憑著“可編程性”和“靈活性”等特性，FPGA近幾年在5G通信、人工智能等具有較頻繁的迭代升級周期、較大的技術不確定性的領域大放異彩。

根據Market Research Future數據顯示，FPGA全球市場規模近年來穩步增長，從2013年的45.63億美元增至2018年的63.35億美元，預計2025年有望達到約125.21億美元。

在應用起量的過程中，國內高端產品完全依賴進口、研發人才極度短缺、核心專利受限等情況也越發凸顯。由于起步時間較晚，國內FPGA企業想要實現市場突圍困難重重。

與此同時，當前中美貿易戰影響下，國產化替代成為了市場的發展主旋律，但從當前國內的FPGA產品研發水平來看，要實現FPGA國產化替代，仍然有很長的路要走。

寡頭壟斷特性顯著

全球FPGA市場呈現寡頭壟斷格局，87%市場份額被賽靈思與英特爾（2015年收購Altera）占據，分別以56%和31%的占有率居于第一和第二；而Lattice與MicroChip（2018年收購Microsemi）分別位列第三和第四，共占有5.6%的市場份額。上述四家美國企業合計占有全球FPGA市場份額達92%以上。

從市場布局情況來看，賽靈思和英特爾主要布局的方向為數據中心、5G以及AI，主打平臺為異構多核及自適應加速器平臺；Lattice主要聚焦消費、工業互聯等領域；而Microsemi由于采用反熔絲工藝，具備獨到的加密性，因此其主要聚焦航空航天、軍工及其他與加密相關的市場。

對于國內FPGA企業而言，所處市場可以說“僧多肉少”。

集微網了解到，目前國內布局FPGA企業主要包括復旦微、安路科技、高云半導體、智多晶、771/772所、AGM、京微齊力等企業。

數據顯示，2019年全球FPGA市場規模約69億美元，中國FPGA市場約120億人民幣，其中民用市場約100億，國產滲透率僅約4%。

面對高額的研發投入，市場應用情況不容樂觀，當前國內FPGA企業仍然處于持續虧損階段，尚未有企業實現自負盈虧。

以復旦微為例，其2020上半年FPGA產品營收約6221.55萬元，而一次先進工藝投片費用就要大幾千萬，千萬級的營收規模似乎顯得微不足道。

在工藝制程方面，國內FPGA產品與國際先進水平也相差較大。

工藝制程相差2代以上

筆者了解到，目前國外龍頭賽靈思工藝技術已達7nm、10nm級，可實現4-5億門器件規模。而國內企業目前工藝技術大規模量產的是40nm級，28nm級的FPGA仍處于研發測試階段，尚未大規模商用。

以復旦微為例，其在FPGA領域涉足最久，且是目前國內FPGA電路規模最大的企業之一，在技術方面也較為靠前。

據了解，2018年第二季度復旦微率先推出28nm工藝制程的億門級FPGA產品，SerDes傳輸速率達到最高13.1Gbps，并在2019年正式銷售；目前，其正在28nm工藝制程上研發基于FPGA的PSoC芯片，同時還開啟了14/16nm工藝制程的10億門級FPGA產品的研發進程。

“復旦微與美國同行的技術差距最少是三代，甚至三代以上。”Xilinx（賽靈思）數據中心架構師唐杰此前表示，從工藝情況來看，賽靈思2013年發布28nm產品，當前已經到7nm，而復旦微則剛啟動14/16nm工藝制程產品的研發進程，從工藝講差了兩代；在關鍵的指標I/O方面，復旦微芯片I/O能力只有10G，賽靈思已經發展到100G，相差3代。

據了解，雖然其已經推出28nm工藝制程的FPGA產品，但在應用市場方面，復旦微產品主要針對軍工領域，并未在商業市場有所應用。當前國內FPGA商用市場仍主要以40nm、55nm工藝制程器件為主。

中低端密度產品“破圈”

盡管在先進工藝制程方面，國產FPGA技術落后較多，但在中低端密度相同產品中，國內FPGA產品性能絲毫不遜色，甚至部分性能、功能要超越國外器件。

具體而言，由于國外器件前期已經在國內市場應用，當客戶在應用過程中向其反饋需求時，由于其產品多為標準化器件，不會針對性對某些客戶需求進行優化更新，這便給國產FPGA企業帶來機會。

高云半導體資深產品市場經理趙生勤表示：“我們會在國外器件的基礎上，結合客戶反饋的關于國外器件一些做不到的地方，優化出我們的產品，所以在同級別的競爭上，國內的FPGA器件在性能、功能、功耗等方面，與國外相比并沒有劣勢。”

“在中美貿易戰摩擦影響下，國產化替代需求強勁，但由于起步時間較晚，FPGA產品技術壁壘較高，產品迭代優化均需要長期積累，在高端器件產品方面，國產FPGA仍然需要較長時間積累方能有所突破。”趙生勤補充道。

國產替代道阻且長

集微網了解到，雖然近幾年國內FPGA廠商在市場應用過程中有所突破，在技術方面也取得了一定成績，但國產FPGA仍然在生態系統、專利技術、研發人才、研制難度等方面面臨巨大挑戰。

生態系統建設方面，FPGA與CPU類似，需要大量的支持者提供良好的開發環境，從而增強整個FPGA生態的建設力度，這樣才能有助于后續產品的推廣，而國產芯片器件剛剛起步，目前的生態系統十分不完善，需要花費大量的人力、物力及時間來建設。

專利技術方面，國外擁有FPGA約1.6-2萬項專利，且許多都是核心專利；而國內擁有的FPGA研發相關專利不超過1000項，在FPGA核心技術方面較為欠缺；

人才方面，資料顯示，全球FPGA核心人才大部分都在美國，人數規模1萬人以上，少部分在新加坡等地；而國內FPGA研發人才稀少，人數不足1000人，與國外技術人才數量差距巨大，且國外FPGA人才的儲備能量也遠遠高于國內。

研制難度較大，FPGA與CPU類似，需要行業內最先進的工藝和最優秀的供應鏈資源來研制，如7nm/10nm的芯片需要業內最頂尖的封裝技術來封裝，且FPGA對測試能力要求極高，因為FPGA的靈活特性，決定了其在測試階段很難做到100%覆蓋，若測試覆蓋不全面，則會影響產品的品質與銷售，因此FPGA芯片的研發與生產需要多方面優質供應鏈的配合。

然而，國外巨頭如賽靈思等壟斷了行業內最優秀的供應商資源，如封裝廠及測試機構，進一步加大了FPGA的整體研制難度。

與此同時，FPGA還面臨較長的生命周期。

“FPGA是生命周期可達15-20年的產品，且背后要付出巨大的投入。”一位不愿具名的業內人士向集微網表示，一款采用新工藝的FPGA產品的研發周期約3-5年，研發成功后對產品的催熟和量產還需1-2年，量產后到客戶項目量產落地還需1-2年，而落地后到產品真正普及成為市場主流還需3年左右的時間，因此FPGA芯片的前期準備時間非常長，粗略估算大約需要5-8年的時間。如果按此時間估算，想要實現國產高端FPGA產品替代，仍然至少需要5年時間，甚至更久。
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