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1、 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 行业研究 东兴证券股份有限公司证券研究报告 如何理解如何理解FPGAFPGA商业模式?龙头商业模式?龙头竞争优势竞争优势的来源?的来源?“FPGA五问五答”系列报告四 2023 年 12 月 25 日 看好/维持 电子电子 行业行业报告报告 分析师分析师 李美贤 电话: 邮箱 limx_ 执业证书编号:S04 投资摘要:FPGA 是一个高度集中的市场,龙头赛灵思占据过半份额,前 4 名玩家合计份额 90%+。凭借高进入壁垒,清晰且确定的竞争格局,美股 FPGA 厂商的估值在同类数字芯片公司中均位居前
2、列。此外,龙头赛灵思龙头赛灵思在快速增长的市场,在快速增长的市场,维持了近维持了近 2020 年年 50%+50%+的的市场份额,以及较高的市场份额,以及较高的 ROICROIC 水平,足以说明其极强的竞争优势。水平,足以说明其极强的竞争优势。我们在系列报告一FPGA 给用户提供了什么价值?中,阐述了 FPGA 的价值在于高灵活的特性和高并行的架构,我们亦提到了 FPGA 竞争的关键点在于:制程领先、产品定义、架构创新以及 EDA 工具的易用性。在本篇系列报告四中,我们我们将将阐述阐述 F FPGAPGA清晰的清晰的竞争格局背后的原因竞争格局背后的原因,通过对通过对 FPGAFPGA 全球三大
3、公司全球三大公司 XilinxXilinx、AlteraAltera 和和 LatticeLattice 的发展历史进行了详尽的复盘,的发展历史进行了详尽的复盘,系统地系统地回答回答这些问题:这些问题:FPGAFPGA 商业模式的本质是什么?商业模式的本质是什么?FPGAFPGA 厂商自身的价值在哪里?为什么龙头能有这么强的护城河?厂商自身的价值在哪里?为什么龙头能有这么强的护城河?我们认为,FPGA 的商业模式的本质是,用高标准化的芯片覆盖长尾市场以产生经济性,龙头之所以能有强的垄断性份额,是因为其在一种客户锁定下的规模经济下运作,使得龙头可以在多轮迭代中不断积累自身优势,侵蚀其他玩家的份额
4、,在这一过程中,落后的厂商不断被淘汰,而行业的进入壁垒在不断地提高。赛灵思成为龙头的原因在于:1)制程领导者;2)对客户的需求把握最好,优秀的竞争策略制定和执行能力;3)生态的培养效果最好。复盘复盘 19 年年 FPGAFPGA 竞争格局演变,我们发现了什么?竞争格局演变,我们发现了什么?制程竞争是贯穿 FPGA 整个发展历史的竞争主线,制程领先是 FPGA市场份额最直接的决定因素。除此之外,在 FPGA 发展的不同阶段,有着不同的阶段竞争主线,实质是 FPGA 不同阶段的性能突破点:门级数竞争是 FPGA 厂商第一阶段的竞争主线(1984-2000),FPGA
5、不断提升自身容量以获得替代 ASIC 的市场,门级数领先者往往获得大部分市场份额。集成度竞争是 FPGA 厂商第二阶段的竞争主线(2000-2010),将板上分立的 DSP 等器件纳入到 FPGA,背后是减少电路面积、降低功耗和系统成本的需求,先推出高集成度 FPGA 的厂商获得了更多的替代 DSP 等竞争产品的份额。异构化竞争是 FPGA 目前的竞争主线(2010-今),FPGA 厂商竞相推出 SoC FPGA,通过将板上的 CPU 等处理器嵌入到 FPGA 中,使得 SoC 既具备 CPU 的灵活性,又具备 FPGA 的高并行计算能力,进一步提升系统性能、减少板上面积和功耗,不断并获得来自
6、嵌入式处理的市场。FPGAFPGA 商业模式的本质?商业模式的本质?用高标准化的芯片覆盖长尾市场以产生经济性,这些小批量应用累积起来的出货量足以支撑 FPGA 的制程不断升级。FPGA 是高度标准化的芯片,通过改变 FPGA 中 LUT4 里面的 16 位掩码,就能灵活地对应不同的组合电路,再结合寄存器,可以完成时序电路的功能,从而实现任意电路的“可编程”。随着芯片制程的提升,研发成本变得愈发昂贵,为小批量的应用开发一颗 ASIC/ASSP 变得越来越不经济,越来越多的客户转向使用 FPGA。为什么龙头能有这么强的护城河?为什么龙头能有这么强的护城河?因为其在一种客户锁定下的规模经济下运作因为
7、其在一种客户锁定下的规模经济下运作,使得龙头可以在多轮迭代中不断积累自身优势,侵蚀其他玩家的份额,在这一过程中,落后的厂商不断被淘汰,而行业的进入壁垒在不断地提高。FPGAFPGA 如何锁定客户?如何锁定客户?由于最关键的布局布线只能在 FPGA 厂商自己的 EDA 中进行,使得 FPGA 的软硬件形成极强的绑定。如无必要,客户通常不会更换 FPGA 厂商,而是根据自身的量产计划每年重复订购,展现非常强的客户粘性。同样地,为了减少转换成本,客户会倾向于沿用上一代 FPGA 的供应商,跨代际的客户黏性也非常强。如何理解如何理解 F FPGAPGA 的规模经济?的规模经济?价格上,FPGA 有着非
8、常陡峭的降价曲线;需求上,出货量的顶峰一般在第 5-6 年达到,这使得FPGA 生命周期中约 60%的收入在前 6 年发生,后 9 年 FPGA 参与者通常面对的是量价齐跌的市场。由于量大的客户在前两年就会被领先的玩家锁定,如果不能做到前两年内推出新一代制程的产品,基本就会错失这一代产品市场收入最多的阶段。因此,对于 FPGA 厂商来说,竞争策略就是尽可能领先对手推出新一代的产品,在前 2 年完成尽量多的 Design-wins,以获得更多被锁定的客户。在获得强劲的 Design-wins 之后,FPGA 厂商凭借 HVM(High-Volume Manufacture)阶段的大量订单迅速降低
9、成本,并进一步开启激进的降价,以阻止落后的竞争者进入。由于 FPGA 的 EDA 和硬件强绑定的特性,客户转换成本极高,FPGA的头部厂商在获客成本上出现规模经济,高的在位优势进一步提升了行业的进入壁垒。在 2-3 轮制程迭代后,落后的厂商愈发无法获得足够的收入以投入到下一代产品的开发,选择退出,市场上其他玩家的比例会大幅减少,市场份额会向头部集中,清晰的格局使得 FPGA 头部厂商的毛利率均稳定维持在 60%+的高水平区间。FPGA 龙头在研发上同样具有规模经济。此外,FPGA厂商收入曲线的本质是每一代产品收入曲线的叠加,必须每 2-3 年推出新品,以避免产品周期造成的收入下滑。我们从我们从
10、 FPGAFPGA 的客户的视角分析,发现客户对的客户的视角分析,发现客户对 FPGAFPGA 主要有两大诉求主要有两大诉求:一是为自己的产品获得竞争力的提升,二是降低开发的风险。从客户的视角延伸到 FPGA 竞争的关键因素,我们总结为以下六点:客户关系、产品、IP 库、软件、制造和运营能力。我们认为,赛灵思成为龙头的原因在于赛灵思成为龙头的原因在于:1)制程领导者。2)对客户的需求把握最好,优秀的竞争策略制定和执行能力。3)生态的培养效果最好。风险提示:风险提示:下游需求不及预期,中美贸易摩擦加剧。pWgUcZrVjUoX8VsUsUkX9P9R6MpNmMtRmPfQrQtRjMsQrP8
