1 什么是FPGA芯片

FPGA (Field Programmable Gate Array)芯片是一种半定制化、可编程的集成电路，由可编程器件(PAL、 GAL)发展而来，它是由赛灵思联合创始人Ross Freeman于1984年发明，全球第一款商用FPGA芯片为赛灵思XC4000系列FPGA产品。FPGA芯片特性具有可编程灵活性高、成本较高、开发周期短、功耗较大、并行计算效率高、编程设计难度大等特性

2 FPGA、GPU、ASIC芯片在性能上的对比

2.1灵活性

1) ASIC专用芯片作为协处理器在吞吐量、延迟和功耗三方面具有优势;

2) GPU在峰值性能和内存接口带宽上具有优势，但ASIC和GPU受制于功能的固化，应用范围较为狭窄;

3) FPGA芯片拥有更高的灵活性和更丰富的选择性，通过对FPGA编程，用户可随时改变芯片内部的连接结构，实现任何逻辑功能;

2.2并行性

1)CPU、GPU都属于冯·诺依曼结构，该结构具有软件编程的顺序特性;

2) FPGA是典型的硬件逻辑，每个逻辑单元与周围逻辑单元的连接构造在重编程(烧写)时就已经确定，寄存器和片上内存属于各自的控制逻辑，无需通过指令译码、共享内存来通信，各硬件逻辑可同时并行工作，大幅提升数据处理效率;

2.3产品上市周期

FPGA买来编程后即可直接使用，无需等待三个月至一年的芯片流片周期，为企业争取了产品上市时间;

2.4用量成本

1) ASIC等方案有固定成本;

2) FPGA方案几乎没有。对客户而言，由于FPGA方案无需支付高额的流片成本，也不用承担流片失败风险，对于小批量多批次的专用控制设备，FPGA 方案的成本低于ASIC等方案，具有成本优势。

3 FPGA芯片市场规模和应用场景

FPGA芯片在网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等场景广泛应用，根据Frost&Sullivan 发布的数据显示，FPGA全球市场规模在2020 年约60.8亿美元，年均复合增长率约为8.8%。随着全球新一代通信设备以及人工智能与自动驾驶技术等新兴市场领域需求的不断增长，预计全球FPGA市场规模将从2021年的68.6亿美元增长至2025年的125.8 亿美元，年均复合增长率约为16.4%。 中国FPGA市场从2016年的约65.5 亿元增长至2020 年的约150.3 亿元，年均复合增长率约为23.1%。随着国产替代进程的进一步加速，预计到2025年中国FPGA市场规模将达到约332.2亿元。

4 FPGA厂商

4.1国际厂商

(1)赛灵思：产品有广泛的高级集成电路，软件设计工具，以及作为预定义系统级功能的IP核，应用领域是5G无线、数据中心，汽车无线通信，AI智能，工业消费电子，医疗与科学等。

(2)Altera：产品有可编程逻辑器件，带有软件工具的可编程编辑技术，知识产权(IP)和技术服务，在世界范围内为14000多个客户提供高质量的可编程解决方案。包括百度，艾睿，骏龙，贸泽，罗彻斯特，得捷等。

(3)Lattice：产品有现场可编程系统芯片,复杂的可编程辑器件，可编程混合信号产品，可编程数字互连器件等，客户有苹果和HTC等

(4)Microsemi：高性能高可靠性模拟与射频器件，混合信号与射频集成电路，Soc解决方案等。

4.2 国内厂商

(1)紫光国微：紫光国微民用拳头产品Titan PGT30G已量产，该系列可编程芯片编辑器件采用完全自主产权的体系结构和主流先进制造工艺，带有DDR3和PCIe接口，是国内少有的千万门级FPGA。另外采用了台湾联华UMC代工先进的40 nm制程，在国内领先

(2)复旦微电子：公司目前再次研制出新一代自主知识产权亿门级FPGA产品，其各类指标均已达国际同类产品先进水平，填补了国内超大规模亿门级FPGA 的空白。

(3)高云半导体：高云半导体是以国产现场可编程逻辑芯片研发与产业化为核心,产品主要分成晨熙家族和小蜜蜂家族，2016年第一季度有顺利推出国内首颗55nm嵌入式Flash+ SRAM的非易失性FPGA芯片。

(4)京微雅格：采用SoC FPGA的战略，片上整合了DSP、Memory、MCU等单元的CME-GM7系列，试图通过整合的尤势打破FPGA市场的壁垒。该公司有两条产品线:一是自身从头研发的，面向低端市场的金山系列;二是收购美国Cswitch的产品线，面向高速通信市场。

(5)安路科技：安路当前已经形成了从小规模的CPLD到二百万门FPGA的系列器件,以及一颗已经实际应用的千万门级FPGA IP核。EG4是"猎鹰" 系列产品，具有低功耗、低成本、高性能等特点。ELF1系列CPLD产品，定位低成本、低功耗、可编程CPLD市场

(6)AGM：AGM首家得到国内商用市场认可的国产FPGA供应商，并通过三星供应商认证的产品。

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《【研报】电子行业专题报告：国产FPGA研究框架-20201014（113页）.pdf》

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《2020年中国FPGA芯片行业研究报告-200131[47页].pdf》