FPGA具備可編輯性，未來有望成主流。FPGA作為目前僅有的支持再編程的芯片，應(yīng)對未來5G時代到來后激增的芯片設(shè)計及功能使用需求，F(xiàn)PGA可以避免如ASSP或者ASIC所需要的較長的生產(chǎn)及設(shè)計周期，而是直接與FPGA芯片上實現(xiàn)再編程，對硬件進(jìn)行更改從而滿足用戶或設(shè)計需求。

FPGA市場規(guī)模穩(wěn)定擴(kuò)大，2025年有望達(dá)到125億美元。根據(jù)MRFR統(tǒng)計以及預(yù)測，在2013年全球FPGA的市場規(guī)模在45.63億美元，至2018年全球FPGA的市場規(guī)模緩步增長至63.35億美元。但隨著目前5G時代的進(jìn)展以及AI的推進(jìn)速度，MRFR預(yù)測FPGA在2025年有望達(dá)到約125.21億美元。

核心是AI、大數(shù)據(jù)、以及云計算，應(yīng)用下游是汽車、數(shù)據(jù)中心、和工業(yè)。根據(jù)HIS以及MRFR的統(tǒng)計以及預(yù)測，未來FPGA的市場增量點將會集中在汽車(智能駕駛)、數(shù)據(jù)中心、以及工業(yè)智能自動化上。在2018年，通訊領(lǐng)域所用FPGA占據(jù)約40%，消費電子占據(jù)23%，為最大的應(yīng)用下游;根據(jù)MRFR預(yù)測至2025年時最大的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹瞧?，占?9%，而數(shù)據(jù)中心以及工業(yè)的占比也將直線上升至13%和19%。

FPGA行業(yè)高速集中，Xilinx以及Altera占據(jù)超過70%的全球市場份額，國產(chǎn)化發(fā)展空間較大。目前全球2018年FPGA的市場規(guī)模約在63億美元的層次，而Xilinx以及Altera占據(jù)了絕大一部分，國產(chǎn)FPGA芯片的身影在國際舞臺上較難看見，但同時也意味著此間留給中國進(jìn)行國產(chǎn)替代化的空間較大。

國產(chǎn)FPGA企業(yè)初露荷角，靜待FPGA領(lǐng)域的建設(shè)。雖然技術(shù)壁壘高鑄于此細(xì)分行業(yè)，但是目前中國仍然有約10家企業(yè)開始發(fā)力，我們統(tǒng)計了幾家關(guān)于FPGA研發(fā)的幾家公司，其FPGA的進(jìn)展已經(jīng)成功進(jìn)入該行業(yè)，并且成功出貨，供入軍方訂單。我們看好中國本土FPGA設(shè)計公司在后期不斷的追趕甚至超越。

一、FPGA：可再編程芯片設(shè)計

FPGA(Field Programmable Gate Array)，即現(xiàn)場可編程門陣列，于1985年由Xilinx創(chuàng)始人之一Ross Freeman發(fā)明。FPGA的誕生時間晚于摩爾定律的出現(xiàn)約20年，但FPGA自發(fā)明后，發(fā)展之快超乎想象，且目前FPGA已是全球領(lǐng)先的先進(jìn)工藝。

說到FPGA芯片，與其他芯片最大的區(qū)別就是FPGA設(shè)計不是研發(fā)FPGA芯片，而是用FPGA進(jìn)行設(shè)計。FPGA是一種在PAL(可編程邏輯陣列)、GAL(通用陣列邏輯)、CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)等傳統(tǒng)邏輯電路和門陣列的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種半定制電路，主要應(yīng)用于ASIC(專用集成電路)領(lǐng)域，既解決了半定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。

簡單來說，即FPGA芯片可以每隔幾秒就改變芯片上的運(yùn)行硬件設(shè)計，而其他芯片，例如ASIC芯片則在出廠的時候就已經(jīng)固化，無法進(jìn)行改變。

FPGA最大的特點就是靈活，實現(xiàn)你想實現(xiàn)的任何數(shù)字電路，可以定制各種電路。減少受制于專用芯片的束縛。真正為自己的產(chǎn)品量身定做。在設(shè)計的過程中可以靈活的更改設(shè)計。而且它強(qiáng)大的邏輯資源和寄存器資源可以讓你輕松的去發(fā)揮設(shè)計理念，其并行執(zhí)行，硬件實現(xiàn)的方式可以應(yīng)對設(shè)計中大量的高速電子線路設(shè)計需求。