11、OpOqQwMrQwPvPqRnP 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 P3 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 目目 录录 1.复盘复盘 1990-2022 年年 FPGA 竞争格局演变,我们发现了什么?竞争格局演变,我们发现了什么?.6 2.FPGA 商业模式的本质以及龙头竞争优势的来源?商业模式的本质以及龙头竞争优势的来源?.10 3.FPGA 厂商之间的竞争,究竟在厂商之间的竞争,究竟在“拼什么拼什么”?龙头赛灵思如何培育竞争优势?龙头赛灵思如何培育竞争优势?.17 4.风险提示风险提示.2
12、1 相关报告汇总相关报告汇总.22 插图目录插图目录 图图 1:1990-2022 年年 全球全球 FPGA 市场市场 TOP4 厂商市场份额变迁厂商市场份额变迁.4 图图 2:FPGA 龙头龙头 Xilinx 常年维持稳定的大比例份额(常年维持稳定的大比例份额(50%+),且),且 ROIC 稳定在稳定在 15%以上,竞争优势极为突出以上,竞争优势极为突出.5 图图 3:FPGA 厂商以稳定的高毛利、确定的市场份额,估值在数字芯片中位居前列(平均厂商以稳定的高毛利、确定的市场份额,估值在数字芯片中位居前列(平均 PE).5 图图 4:1990-2022 年年 全球全球 FPGA 市场市场 T
13、OP4 厂商市场份额变迁及背后的驱动力厂商市场份额变迁及背后的驱动力.6 图图 5:90 年代年代 FPGA 门级数竞争下,领先的厂商往往获得大部分份额,门级数竞争下,领先的厂商往往获得大部分份额,Altera 曾凭借门级数领先在市占率上反超曾凭借门级数领先在市占率上反超 Xilinx.7 图图 6:2000-2010,FPGA 厂商在集成度上开展竞争厂商在集成度上开展竞争.8 图图 7:异构竞争是异构竞争是 FPGA 行业自行业自 2010 年开始的竞争主线年开始的竞争主线.9 图图 8:FPGA 面向的是小批量应用,累积的经济性是其能够不断替代面向的是小批量应用,累积的经济性是其能够不断替
14、代 ASIC 的原因的原因.10 图图 9:FPGA 的价格、需求以及生命周期内收入变化曲线的价格、需求以及生命周期内收入变化曲线.11 图图 10:为什么说制程领先对为什么说制程领先对 FPGA 非常重要?非常重要?.11 图图 11:FPGA 头部玩家在客户获取上的规模优势头部玩家在客户获取上的规模优势.12 图图 12:FPGA 的价格、需求以及生命周期内收入变化曲线模拟的价格、需求以及生命周期内收入变化曲线模拟.13 图图 13:FPGA 龙头拥有极强的护城河,历史上许多玩家撑不过龙头拥有极强的护城河,历史上许多玩家撑不过 5 年,退出者中不乏年,退出者中不乏 TI、三星等大型半导体公
15、司、三星等大型半导体公司.14 图图 14:FPGA 三大厂商三大厂商 Xilinx,Altera 和和 Lattice 自自 90 年代以来稳定的高毛利年代以来稳定的高毛利.15 图图 15:FPGA 龙头研发上的规模经济龙头研发上的规模经济.15 图图 16:FPGA 厂商的产品周期如何影响收入?厂商的产品周期如何影响收入?.16 图图 17:从从 FPGA 客户的视角,发现客户的视角,发现 FPGA 竞争的关键要素:如何更好地满足客户的需求?竞争的关键要素:如何更好地满足客户的需求?FPGA 公司的公司的价值在哪里?价值在哪里?.17 图图 18:FPGA 的竞争关键因素,以及龙头赛灵思
16、在这些因素上的独特优势的竞争关键因素,以及龙头赛灵思在这些因素上的独特优势.18 图图 19:Altera 曾经因为曾经因为 Excalibur 丢失了大部分市场份额丢失了大部分市场份额.19 图图 20:Xilinx 和和 Altera/Intel 如何培养用户黏性?如何培养用户黏性?.20 P4 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 我们在系列报告一FPGA 给用户提供了什么价值?阐述了 FPGA 的价值在于高灵活性及高并行超低时延的计算能力,我们亦提到了 FP
17、GA 竞争的关键点在于:制程领先、产品定义、架构创新以及 EDA 工具的易用性。在本篇系列报告四中,我们将系统地回答这些问题:FPGA 厂商自身厂商自身的价值在哪里的价值在哪里?FPGA 厂商的竞厂商的竞争究竟在拼什么?龙头赛灵思是如何培育竞争优势的?争究竟在拼什么?龙头赛灵思是如何培育竞争优势的?FPGA 是一个高度集中的市场是一个高度集中的市场,龙头赛灵思占据过半份额,龙头赛灵思占据过半份额,前,前 4 名玩家合计份额名玩家合计份额 90%+。根据Marketsandmarket 数据及我们估算,2022 年,FPGA 龙头赛灵思全球市场占有率为 50%,与第二名英特尔(收购 Altera
18、)的 25%拉开了明显差距,而作为行业第三、第四名的 Lattice 和 Microchip(收购 Microsemi)市场份额接近,均不超过 10%。行业呈现高度集中态势,CR4 超过 90%,且均为美国公司。其中,龙头赛灵思在 2003 年市占率超过 50%,在随后 20 年间,基本保持在 50%以上。图图1:1990-2022 年年 全球全球 FPGA 市场市场 TOP4 厂商市场份额变迁厂商市场份额变迁 注:Microchip数据包括前Actel、Microsemi的市场份额。资料来源:Xilinx,Altera,Lattice,Microchip,EE Times,Dataquest
19、,Pace Technologies,iSuppli,IHS Markit,Marketsandmarkets,Concordia,东兴证券研究所绘制 龙头赛灵思龙头赛灵思维持了近维持了近 20 年的年的 50%+的市场份额,的市场份额,以及较高的以及较高的 ROIC 水平,水平,足以说明其足以说明其极强极强的竞争优势的竞争优势。赛灵思自 1984 年发明 FPGA 以来,市场份额从 1990 年的 18%一路爬升到 2003 年的 50%,并在随后 20 年间基本维持在 50%上下,而在 1990-2019 近 30 年间,FPGA 市场复合增长率为 14%,一直保持着较高速度的增长。赛灵思
20、在 03 年后的 ROIC 一直维持在 15%上下的较高水平,并在 2018-2019 年爬升至 20%+。在一个快速成长的行业中,龙头能在 15%+的 ROIC 水平维持近 20 年的 50%的市场份额,足以说明 FPGA 龙头有着非常强的竞争优势。东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 P5 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 图图2:FPGA 龙头龙头 Xilinx 常年维持稳定的大比例份额(常年维持稳定的大比例份额(50%+),且),且 ROIC 稳定在稳定在 15%以上,竞争优势极为突出以上,
