半導(dǎo)體行業(yè)FPGA專題報(bào)告：“萬能”芯片點(diǎn)燃成長新動(dòng)力，國產(chǎn)替代未來可期.pdf

半導(dǎo)體行業(yè)FPGA專題報(bào)告：“萬能”芯片點(diǎn)燃成長新動(dòng)力，國產(chǎn)替代未來可期。靈活性、低功耗、并行計(jì)算優(yōu)勢鑄就不可替代性，F(xiàn)PGA 是未來數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵。 FPGA 最大的特點(diǎn)是可編程性，用戶在使用過程中可以通過軟件靈活地配置芯片內(nèi) 部的資源，以實(shí)現(xiàn)不同的電路功能；同時(shí)，F(xiàn)PGA 因其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而適用于并行計(jì)算， 且以更低的功耗主打能耗比、性價(jià)比優(yōu)勢。我們看好 FPGA 在數(shù)據(jù)中心的增長潛 力主要由于：（1）芯片層面：芯片制造工藝所遇到的功耗瓶頸問題使得暗硅效應(yīng) 產(chǎn)生，基于 CPU+GPU 以及 CPU+FPGA 的異構(gòu)成為未來高性能計(jì)算的發(fā)展趨勢； （2）數(shù)據(jù)中心層面：超算數(shù)據(jù)中心性能飛速提升，帶來嚴(yán)重的能源成本與散熱壓 力問題，相較于 GPU，F(xiàn)PGA 能夠?yàn)閿?shù)據(jù)中心提供更高的能耗比和性價(jià)比。

市場空間超行業(yè)預(yù)期，數(shù)據(jù)中心為 FPGA 市場再添新動(dòng)力。相較于其他邏輯芯片 而言，F(xiàn)PGA 在靈活性、性能、功耗、成本之間具有較好的平衡，在工業(yè)控制、網(wǎng) 絡(luò)通信領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，兩大領(lǐng)域合計(jì)占有中國 FPGA 市場空間的 73%（2019 年）。數(shù)據(jù)中心是未來 FPGA 市場增長的新動(dòng)力，據(jù) Semico 預(yù)測，F(xiàn)PGA 加速器 市場有望從 2018 年的 10 億美元增長至 2023 年超過 50 億美元。2022 年，受益 于數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)，F(xiàn)PGA 市場規(guī)模迎來爆發(fā)式增長，同比增速接近 30%，遠(yuǎn)超 Frost&Sullivan 所預(yù)期的 15.7%增速值。根據(jù) FPGA 龍頭廠商 Intel （Altera）于 2023 年年中給出的市場預(yù)測，2023 年市場增長預(yù)計(jì)將超過 16%， 未來 5 年的增長勢頭向好，預(yù)計(jì)將繼續(xù)保持 10%以上的復(fù)合年均增長率。

FPGA 國產(chǎn)替代：從硬件實(shí)力到軟件生態(tài)，關(guān)關(guān)難過關(guān)關(guān)過。國產(chǎn) FPGA 與國際 龍頭實(shí)力懸殊，主要體現(xiàn)在：（1）發(fā)展歷史：國際龍頭大多創(chuàng)立于上個(gè)世紀(jì) 80 年 代，積累至今已形成全面覆蓋從數(shù)十 K 至數(shù)千 K 個(gè)邏輯單元量級(jí)、從低端到高端 的全系列、全領(lǐng)域產(chǎn)品線。國產(chǎn) FPGA 尚處于中低端市場耕耘與拓展階段。（2） 競爭格局：國際龍頭占據(jù)全球市場絕對份額，2019 年全球前四大 FPGA 廠商合計(jì) 占據(jù) 94.4%的市場份額，國產(chǎn)化率尚且較低。（3）硬件水平：國際龍頭已進(jìn)入 7nm 制程，且已采用更為前沿的存儲(chǔ)與互連技術(shù)。國產(chǎn)仍處于 28nm 向 1Xnm 研發(fā)的 過程中。（4）軟件水平：海外 FPGA 廠商已建立成熟的 EDA 軟件生態(tài)環(huán)境，國產(chǎn) FPGA 廠商也有自研 EDA 工具，軟件層面的研發(fā)投入未來仍將占據(jù)較大比重。

FPGA 國產(chǎn)替代：機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存，前路漫漫亦燦燦。我們看好 FPGA 國產(chǎn)替代 的原因包括：（1）國際龍頭未來預(yù)計(jì)將配合母公司數(shù)據(jù)中心戰(zhàn)略重點(diǎn)發(fā)力高端市 場，中端 FPGA 市場占位機(jī)遇出現(xiàn)；（2）中國 FPGA 市場仍以低端容量和中端制 程為主，國產(chǎn) FPGA 可觸達(dá)市場空間依然廣闊；（3）國產(chǎn) FPGA 廠商開始崛起， 據(jù)我們測算，主要國產(chǎn) FPGA 設(shè)計(jì)公司合計(jì)營業(yè)收入自 2018 年的 2 億元增長至 2022 年的 33 億元，中高端 FPGA 新品也已布局研發(fā)，國產(chǎn)替代加速進(jìn)行中。我 們認(rèn)為國產(chǎn)替代進(jìn)程：短期內(nèi)可關(guān)注國產(chǎn) FPGA 廠商已觸達(dá)的中低端市場景氣程 度、以及各家廠商的客戶拓展，我們認(rèn)為中低端市場國產(chǎn)替代大有可為；長期來看， 國產(chǎn) FPGA 廠商在 28nm 以下新產(chǎn)品的研發(fā)進(jìn)展對高端市場的拓寬至關(guān)重要，有 望成為國產(chǎn) FPGA“第二成長曲線”。