FPGA比DSP擁有更快的速度，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的高速邏輯;FPGA比ASIC(專用芯片)有更短的設(shè)計周期和靈活性，免去昂貴的開版費用;FPGA可以隨時裁減，增加你想要的功能達(dá)到規(guī)避設(shè)計風(fēng)險，回避芯片廠商的限制。雖然FPGA具備著靈活性，可再編輯性，但這也就致使FPGA芯片中預(yù)留了更大的面積，以及可配置邏輯，即增加了一定的成本以及功耗。

成本：如果ASIC流片量大，實現(xiàn)同樣邏輯的FPGA成本將是ASIC的10倍以上。按照上面的初步測算，以5萬片流片為零界點，低于5萬片的小批量多批次的專用控制設(shè)別(如雷達(dá)、航天飛機(jī)、汽車電子、路由器，這些高價值、批量相對較小、多通道計算的專用設(shè)備)采用FPGA更加經(jīng)濟(jì)劃算。

功耗：FPGA中的芯片的面積比ASIC更大，這是因為FPGA廠商并不知道下游的具體需求應(yīng)用，故在芯片中裝入規(guī)模巨大的門電路(其實很多沒有使用到)，而大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)、國防、汽車等，這些領(lǐng)域?qū)Φ凸囊蟛桓摺?/p>

編程設(shè)計：FPGA的發(fā)展中，軟件將占據(jù)60%的重要程度。例如Xilinx公司60%~70%的研發(fā)人員從事軟件工作。除了考慮芯片架構(gòu)，編程設(shè)計時還要考慮應(yīng)用場景多樣性、復(fù)雜性和效率。FPGA編程需要采用的專用工具進(jìn)行HDL編譯，再燒錄至FPGA中，其技術(shù)門檻非常高。

從技術(shù)端來看FPGA的未來發(fā)展，我們預(yù)測在未來的一段時間內(nèi)FPGA將繼續(xù)遵循摩爾定律的演變發(fā)展。目前目前Xilinx的16nm工藝FPGA已經(jīng)成熟商用。而Altera被Intel收購后逐步切換至Intel的工藝上面來，現(xiàn)在也推出基于Intel 14nm工藝的Stratix 10等高端芯片。

二、受益大數(shù)據(jù)、AI、云計算，市場空間持續(xù)增長

根據(jù)MRFR統(tǒng)計以及預(yù)測，在2013年全球FPGA的市場規(guī)模在45.63億美元，至2018年全球FPGA的市場規(guī)模緩步增長至63.35億美元。但隨著目前5G時代的進(jìn)展以及AI的推進(jìn)速度，MRFR預(yù)測FPGA在2025年有望達(dá)到約125.21億美元。

對于全球FPGA的市場分布而言，MRFR統(tǒng)計對于FPGA的下游應(yīng)用地區(qū)分布而言，目前最大的為亞太地區(qū)，占比39.15%，北美占比33.94%，歐洲占比19.42%;而至2025年，亞太地區(qū)的占比將會繼續(xù)的提高至43.94%，此間原因也主要因為下游應(yīng)用市場在未來的主要增長大部分集中在亞太地區(qū)。

按照FPGA下游應(yīng)用來分拆FPGA的市場規(guī)模的話，我們可以看到在2018年而言，通訊領(lǐng)域所用FPGA占據(jù)約40%，消費電子占據(jù)23%，為最大的應(yīng)用下游;根據(jù)MRFR預(yù)測至2025年時最大的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹瞧嚕急?9%，而數(shù)據(jù)中心以及工業(yè)的占比也將直線上升至13%和19%。

對于未來FPGA的重要發(fā)展趨勢：汽車、數(shù)據(jù)中心而言，我們通過總結(jié)延伸出未來FPGA最重要的核心其實依舊是AI、大數(shù)據(jù)、以及云計算但我們?nèi)匀粚囊韵缕囈约皵?shù)據(jù)中心兩個最大的增長點進(jìn)行具體的應(yīng)用領(lǐng)域簡述。