21、竞争优势极为突出 资料来源:Xilinx,EE Times,Dataquest,Pace Technologies,iSuppli,IHS Markit,Marketsandmarkets,Concordia,Bloomberg,东兴证券研究所绘制 美股美股 FPGA 公司公司高估值高估值的原因?高进入壁垒,的原因?高进入壁垒,清晰清晰且确定的竞争且确定的竞争格局。格局。FPGA 虽然是一个不大不小的市场(2022 全球 83 亿美元),但凭借高进入壁垒,以及确定且清晰的竞争格局,使得美股 FPGA 厂商的估值在同类数字芯片公司中均位居前列。图图3:FPGA 厂商以稳定的高毛利、确定的市场份额
22、,估值在数字芯片中位居前列(平均厂商以稳定的高毛利、确定的市场份额,估值在数字芯片中位居前列(平均 PE)资料来源:Bloomberg,东兴证券研究所 P6 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 1.复盘复盘 1990-2022 年年 FPGA 竞争格局演变,我们发现了什么?竞争格局演变,我们发现了什么?制程制程竞争竞争是是贯穿贯穿 FPGA 发展历史的竞争主线,制程领先是发展历史的竞争主线,制程领先是 FPGA 市场份额最直接的决定因素。市场份额最直接的决定因素。
23、FPGA 的通用性使其走线和面积比起 ASIC 来说不是最优。因此,FPGA 必须在制程上做到领先 ASIC 或者 ASSP 数代,以带来更有竞争力的性能表现,这使得 FPGA 对制程的追逐是必然的选择。此外,FPGA 从新品发布到量产阶段中间存在客户导入环节,在这期间客户评估不同厂商新推出的 FPGA,最后确定一家在后续量产的产品中使用,并在上面完成自己的电路设计,即一个 Design-win,这一过程通常需要 9-12 个月。由于开发环境、产品架构等各不相同,一旦确定了之后,用户转移到另一家 FPGA 是非常困难和费时的。这种高绑定的特点,造就了 FPGA 非常强的壁垒,使得最先推出的玩家
24、往往能赢得大部分市场份额。一般来说,在最新制程的design-wins 能预测 2-3 年后在 FPGA 市场的份额,而且能在下一轮制程竞争中享有一定的在位优势,因为客户通常不会轻易更换供应商。FPGA 龙头赛灵思历史上是制程领导者,市场份额从 2003 年后便维持在 50%的水平,除了 Altera 能跟上赛灵思的节奏,行业其他玩家均落后龙头 2-3 个代际。图图4:1990-2022 年年 全球全球 FPGA 市场市场 TOP4 厂商市场份额变迁及背后的驱动力厂商市场份额变迁及背后的驱动力 注:Microchip数据包括前Actel、Microsemi的市场份额。资料来源:Xilinx,L
25、attice,Microchip,Altera,EE Times,Dataquest,Pace Technologies,iSuppli,HIS Markit,Marketsandmarkets,Concordia,东兴证券研究所绘制 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 P7 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 除了除了贯穿整个历史的制程竞争外,在贯穿整个历史的制程竞争外,在 FPGA 发展的不同阶段,有着不同的阶段竞争主线发展的不同阶段,有着不同的阶段竞争主线,实质实质是是 FPGA 不不同阶段的
26、性能同阶段的性能和技术和技术突破点突破点:门级数竞争是门级数竞争是FPGA厂商第一阶段的竞争主线厂商第一阶段的竞争主线(1984-2000)。替代)。替代ASIC的的背后是性能提升的需背后是性能提升的需求求,门级数领先者往往获得大部分市场份额。门级数领先者往往获得大部分市场份额。90 年代,复杂的电子系统要求百万门级的规模,大多使用标准单元和门阵列实现。90 年代初,FPGA 的容量只有 20-50 万门,尽管脱离了胶合逻辑的市场,但仍无法进入更高端的 ASIC 市场。鉴于此,在整个 90 年代,FPGA 厂商纷纷在门级数上展开竞争,谁先把更高密度的产品做出来,谁就能先吃掉替代谁先把更高密度的
27、产品做出来,谁就能先吃掉替代 ASIC 市场的蛋糕市场的蛋糕。通过 LUT 输入数量、簇结构、互联形式等的架构改善,辅之以摩尔定律的推动,FPGA 的密度和速度得以飞速提升。FPGA厂商一旦把厂商一旦把更更高密度高密度的产品的产品做出来,低密度就开始做出来,低密度就开始大幅大幅降价降价,落后的厂商不断被淘汰落后的厂商不断被淘汰。在激烈的门级数竞争中,Xilinx 和 Altera 先后在 1998-1999 年跨越 100 万门的限制,开始加速替代门阵列、标准单元和 ASIC,市占率得到持续的提升。此阶段,此阶段,FPGA 竞争者竞争者之间之间开展激烈的专利战,以捍卫自身在高密度架构开展激烈的
28、专利战,以捍卫自身在高密度架构和和 EDA 上竞争优势。上竞争优势。例如,Altera 作为 CPLD 的发明者,1992 年通过推出 FLEX 进入 FPGA 市场,Xilinx 在 1993 年便开始与 Altera 开展了长达 8 年的专利战,双方互诉对方产品侵权,并不断将对方包括 CPLD 在内的新品加入侵权列表,最后在 01 年以近似和解结束Altera 向 Xilinx 支付了 2000 万美元,并互相进行专利交叉互换,承诺 5 年内不向对方提起专利诉讼。1999 年,Altera 还与 Clear Logic 开展诉讼,指控对方利用 Altera 的 EDA 软件为客户进行 pi
29、n-to-pin 的 FPGA 到 ASIC 的转换,最后使得 Clear Logic 在 2002 年退出市场。图图5:90 年代年代 FPGA 门级数竞争下门级数竞争下,领先的厂商往往获得大部分份额,领先的厂商往往获得大部分份额,Altera 曾凭借门级数领先在市占率上反超曾凭借门级数领先在市占率上反超 Xilinx 资料来源:Xilinx,Altera,Pace Technologies,EE Times,东兴证券研究所绘制 P8 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智
