全球FPGA芯片市场规模从2016年43.4亿美元增长至2020年60.8亿美元,年复合增长率为8.8%。下游应用广泛的FPGA市场规模会随着AI、5G、数据中心市场的发展不断扩大。
中国市场增速快于全球,预计未来五年年均复合增长率23.1%。随着国产替代进程的进一步加速,到2025年中国FPGA市场规模将达到约332.2亿元。
|一、什么是FPGA芯片?为何火热?
FPGA芯片可以把它叫做“可编程芯片”、“半定制化芯片”和“万能芯片”等。传统芯片都是全定制的,设计好了出成品,就定死了这些功能,不能做更改,如果要更改的话,那就得重新设计生产,但是,FPGA芯片最大的特点是芯片的具体功能是在制造完成以后由用户配置决定,所以才被称之为“可编程芯片”。
相比于其他芯片,FPGA芯片有着强大的优势:
第一,FPGA芯片可以变成任何你想要的芯片,所以叫万能芯片。
第二,它是硬件可编程,比如声卡编程可以变成显卡使用。
第三,各个硬件逻辑可以同时工作,不受干扰,大幅提升数据处理效率和延迟率,这一块在5G、人工智能、无人驾驶和云计算上具有非常明显的优势。比特币的挖矿机都是用FPGA芯片。
第四,它一个芯片可以控制很多个单元,比如机器人的手臂关键的操作,通过FPGA芯片就可以全部控制,这是为AI时代而生的一个特种芯片。
FPGA的最大卖点是FPGA可以由客户在实验室或现场预制和编程。它们不需要一次性工程费用(NRE),并且可以帮助创新者极快地进入市场。这使得FPGA成为在快速变化的环境中实现差异化的绝佳选择。
|FPGA芯片的应用场景
汽车、工业、数据中心三大领域对FPGA芯片需求增长明确。目前全球FPGA芯片需求主要集中在电子通讯、消费电子两大下游领域,总占比超60%。
随着5G技术的提升、AI的推进以及汽车自动化趋势的演进,全球汽车、数据中心、工业三大领域对FPGA芯片需求增长明确,预计2017-2025年CAGR分别为12.89%、11.99%、10.89%。
1、网络通信和5G中FPGA芯片的应用
网络通信领域是FPGA芯片的主要应用市场之一,Frost&Sullivan数据显示2020年应用于该领域的FPGA芯片中国销售额将达到62.1亿元,占中国FPGA芯片市场份额的41.3%,2021年至2025年年均复合增长率将达到17.5%。
2、工业和数据中心FPGA芯片的应用
工业领域是FPGA芯片的主要应用市场之一,FPGA芯片在工业领域应用非常广泛,大量应用在视频处理、图像处理、数控机床等领域实现信号控制和运算加速功能。随着智能化与自动化技术的发展,工业领域也正逐渐从以人力资源为核心要素转向以自动化为核心要素的智能化无人工厂。
3、汽车智能化和人工智能中FPGA的应用
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、辅助驾驶视频等功能。在辅助驾驶和自动驾驶领域,FPGA芯片可用于实现机器视觉与目标检测等各种功能。
|三、国内龙头厂商正在奋力追赶
FPGA芯片国外起步较早,技术积累深厚,高度垄断市场。根据统计数据,中国FPGA芯片市场有超80%的份额被外商占据,目前全球FPGA芯片市场主要集中在赛灵思、Altera等国际大规模企业,市场份额分别为52%、35%。
中国FPGA市场近4年均复合增长率约为23.1%。目前国内生产FPGA的厂商包括紫光国微、复旦微电子、成都华微、安路科技、高云半导体、易灵思等。
紫光国微参股子公司紫光同创专业从事包括FPGA在内的可编程逻辑器件业务,中小规模FPGA多款产品逐步成熟、稳步上量发货,在视频图像处理、工控和消费市场领域取得应用。同时公司也在开发大规模FPGA。
复旦微是国内最早推出亿门级FPGA产品的厂商,2021年全年复旦微FPGA全年营收4.3亿元,同比增长109.49%,毛利率高达85%,目前复旦微正在研发14/16nm工艺制程的10亿门级产品。
安路科技在2021年上市,目前已经建立其高性价比系列、低功耗系列、高性能系列矩阵,产品覆盖网络通信、工业控制、消费电子和数据中心领域。
高云半导体的FPGA在车规级产品上取得一定突破,已有数款FPGA通过车规认证,并在诸多国内外著名车企的数十款车中批量出货。
可以看到国内涉足FPGA的半导体厂商不少,而有潜力的市场也让一些厂商得到资本市场的助力。相比于Xilinx、Altera等FPGA巨头,国内FPGA研发起步较晚,但差距在逐渐缩小,和头部厂商的差距已经由三代缩短到两代。
在当前国家对芯片行业的大力支持下,以及FPGA在5G和AI领域的广泛应用,这些现状对于国产FPGA厂商来说,是一个难得的机遇。足以见得国内半导体产业也对FPGA这条赛道充满信心。