FPGA

摘要：近年来随着国内工业控制、网络通信、消费电子、数据中心、人工智能等新一代信息技术领域的快速发展，中国FPGA芯片市场规模持续上升，半导体行业芯片国产化的发展战略和国内科技企业自主可控的采购战略推动了市场对国产FPGA芯片的需求。截至2022年我国FPGA行业市场规模约为269.9亿元。

一、定义及分类

现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)是一种可通过重新编程来实现用户所需逻辑电路的半导体器件和专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)相比，FPGA是基于查找表结构的逻辑门电路，具有硬件可重构的体系结构，其数字电路可以通过编程的方式在芯片出厂后重新构造，具有设计周期快、开发成本低的优势。FPGA在未编程状态下可以看作是一种集成了大量原始逻辑资源的标准器件，用户根据需求选定器件，对电路进行设计，无须花费高额流片费用即可实现定制电路的需求。FPGA市场按制程主要分为大于90nm、20-90nm与≤16nm三类：

二、行业政策

集成电路行业是信息技术产业的核心，是支撑一个国家经济发展的战略性、基础性和先导性产业，其发展程度是一个国家科技发展水平的核心指标之一。FPGA芯片产业是其中一个重要的子产业，近年来持续获得政策支持。

三、发展历程

和国际巨头相比，国内FPGA厂商还处于起步阶段，产品主要为FPGA器件，营收规模较小，在硬件性能指标上和国际高端FPGA器件相比仍有较大差距。随着国内集成电路产业的发展和国际环境的变化，国产器件的接受度在不断提升，国内FPGA厂商在研发和国产化替代方面取得了不小的进步，40nm和55nm的工艺器件已经实现稳定出货。近年来，国产FPGA逐渐向通信、工业控制、智能终端等商用领域渗透，我国FPGA行业的发展共经历初期阶段、技术引进与自主研发、行业崛起与市场拓展、技术创新与自主品牌四个阶段。

四、行业壁垒

1、技术壁垒

FPGA行业属于典型的高新技术产业，其工作内容的专业性、复杂性、系统性、先导性特征，决定了企业进入FPGA行业需突破极高的技术壁垒。同时，FPGA产业还具有一定的周期性特征，下游需求不断更新，市场热点快速变化。成熟的FPGA企业能够基于丰富的技术储备和行业底蕴，进行前瞻性研究、多元化布局，从而维持长期稳定的市场竞争力。与之相比，FPGA行业新进企业很难做到短期内弥补技术实力差距，只有经过长时间持续不断的研发投入、团队培养、技术储备才能形成一定的竞争力。

2、人才壁垒

FPGA行业对从业人员的专业素质、创新能力和研发经验的要求较高，为构建自身的核心竞争力，FPGA企业倾向于集中资源用于吸引、培养专业研发团队。而相较于FPGA行业后来者，业内成熟的FPGA企业在长期的发展过程中已构建了多层次的研发人才梯队，并凭借完备的研发体系、丰富的项目资源和规范的人才培养机制等一系列平台优势，在吸引高端人才、培养青年人才的过程中持续领先。

3、供应链壁垒

FPGA产品作为部分产品的核心元器件，其性能、功耗、可靠性、使用寿命直接决定了下游产品的市场竞争力，因此下游客户往往会审慎遴选FPGA供应商，并经过多重考核后最终纳入其供应链体系之中。同时，在供应链合作过程中，FPGA企业往往会深度参与下游企业核心元器件的研发、制造环节，形成了较强的合作黏性，使得双方倾向于建立长期稳定的合作关系，从而形成较强的供应链壁垒。

4、资本壁垒

FPGA企业经营的各个环节均涉及大量的资本投入，具体包括：持续大额的先期研发支出、高端人才薪酬激励、前瞻性研究的试错成本、大规模量产时的供应链占款，以及市场下行周期中的持续供货保障等等。因此，FPGA产业只有在先期资本投入累计达到足够规模后，才能逐渐显现出经济效益。

5、专利壁垒

专利方面，国外仅赛灵思及阿尔特拉就拥有超过9000项专利，而国内FPGA设计相关公司，截至2022年，复旦微电拥有221项发明专利、软件著作权265项；安路科技拥有63项发明专利，软件著作权27项。国内厂商相关专利数量较少，表明技术积累与国外龙头企业仍有差距，相关专利壁垒还需继续突破。

五、产业链

1、行业产业链分析

目前FPGA芯片产业链包括：上游-底层算法设计企业、晶圆代工、基础材料设备供应商；中游-FPGA芯片制造商、封测厂商；下游-通信、汽车、数据中心、消费电子、航空航天等。FPGA芯片设计对于底层算法架构依赖度较低，上游算法供应商对中游芯片研发制造企业议价能力有限。FPGA芯片企业需通过EDA等开发辅助软件完成设计，市场主要被Mentor、Cadence、Synopsys三大巨头占据。由于FPGA芯片具有灵活性高、节省流片时间成本、上市时间短等特点，目前通信、消费电子、汽车三大场景构成全球FPGA芯片总需求规模约80%以上，FPGA应用场景还可扩展至数据中心、工业视觉、医疗检测等诸多领域，未来拥有广阔市场前景。