30、兴盛之源 集成度竞争是集成度竞争是FPGA厂商第二阶段的竞争主线厂商第二阶段的竞争主线(2000-2010)。)。将板上分立的将板上分立的DSP等器件纳入到等器件纳入到FPGA,背后是减少电路面积、降低功耗和系统成本的需求,背后是减少电路面积、降低功耗和系统成本的需求,先推出高集成度先推出高集成度FPGA的厂商获得了的厂商获得了更多的替代更多的替代DSP等竞争产品的份额。等竞争产品的份额。90 年代中期,FPGA 厂商发现用户在使用 FPGA 时,会频繁将 LUT 作为存储使用(即“软”实现),占用了许多逻辑单元,导致 FPGA 容量出现不够的情况。因此,RAM 是第一个被固化到 FPGA 中
31、的单元。将这些用户频繁使用到的功能固化到 FPGA 中,可以极大地提升计算效率,用户也不需要为浪费宝贵的逻辑资源而烦恼,而且可以减少板上的走线、管脚和焊盘,进而减少 PCB 板的面积和功耗。例如,将 DSP 嵌入到 FPGA 中(而不是通过万能的LUT+寄存器实现),可以节省 80%的功耗和分立的 DSP 在板上占用的面积。因此,在 90 年代末完成门级数的超越后,FPGA 厂商的竞争主线从门级数转向集成度竞争,先后将原本属于板上的 RAM、DSP、收发器等单元嵌入到 FPGA 中,以降低客户的功耗和总系统成本,并进一步蚕食板上其它分立器件的市场。Altera 的 FLEX 10K 是第一个嵌
32、入了 RAM 的 FPGA,Xilinx 在 00 年通过收购Rocketchip 拥有了高速收发器能力,并在 02 年 3 月发布的 Virtex II Pro 中嵌入了收发器。然而,并不是一个然而,并不是一个 FPGA 上集成了越多上集成了越多固化单元固化单元就越好,就越好,除了最高端的客户,许多客户往往只需要特定方向上的固化单元集成。因此,FPGA 厂商开始将产品线分化厂商开始将产品线分化,Xilinx 推出了高端的 Virtex 和低成本的 Spartan 两条线,Virtex 针对复杂的通信设备市场,Spartan 和 CPLD Coolrunner 针对消费电子市场。其中,Virt
33、ex 还区分了多个产品系列,比如 Virtex 4 中,LX 是最高端的 FPGA,针对大型的高密度通信应用,而 SX 系列上嵌入了丰富的 DSP 资源,用于替代分立的 DSP 器件,FX加入了高速串行连接。Altera 也在 02 年推出了高端的 Stratix 和低成本的 Cyclone,Stratix 还分化了一个包含高速收发器的 Stratix GX 系列。可见,集成度竞争集成度竞争的的背后是产品定义的竞争,反映了背后是产品定义的竞争,反映了FPGA 厂商和客户沟通和需求把握能力厂商和客户沟通和需求把握能力。图图6:2000-2010,FPGA 厂商在集成度上开展竞争厂商在集成度上开展
34、竞争 注:为了方便展示,我们没有画上互联结构、时钟、IO等FPGA其他的模块。资料来源:Xilinx,Altera,东兴证券研究所绘制 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 P9 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 异构化竞争是异构化竞争是FPGA厂商厂商目前目前的竞争主线的竞争主线(2010-今)。今)。FPGA厂商竞相推出厂商竞相推出SoC FPGA,通过将,通过将板上的板上的CPU等处理器嵌入到等处理器嵌入到FPGA中,中,不断获不断获得得来自来自嵌入式处理的市场嵌入式处理的市场。因为走线从 P
35、CB 转移到片内,处理时延更短,因此整体性能更高,并进一步减少板上的面积、降低功耗,使得使得 SoC 既既具备具备 CPU 的灵活性,又具备的灵活性,又具备 FPGA 的高并行的高并行计算能力计算能力。例如,Xilinx 的 RFSoC 嵌入了 ARM+4 片ADC+4 片 DAC+1 片 Kintex UltraScale+FPGA,相比分立的方案面积减少了 50%,功耗降低30%-40%,成本降低 40%-60%,时延比 JESD204 降低 80%-90%。自从 2010 年 Xilinx 推出 Zynq 7000 开始,FPGA 进入了异构竞争的时代,进一步抢占原来使用分立的 FPGA
36、+CPU 方案的市场。在 Xilinx 的 Zynq 系列中,PL(FPGA)与 PS(ARM CPU)之间通过 AXI 总线通信。Xilinx 在后续推出了针对高清视频处理的 Zynq MPSoC,以及针对无线通信的 RFSoC。目前 Xilinx 的 Zynq系列 SoC FPGA 在工业、多媒体处理、通信、医疗有非常广泛的采用,最新的系列是在 18 年开始陆续推出的 7nm ACAP Versal 家族,在 FPGA 基础上嵌入了 CPU 和 Xilinx 的 AI 引擎,单元之间通过高速 NoC 相连。Altera/Intel 同样,自 2011 年开始陆续推出了 Cyclone、Ar
37、ria、Stratix 和 Agilex的 SoC FPGA,覆盖低成本、性价比和高端场景。图图7:异构竞争是异构竞争是 FPGA 行业自行业自 2010 年开始的竞争主线年开始的竞争主线 资料来源:Xilinx,东兴证券研究所绘制 P10 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 2.FPGA 商业模式的本质以及龙头竞争优势的来源?商业模式的本质以及龙头竞争优势的来源?在这里我们将深入为大家解答:FPGA 商业模式的本质是什么?为什么龙头能有这么强的护城河?我们认为,
38、FPGA 的商业模式的本质是,用高标准化的芯片覆盖长尾市场以产生经济性;龙头之所以能有强的垄断性份额,是因为其在一种客户锁定下的规模经济下运作,使得龙头可以在多轮迭代中不断积累自身优势,侵蚀其他玩家的份额,在这一过程中,落后的厂商不断被淘汰,而行业的进入壁垒在不断地提高。FPGA 商业模式的本质是用高标准化的芯片覆盖长尾市场商业模式的本质是用高标准化的芯片覆盖长尾市场,以产生经济性,以产生经济性,这些小批量应用累积起来的出货量足以支撑 FPGA 的制程不断升级。正如我们系列报告一提到的,FPGA 是高度标准化的芯片,通过改变FPGA 中 LUT4 里面的 16 位掩码,就能灵活地对应不同的组合
39、电路,再结合寄存器,可以完成时序电路的功能,从而实现任意电路的“可编程”。这一硬件可编程的特性,使得同一片 FPGA 既可以在 5G 的基站中实现信道编码的功能,也可以在重新配置后放在数控机床中实现电机控制的功能。因此,FPGA 又被称作“万能”芯片,可以用于实施任何电路设计。而 ASIC/ASSP 面向的是特定方向的大批量应用,诸如手机、PC、TV、机顶盒等的每年在 500 万颗以上、甚至上亿颗出货量的市场。针对这些大批量的市场,专门开发一颗ASIC/ASSP 足以摊平前期投入的研发成本。然而,随着芯片制程的提升,研发成本变得愈发昂贵,为小批量的应用开发一颗 ASIC/ASSP 变得越来越不
