以适配各种经过压缩优化的神经网络部署和升级。
在边缘端的嵌入式应用场景中，除了要对大量数据进行算法处理、扮演高速协处理器以外，还要同时执行数据采集、图形运算、控制调度等各种任务，这类新需求在未来人工智能、高可靠等领域将非常普遍。因此，采用CPU+FPGA+AI、CPU+FPGA+GPU+AI、CPU+FPGA+ADC等融合架构的可编程单芯片产品将成为重要的发展方向。
此外，为提高产品密度和通信带宽，Chiplet和高速率FPGA用SerDes(串行/解串接口)也将是主要的技术趋势。
写在最后
对于发展中的国产FPGA来说，和半导体整体产业一样，同样面临着技术升级和国际新形势的双重挑战，但高速增长的国内市场规模为我国半导体产业结构升级优化提供了重要机遇。
过去的一年，全球芯片行业从“缺芯潮”走向“砍单潮”，行业悲观之声不绝于耳。逆势大幅增长的国产FPGA产品，也给努力成长的国产芯片带来一些亮光。虽技术上与国际龙头差距较大，但国内产品日益丰富、技术不断更新迭代，FPGA呈现出了加速发展的趋势。随着产品认可度不断提升，率先布局未来的潜力市场，FPGA企业有望在国产化浪潮中加速发展。