FPGA行业产业链

底层算法设计

TEXAS INSTRUMENTS

国际商业机器公司（IBM）

上海楷登电子科技有限公司

晶圆代工

SK hynix

武汉新芯集成电路制造有限公司

台湾积体电路制造股份有限公司

中芯国际集成电路制造有限公司

基础材料设备

上游

Xilinx

Altera

Lattice

Microchip

中游

通信

汽车

数据中心

消费电子

下游

2、国内领先企业分析

（1）上海复旦微电子集团股份有限公司

上海复旦微电子集团股份有限公司是国内从事超大规模集成电路的设计、开发、生产（测试）和提供系统解决方案的专业公司。复旦微电于1998年7月创办，并于2000年在香港上市，2014年转香港主板，是国内成立最早、首家上市的股份制集成电路设计企业。2021年登陆上交所科创板，形成“A+H”资本格局。复旦微电在国内FPGA芯片设计领域处于领先地位，是国内最早推出亿门级FPGA产品的厂商。当前，复旦微电正在积极开展十亿门级产品的开发，确保其在国产可编程器件领域技术上的领先地位。

（2）上海安路信息科技股份有限公司

上海安路信息科技股份有限公司创立于2011年，主营业务为FPGA、FPSoC芯片和专用EDA软件等产品的研发、设计和销售。安路科技的FPGA芯片产品由SALPHOENIX高性能产品家族、SALEAGLE高效率产品家族、SALELF低功耗产品家族组成，主要应用于工业控制、网络通信、消费电子、数据中心等领域。随着公司逐步推陈出新，产品系列不断丰富，产品覆盖领域随之逐步拓宽，近年来公司FPGA产品营收迅猛增长，2020/2021/2022年分别同比增长132%/129%/54%，收入体量达到2.8/6.4/9.9亿元。

六、行业现状

近年来随着国内工业控制、网络通信、消费电子、数据中心、人工智能等新一代信息技术领域的快速发展，中国FPGA芯片市场规模持续上升，半导体行业芯片国产化的发展战略和国内科技企业自主可控的采购战略推动了市场对国产FPGA芯片的需求。据统计，截至2022年我国FPGA行业市场规模约为269.9亿元。

七、发展因素

1、有利因素

（1）国家层面大力扶持

我国FPGA行业相较于发达国家起步较晚，在技术、人才等方面与发达国家存在一定差距，从而导致我国FPGA产业自给率偏低，长期依赖于国外进口。近年来，随着我国经济发展、产业升级，FPGA行业的战略意义愈发受到国家、社会的重视。历年来，国家为扶持FPGA行业发展，从产业规划、财税减免、知识产权保护、投融资等各方面，出台了多项政策法规。如《关于做好2022年享受税收优惠政策的集成电路企业或项目、软件企业清单制定工作有关要求的通知》，通知附件中划定了重点集成电路设计领域就包括高性能处理器和FPGA芯片。我国发布的政策法规为FPGA行业的发展提供了充分的保障和支持。

（2）下游市场需求持续增长

在信息化的时代背景下，传统产业转型升级，产生了大量对集成电路产品的应用需求，具体包括金融安全、安防监控、汽车电子、工业控制、网络设备、移动通信、物联网等，下游广阔的应用领域稳定支撑着FPGA行业的持续发展。

（3）国内FPGA行业产业链持续完善带来的巨大机遇

在国家政策扶持和资本推动下，我国FPGA产业持续迅猛发展，包括EDA设计、晶圆制造及封装测试在内，FPGA行业产业链各个环节均得到丰富和完善。同时，我国已成为全球最大的半导体与集成电路消费市场，为国内外FPGA企业提供了广阔的市场空间。近年来，国际FPGA产业巨头不断加码中国市场布局，陆续在中国大陆投资建厂，扩大产能；国内FPGA企业也不断加大人才、技术引进力度，以积累自主知识产权提升核心竞争力，打破国外技术的垄断地位，推动FPGA产品的进口替代进程。

2、不利因素

（1）国际竞争力尚待提升

近年来，我国FPGA产业在国家政策的扶持和资本市场的助推下取得了长足进步，但由于国内FPGA产业起步较晚、产业基础仍较为薄弱，在高端人才储备、核心技术积累、资金实力等方面，相较于欧美、日韩等发达国家尚有较大差距。

（2）高端专业人才较为缺乏

FPGA行业为典型的技术密集型行业，对研发人员的专业素质、创新能力和研发经验的要求较高，而我国FPGA产业的起步较晚，相关配套的教育、培训体系与发达国家相比尚不成熟。尽管随着国家对FPGA行业愈发重视，相关人才的培养和引进力度不断加大，但富有经验的高端人才储备缺口仍较大，在一定程度上制约了我国FPGA产业在高端领域的发展。

八、竞争格局

我国FPGA行业集中度较高，一方面，海外大厂目前占据主要份额，国产厂商提升空间大；另一方面，较高的竞争格局往往意味着较高的行业壁垒，高客户黏性及稳定的竞争格局。其中全球FPGA龙头赛灵思（XILINX）占据过半份额，全球FPGA行业CR4超过90%，且均为美国公司。目前，国产FPGA主要参与者有紫光同创、复旦微电、紫光国微、安路科技、高云半导体、易灵思、西安智多晶、京微齐力、华微电子、亿海微等。

九、发展趋势

FPGA芯片由于现场可编程的灵活性，下游应用领域非常丰富，而且新兴应用领域不断涌现。除了长期在工业控制、网络通信、消费电子等领域具有持续稳定增长的市场以外，FPGA芯片在无人机、人工智能加速、自动驾驶、智慧城市等新兴领域都非常受欢迎。由于这些新兴领域具有产品需要迅速推向市场、产品规格不稳定、市场应用不断变化等特点，FPGA的现场可编程高度灵活性优势得以发挥，因此在这些新兴市场拥有较大的增长空间。下游应用领域广阔、多样的市场需求使得FPGA行业前景广阔。整体来看，目前FPGA芯片向先进制程与先进封装、高集成化、应用领域不断拓展方向发展。