一文读懂“万能”芯片FPGA

　　经常关注芯片的小伙伴想必对芯片大厂AMD不会陌生，就在去年2月，AMD正式宣布完成了半导体史上最大并购案，而被收购的对象则是FPGA的龙头之一，赛灵思（Xilinx）。

　　那么FPGA究竟有何魔力能令一众芯片巨头趋之若鹜，下面我们就来了解一下这个被称作“万能”芯片的FPGA。

　　FPGA（Field Programmable Gate Array）的全称是现场可编程门阵列，通俗来说就是用户可根据各自的需求和想法，将其拼搭成不同的功能、特性的电路结构，以满足不同场景的应用需求，类似于集成电路中的“积木”。FPGA 芯片由可编程的逻辑单元（Logic Cell，LC）、输入输出单元（Input Output Block，IO）和开关连线阵列（Switch Box，SB）三部分构成，

　　FPGA属于逻辑芯片大类，与其他主流的它的优势主要体现在灵活性、性能、功耗、成本之间的平衡。

　　图：FPGA与其他逻辑芯片的比较

资料来源：复旦微招股书，润和软件，德邦研究所。上述企业仅作资料来源之用途，不作为任何具体的投资建议，投资需谨慎

　　FPGA 芯片具有灵活性高、应用开发成本低、上市时间短等优势，其应用场景覆盖了包括工业控制、网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等广泛的下游市场。其中数据中心近年来增速较快，以龙头大厂AMD和Intel为例，二者的FPGA业务已成为业绩增长的助推器（上述企业仅作行业举例使用，不作为任何具体的投资建议，投资需谨慎），考虑到数据中心对于芯片新能的高要求，FPGA芯片在硬件加速领域的突出优势或使得更多云计算公司采纳并使用，其占数据中心领域的市场份额也有望增加，Semico研究公司预计，2023年FPGA加速器的份额将超50亿美元。

　　在AI大模型的持续发展下，市场对于芯片算力的要求也越来越高，目前各大芯片厂商已在异构领域展开了正面较量，如AMD在CPU+FPGA上积极布局，并推出了重磅产品，其他竞争对手也陆续发布了对标产品，FPGA的竞争格局向高端化迈进（上述企业仅作行业举例使用，不作为任何具体的投资建议，投资需谨慎）。

　　除了数据中心和芯片层面的应用，FPGA在工业、通信等领域应用前景也十分广阔，据Frost&Sullivan预测，2022-2025年两大领域FPGA应用的CAGR增速分别达到15.6%、17.4%。FPGA在工业上的应用主要集中于在视频处理、图像处理、数控机床等信号控制和运算加速方面，而通信领域，相较于其他芯片，FPGA在运算速度和灵活性上优势，使得其接口扩展、逻辑控制、数据处理、单芯片系统等方面有较广泛的运用，同时FPGA可以处理复杂信号、多维信号，适应复杂网络环节的能力较强。

　　图：中国FPGA市场规模（按领域划分）

资料来源：Frost&Sullivan，安路科技招股书，德邦研究所。上述企业仅作资料来源之用途，不作为任何具体的投资建议，投资需谨慎

　　ChatGPT点燃了AI浪潮，而FPGA的想象空间也因此被打开。现阶段我国FPGA芯片在高端领域与国际龙头相比差距仍较大，产品主要集中在低端市场，硬件领域的突围是当务之急。由于国际厂商关注的焦点以高端FPGA为主，中端或是国内厂商主要的硬件突破口。另一方面，FPGA软件对于FPGA产品的开发至关重要，近年来我国厂商不断增加EDA软件生态额研发投入，试图通过软件技术突围打破国际巨头的垄断格局，加速自主替代的进程。

　　

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