40、经济,越来越多的客户转向使用 FPGA。2017 年,16/14nm 的节点研发成本为 1.8 亿美元,往往需要每年 9 亿美元以上的市场才能覆盖这一成本;开发 7nm 节点需要 3.5亿美元,研发成本和市场容量要求翻倍。而 FPGA 可以提供几乎是最先进的节点、大量 FPGA 厂商自研/合作伙伴的免费 IP,立刻可用的芯片为用户的产品提供了更快的上市速度。随着越来越多 ASIC 方案的用户转为使用 FPGA 进行量产,FPGA 市场开始快速成长,从 1990 年的 1 亿美元增长为 2022 年的 83 亿美元。图图8:FPGA 面向的是小批量应用,面向的是小批量应用,累积累积的的经济性经济
41、性是其是其能够能够不断不断替代替代 ASIC 的原因的原因 注:ASIC(Application Specific IC)和ASSP(Application Specific Standard Product)的区别在于,ASIC是用户自己为单一使用者的单一应用开发,而ASSP是IC厂商为多个场景或用户的需求开发,详情请翻看我们的系列报告一。资料来源:Gartner,Altera,Electronicsfortomorrow,东兴证券研究所绘制 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 P11 敬请参阅报告结尾处的免责
42、声明 东方财智 兴盛之源 FPGA 每一代产品每一代产品一般从推出开始算起,大概一般从推出开始算起,大概第第 4-5 年达到收入的巅峰年达到收入的巅峰,近,近 60%收入来自于前收入来自于前 6 年年。从在售时间计算,一个 FPGA 的生命周期大概为 10-15 年,根据 Altera 的数据,销售收入的顶峰一般发生在 FPGA新品推出后的第 4-5 年,这是由于 FPGA 有着非常陡峭的降价曲线。Xilinx 一般在新品推出的第 2 年后,价格降幅就能达到 50%,在第 9 年的价格相比刚推出时的价格降幅高达 90%,而出货量的顶峰一般在第 5-6年达到,这一价格和需求曲线的变化规律,使得
43、FPGA 生命周期中约 60%的收入在前 6 年发生,后 9 年 FPGA参与者面对的是量价齐跌的市场。因此,FPGA 厂商的策略是尽可能参与到前 6 年的市场份额分配中。图图9:FPGA 的价格、需求以及生命周期内收入变化曲线的价格、需求以及生命周期内收入变化曲线 资料来源:Xilinx,Altera,东兴证券研究所绘制 实际上,实际上,前前 2-3 年的制程领先对年的制程领先对 FPGA 市场竞争格局非常重要市场竞争格局非常重要。因为即使能在后 9 年获得高市场份额,FPGA厂商得到的收入也非常的少。事实上,量大的客户在前两年就会被领先的玩家锁定,后面新增的客户基本为 图图10:为什么说制
44、程领先对为什么说制程领先对 FPGA 非常重要?非常重要?P12 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 注:Xilinx在22年被AMD收购,21年收入来自于AMD披露;Altera在2015年被Intel收购,其2015-2021年收入来自于Intel PSG部门的收入披露;图中Altera代表Altera/Intel。资料来源:Xilinx,Altera,Intel,Lattice,东兴证券研究所绘制 新转移到更先进代际的客户。因此,如果不能做到前两年内推出新一
45、代制程的产品,基本就会错失这一代产品市场收入最多的阶段。FPGA 如何锁定客户?由于最关键的布局布线只能在如何锁定客户?由于最关键的布局布线只能在 FPGA 厂商自己的厂商自己的 EDA 进行,进行,FPGA 的软硬件形成的软硬件形成了了极强的绑定。高转换成本令极强的绑定。高转换成本令客户非常容易被锁定客户非常容易被锁定,进而在整个生命周期形成稳定的需求量,进而在整个生命周期形成稳定的需求量。FPGA 厂商在发布新一代产品的原型开始,就会对客户进行送样测试,客户在数个 FPGA 供应商之间进行选择。一旦完成选型后,FPGA 厂商就完成了一个“design-win”,这是因为客户需要在 FPGA
46、 上完成自己的电路设计,不会再更换 FPGA 供应商。正如我们系列报告一和前文中解释的,将电路在 FPGA 上实现,最关键的环节是在布局布线。FPGA 之所以能绑定客户,是因为 FPGA 的布局布线从来只能在对应的 FPGA 厂商自己的 EDA 中完成,使得软硬件形成了极强的绑定。并且,由于不同厂商 FPGA 的细节、EDA 环境各不相同,转换到另一家 FPGA 厂商是非常困难的。对于越大型的设计,转换的难度更高,一般需要重新走一遍“综合-布局布线”的流程,并伴随着大量的调试工作,而这些新 FPGA 平台的适配工作通常可以耗费近半年时间。因此,如无必要,客户通常不会更换 FPGA 厂商,而是根
47、据自身的量产计划每年重复订购,展现非常强的客户粘性。这使得头部玩家在获客上有非常明显的规模效应,稳定的客户进一步巩固了市占率。图图11:FPGA 头部玩家在客户获取上的规模优势头部玩家在客户获取上的规模优势 注:Altera在2015年被Intel收购,并入Intel之后不披露销售和管理费用的数据。资料来源:Xilinx,Altera,Intel,Bloomberg,东兴证券研究所测算及绘制 高客户黏性使得高客户黏性使得 FPGA 头部玩家出现获客成本的规模经济头部玩家出现获客成本的规模经济,进一步提升了行业的进入壁垒,进一步提升了行业的进入壁垒。同样地,为了减少转换成本,客户会倾向于沿用上一
48、代 FPGA 的供应商,即跨代际的客户黏性也非常强,这使得 FPGA 的头部厂商在获客成本上出现规模经济。随着 Xilinx 的市占率从 1990 年的 19%上升到 2003 年的 50%,其 SG&A 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 P13 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源(销售和管理费用)占收入比例从接近 30%下降至 20%,在 Xilinx 巩固了市场地位后的 20 年间,又逐年下降至接近 10%的水平。Altera 同样,SG&A 比例从 90 年代最高的 25%下降至 2014
49、年的 16%,充分说明了头部在获客上的规模优势。因此,因此,对于对于 FPGA 厂商来说,竞争策略就是厂商来说,竞争策略就是尽可能领先对手推出新一代的产品,在前尽可能领先对手推出新一代的产品,在前 2 年年完成尽量多的完成尽量多的Design-wins,以获得,以获得更多被锁定的更多被锁定的客户。客户。由于选型的一过程通常持续 9-12 个月,如果有厂商在新品发布上可以做到领先对手大半年以上的时间,那客户通常只能选择这家厂商的产品进行设计,并在 1-2 年后量产,领先厂商因此能在早期获得 100%的份额。这也是为什么 FPGA 的制程领先往往能够预测 2 年之后的市场份额。例如,Xilinx
50、在 2015 年 9 月发布 16nm 的 UltraScale+新品,而竞争对手 Altera 在 2016 年 10 月才发布14nm 的 Stratix 10,落后 Xilinx 一年以上的时间,这使得 2017 年 6 月时,Xilinx 在新一代产品的市场份额达到了 100%。在获得强劲的在获得强劲的 Design-wins 之后,之后,FPGA 厂商凭借厂商凭借 HVM(High-Volume Manufacture)阶段的大量订单迅)阶段的大量订单迅速降低成本,并进一步速降低成本,并进一步开启开启激进的降价,激进的降价,以阻止落后竞争者以阻止落后竞争者的的进入进入。在客户完成选型
51、后,便开始自己的系统设计,完成最终的下游客户送样之后,就开始向 FPGA 厂商下大批量生产的订单,一般客户会在 2 年内完成选型到系统设计。一旦开启 HVM 阶段,FPGA 厂商可以迅速摊平前期投入的包括 NRE、软件研发等的固定成本,并开始激进地降价。例如,Xilinx 新品推出后每年降价 30%,两年累计降价 50%。因此,制程落后 2年以上的 FPGA 厂商,往往面临着非常强的进入壁垒。我们测算,即使在第 5 年开始每年获得市场上 15%的需求量,在整个历史周期获得的累计收入也仅有整体市场的 6%,往往不足以支撑下一代新品的研发。而 图图12:FPGA 的价格、需求以及生命周期内收入变化
52、曲线模拟的价格、需求以及生命周期内收入变化曲线模拟 资料来源:Xilinx,Marketsandmarkets,Altera,东兴证券研究所测算及绘制 P14 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 龙头可以获得这一代 FPGA 在整个生命周期中 59%的收入,足够用于下一代产品的研发。换句话说,落后厂商会愈发落后,龙头在新一代产品的竞争者会越来越少。这也是为什么历史上许多玩家撑不过 5 年的原因,落后的厂商无法获得足够的收入投入到下一代产品的高昂的开发中,选择退出。
53、在 2-3 轮迭代后,市场上其他玩家的比例会大幅减少,市场份额会向头部集中。图图13:FPGA 龙头拥有龙头拥有极极强强的护城河,历史上许多玩家撑不过的护城河,历史上许多玩家撑不过 5 年,退出者中不乏年,退出者中不乏 TI、三星等、三星等大型大型半导体半导体公司公司 资料来源:EETimes,东兴证券研究所 除了成本之外,龙头在产品定价上具有明显的溢价。除了成本之外,龙头在产品定价上具有明显的溢价。行业龙头之外的玩家的产品普遍出现折价的情况。例如,行业第二名 Intel/Altera 的产品布局与 Xilinx 类似,其高、中、低产品线指标与 Xilinx 相近,但在电信、数据中心和 A&D
54、 三个市场,平均售价均比 Xilinx 低 20%以上。而行业第 3-4 名 Microchip 的产品集中在低价的中低容量领域,因此平均价格比 Xilinx 低 80%-90%。FPGA 头部厂商毛利率均稳定维持在头部厂商毛利率均稳定维持在 60%+的高水平区间的高水平区间。1990 年以来,Xilinx 和 Altera 的毛利率基本维持在 60%以上,仅 2001 年因为科网泡沫去库存掉落至 50%以下。其中,Xilinx 专注高性能,但同时成本亦略高,下游来看,Xilinx 同时拥有高毛利的 A&D 和低毛利的消费市场;而 Altera 下游集中在通信市场,来自A&D 市场的收入占比较
55、低,虽然价格低于 Xilinx,但专注降低成本。综合考虑下来,二者毛利率差距不大,在 5pct 以内。Lattice 虽然是中小容量的 FPGA,但凭借在低功耗的竞争优势,毛利率也能维持在 50%以上,近 3 年来更是凭借汽车市场的优势和中容量 FPGA 的突破,将毛利率提升至 60%+。东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 P15 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 图图14:FPGA 三大厂商三大厂商 Xilinx,Altera 和和 Lattice 自自 90 年代以来稳定的高毛利年代以来稳定的
56、高毛利 注:A&D(Aerospace and Defense)指国防与航空航天,TME(Test,Measurement and Emulation)指测试,测量和半导体仿真 资料来源:Xilinx,Altera,Lattice,Bloomberg,东兴证券研究所绘制 FPGA 龙头在龙头在研发研发上同样具有上同样具有规模经济规模经济。作为龙头,Xilinx 可以在研发费率正常的情况下,绝对金额与第二名 Altera 每年拉开近 1 亿美元以上的差距,随着 Xilinx 在 03 年市占率爬升至 50%,这一差距越拉越大。每年在研发上多出来的投入可以用于加强自身的竞争优势,比如更多的技术/架
57、构创新、更完善的 EDA 开发、更快的研发进度等方面,而不必损失盈利能力。图图15:FPGA 龙头研发上的规模经济龙头研发上的规模经济 资料来源:Xilinx,Altera,Bloomberg,东兴证券研究所绘制 P16 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 FPGA 厂商收入曲线的本质是每一代产品厂商收入曲线的本质是每一代产品收入曲线收入曲线的叠加的叠加,必须每,必须每 2-3 年推出新品,以避免产品周期造成的年推出新品,以避免产品周期造成的收入下滑收入下滑。我们
58、测算,如果 FPGA 公司每 2 年推出新品,每一代产品价值量是上一代的 1.2 倍,公司的收入曲线将呈现“台阶状增长”的特征。如果新品推出节奏延缓到每 4 年一次,在每一代产品价值量依然是上一代的 1.2 倍,公司的收入会出现阶段性的下滑。因此,FPGA 等迭代迅速的数字芯片公司,必须每 2-3 年就要推出更高价值量的新品,以避免收入出现“青黄不接”的情况,龙头 Xilinx 更是每 1-2 年就推出新品。除了产品周期外,FPGA 厂商的收入曲线还叠加了当年的宏观经济、个别下游需求、库存水平等因素的影响。例如,1996-1997 年、2000-2001 年、2007-2009 年、2012
59、年、2015 年、2018-2019 年都有宏观经济下滑背景下半导体行业去库存的情况。图图16:FPGA 厂商厂商的的产品周期如何影响收入?产品周期如何影响收入?注:上述曲线只考虑产品周期对FPGA公司收入曲线特征的影响。实际上,每一代产品的收入曲线受年度供求关系,竞争对手策略等因素影响,情况会更复杂。Xilinx在22年被AMD收购,21年收入来自于AMD披露;Altera在2015年被Intel收购,其2015-2021年收入来自于Intel PSG部门的收入披露。资料来源:Xilinx,Altera,Lattice,Bloomberg,东兴证券研究所绘制 东兴证券深度报告东兴证券深度报告
60、 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 P17 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 3.FPGA 厂商之间的竞争,究竟在“拼什么”?厂商之间的竞争,究竟在“拼什么”?龙头赛灵思如何培育竞争优势?龙头赛灵思如何培育竞争优势?我们从我们从 FPGA 的客户的视角分析,发现客户对的客户的视角分析,发现客户对 FPGA 主要有两大诉求:一是为自己的产品获得竞争力的提主要有两大诉求:一是为自己的产品获得竞争力的提升,二是降低开发的风险。升,二是降低开发的风险。一般来说,系统的竞争力来自于在性能、功耗、可靠性、上市速度和成本上的综合表现,FPGA
61、 的客户工程师在设计其产品时往往是基于以上五个维度思考,并在产品设计上做出自己的权衡。通常来说,更先进代际的 FPGA 能提供更好的性能和功耗表现,能做到更小的芯片或者相同面积下更高的性能,使得自家产品更受消费者的青睐。因此,选择制程领导者是惯例选择制程领导者是惯例。除此之外,在以上五个维度的表现最贴近自身情况,即产品定义最接近需求的 FPGA,往往会获得青睐。第二,工程师会第二,工程师会优先选择能持续迭代的产品,需要优先选择能持续迭代的产品,需要 FPGA 公司做出产品演进的承诺公司做出产品演进的承诺,以避免发生自己产品迭代时需要更换 FPGA 厂商的情况。更重要是,由于从新品推出到量产往往
62、需要 9-12 个月,工程师会优先选择那些有可靠量产历史的厂商,以避免出现 FPGA 厂商倒闭,导致的自己产品不能量产的风险。此外,FPGA厂商提供的各种软 IP 对于工程师来说是非常有吸引力的,从 EDA 的 IP 库中调用 FPGA 厂商的提供的 IP,可以极大地节省他们的开发时间和难度,如果 FPGA 厂商提供的 IP 很少、或者可靠性不高,则是扣分项。图图17:从从 FPGA 客户的视角,发现客户的视角,发现 FPGA 竞争的关键要素:如何更好地满足客户的需求?竞争的关键要素:如何更好地满足客户的需求?FPGA 公司的价值在哪里?公司的价值在哪里?资料来源:东兴证券研究所绘制 除了产品
63、竞争力以外,工程师的另一大诉求是降低开发风险除了产品竞争力以外,工程师的另一大诉求是降低开发风险,他们在选择某一个厂商的 FPGA 时,往往是由于过去在这家厂商的开发体验很好,而换开发环境是每一个工程师竭力避免的。由于各家 FPGA 和 EDA 细节各不相同,在一家 FPGA 厂商能跑通的设计,直接不加调试转移到另一家 FPGA 厂商能跑通的可能性非常低,其中的工作量往往具有高度的不确定性。因此,为了降低开发的成本和风险,如无必要,工程师往往不愿意切换到新的 FPGA 厂商。此外,FPGA 厂商的技术支持也是非常重要的考虑,在 FPGA 的开发中的时常会遇到各种问题,对于大客户来说往往有充分的
64、 FAE 对接支持,但是 FPGA 更多的是中小客户群体,此时FPGA 如果有充分的技术文档、或者有完备的开发社区,就能减少大部分开发遇到的问题。P18 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 从客户的视角延伸到从客户的视角延伸到 FPGA 竞争的关键因素,我们总结为以下六点:客户关系、产品、竞争的关键因素,我们总结为以下六点:客户关系、产品、IP 库、软件、制造库、软件、制造和运营能力和运营能力,并在图中逐一回答了赛灵思在这六个因素中如何做到独一无二,即赛灵思是如何
65、培育自己的竞争优势的。我们认为,我们认为,赛灵思成为龙头的赛灵思成为龙头的原因在于原因在于:1)制程领导者)制程领导者。正如我们前文分析,制程是 FPGA 市场份额的最直接竞争因素。除了 0.13m 和 40nm 之外,赛灵思一直是行业内制程领导者的角色,能持续开启“技术领先-订单-成本优势-客户黏性-下一代研发投入”的正向循环;2)对客户的需求把握最好)对客户的需求把握最好,优秀的竞争策略制定和执行能力,优秀的竞争策略制定和执行能力。在 FPGA 中嵌入固化单元,往往比使用 LUT、寄存器等万能资源来说,拥有更低的功耗和面积。尽管如此,要嵌入哪些固化单元需要设计者权衡,因为 FPGA的开发者
66、购买的是整个芯片,他们仍有可能为自己不需要或者不使用的功能付费;另一方面,如果 FPGA 的固化功能太少,其在市场上的竞争力就大为降低,因为客户不得不使用太多的宝贵的可编程逻辑资源,去实现本来应该固化的功能,功耗和时延均大幅增加。这都需要 FPGA 公司有非常好的客户的沟通。因此,早在 图图18:FPGA 的竞争关键因素,以及龙头赛灵思在这些因素上的独特优势的竞争关键因素,以及龙头赛灵思在这些因素上的独特优势 注:HVM(High Volume Manufacture),即在design-wins之后的上量阶段。资料来源:Xilinx,东兴证券研究所绘制 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何
67、理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 P19 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 1998 年,赛灵思就区分了高端和低容量的市场,针对低容量市场推出了低成本的 Spartan,面向那些需要FPGA 的灵活性和高并行性,但又不需要通信市场一样需要收发器等高性能的硬核的场景。而 00 年 Altera专注于推出最高性能的 Excalibur,并没有重视低容量市场,直到 Excalibur 失败后,2002 年 Altera 才效仿赛灵思推出高端的 Stratix 和低成本的 Cyclone。除了产品,赛灵思在 98 年第一个在 Virtex
68、上实现了 FPGA的远程升级功能,只需要简单地将编程文件发送到联网的设备中,就可以使其符合不断变化的通信标准,不需要工程师走到基站一个个升级软件,而这一点是当时很多 ASIC 所没办法做到的。这一远程重配置功能的加入为客户节省了大量的时间和金钱的成本,使得 Virtex 在通信市场大受欢迎,推动 Xilinx 的市场份额从 98年的 30%提升至 03 年的 50%。Altera 历史上历史上在在 Excalibur 的失败,说明了产品的失败,说明了产品定义和需求匹配的定义和需求匹配的重要性。重要性。在 FPGA 上嵌入处理器硬核,早在 2000 年就有过尝试。在 0.18/0.15m 节点中
69、,Altera 为了和赛灵思在性能上竞争,将ARM9 嵌入到了其最新的 SOPC FPGA Excalibur 中,成为业内首个将处理器嵌入到 FPGA 的厂商。然而,刚刚经历科网泡沫的客户将功耗提升到了和性能同等重要的位置,不愿意为过高性能的 FPGA付费,对 FPGA 需求仍然在灵活性上,使得 Altera 在 0.18/0.15m 的 FPGA 市场份额陡降至仅有20%,而此前赛灵思和 Altera 一直都维持在 6-4 分成的局面。Altera 之后吸取了教训,在嵌入固化单元时进行了非常小心的考虑,不再一味强调产品的性能,而是强调了解客户需求,并在 2002 年推出了针对高端市场的 S
70、tratix 和中低容量的 Cyclone,在 0.13m/90nm 市占率反超赛灵思。然而,Xilinx在 FPGA 全市场的市占率已经和 Altera 拉开了明显差距。1999 年,Xilinx 和 Altera 市占率分别为 35%和 33%,相当接近;在 2000-2002 年,Xilinx 凭借高性能的 Virtex 在业内树立了技术领导者的地位,凭借低成本的 Spartan 迅速扩大客户群和出货量,市占率迅速爬升,在 2002 年达到了 49%,而 Altera市占率降低到了 31%,基本错失了最佳的追赶期。图图19:Altera 曾经因为曾经因为 Excalibur 丢失了大部分
71、市场份额丢失了大部分市场份额 资料来源:Xilinx,Altera,东兴证券研究所绘制 3)生态的培养)生态的培养效果最好效果最好。赛灵思有着所有 FPGA 厂商中最完备的文档说明,这一点对于中小客户来说非常有吸引力,因为他们通常没有大客户拥有的 FAE 支持。在用户群体培养中,在高校中 FPGA 教学中几乎都会以赛灵思为例,工程师的基础最好。在 IP 库中,赛灵思拥有最完整的 IP 库,910 个 IP 中,近 60%是自研 IP,用户可以直接调用,不需要自己重新研发,而 Altera 约为 278 个,选择范围远小于 Xilinx。除此之外,Xilinx 在多个维度上有非常强的综合表现,包
72、括 EDA 的迭代速度、易用性等。P20 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 图图20:Xilinx 和和 Altera/Intel 如何培养用户黏性?如何培养用户黏性?资料来源:Xilinx,Intel,东兴证券研究所绘制 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 P21 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 4.风险提示风险提示 下游需求不及预期,中美贸易摩擦加剧。P22
73、东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 相关报告汇总相关报告汇总 报告类型报告类型 标题标题 日期日期 行业深度 FPGA 提供了什么价值?“FPGA 五问五答”系列报告一 2023-4-17 行业深度 FPGA 和 CPU、GPU 有什么区别?为什么越来越重要?“FPGA 五问五答”系列报告二 2023-4-17 资料来源:东兴证券研究所 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 P23 敬
74、请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 分析师简介分析师简介 分析师:李美贤分析师:李美贤 中国人民大学硕士,2019 年 7 月加入东兴证券研究所,从事通信及电子研究,关注新兴科技领域,重点覆盖 AI、云计算、工业互联网等产业链。分析师承诺分析师承诺 负责本研究报告全部或部分内容的每一位证券分析师,在此申明,本报告的观点、逻辑和论据均为分析师本人研究成果,引用的相关信息和文字均已注明出处。本报告依据公开的信息来源,力求清晰、准确地反映分析师本人的研究观点。本人薪酬的任何部分过去不曾与、现在不与,未来也将不会与本报告中的具体推荐或观点直接或间接相关。风险提示风险提示 本证券研究报告所载
75、的信息、观点、结论等内容仅供投资者决策参考。在任何情况下,本公司证券研究报告均不构成对任何机构和个人的投资建议,市场有风险,投资者在决定投资前,务必要审慎。投资者应自主作出投资决策,自行承担投资风险。P24 东兴证券深度报告东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式?龙头竞争优势的来源?“FPGA 五问五答”系列报告四 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 免责声明免责声明 本研究报告由东兴证券股份有限公司研究所撰写,东兴证券股份有限公司是具有合法证券投资咨询业务资格的机构。本研究报告中所引用信息均来源于公开资料,我公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证,也不保证所包含的信
76、息和建议不会发生任何变更。我们已力求报告内容的客观、公正,但文中的观点、结论和建议仅供参考,报告中的信息或意见并不构成所述证券的买卖出价或征价,投资者据此做出的任何投资决策与本公司和作者无关。我公司及报告作者在自身所知情的范围内,与本报告所评价或推荐的证券或投资标的不存在法律禁止的利害关系。在法律许可的情况下,我公司及其所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券头寸并进行交易,也可能为这些公司提供或者争取提供投资银行、财务顾问或者金融产品等相关服务。本报告版权仅为我公司所有,未经书面许可,任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制和发布。如引用、刊发,需注明出处为东兴证券研究所,且不得对本
77、报告进行有悖原意的引用、删节和修改。本研究报告仅供东兴证券股份有限公司客户和经本公司授权刊载机构的客户使用,未经授权私自刊载研究报告的机构以及其阅读和使用者应慎重使用报告、防止被误导,本公司不承担由于非授权机构私自刊发和非授权客户使用该报告所产生的相关风险和责任。行业评级体系行业评级体系 公司投资评级(A 股市场基准为沪深 300 指数,香港市场基准为恒生指数,美国市场基准为标普 500 指数):以报告日后的 6 个月内,公司股价相对于同期市场基准指数的表现为标准定义:强烈推荐:相对强于市场基准指数收益率 15以上;推荐:相对强于市场基准指数收益率 515之间;中性:相对于市场基准指数收益率介
78、于-5+5之间;回避:相对弱于市场基准指数收益率 5以上。行业投资评级(A 股市场基准为沪深 300 指数,香港市场基准为恒生指数,美国市场基准为标普 500 指数):以报告日后的 6 个月内,行业指数相对于同期市场基准指数的表现为标准定义:看好:相对强于市场基准指数收益率 5以上;中性:相对于市场基准指数收益率介于-5+5之间;看淡:相对弱于市场基准指数收益率 5以上。东兴东兴证券研究所证券研究所 北京 上海 深圳 西城区金融大街 5 号新盛大厦 B座 16 层 虹口区杨树浦路 248 号瑞丰国际大厦 5 层 福田区益田路 6009 号新世界中心46F 邮编:100033 电话: 传真: 邮编:200082 电话: 传真: 邮编:518038 电话: 传真: