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芯片行業(yè)之淺談FPGA芯片

FPGA設計論壇 ? 來源:未知 ? 2023-02-08 06:20 ? 次閱讀
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FPGA是數(shù)字芯片的一類分支,與CPUGPU等功能固定芯片不同的是,F(xiàn)PGA制造完成后可根據(jù)用戶需要,賦予其特定功能。

FPGA芯片涉及通信、工業(yè)、軍工/航天、汽車和數(shù)據(jù)中心等多個領域,且中國FPGA市場年均復合增長率預計超17%,增速顯著高于全球。

中國市場營收占據(jù)國際FPGA頭部廠商營收占比首位,國產(chǎn)替代空間廣闊,建議關注芯片行業(yè)明年左側(cè)布局機會。

FPGA---可以由用戶定制的高性能芯片

FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)是數(shù)字芯片的一個子門類,現(xiàn)場可編程性是FPGA的最大特點,CPU、GPU等芯片在被制造完成后,其功能就已被固定,而FPGA在制造完成后,可以根據(jù)用戶需要,通過EDA軟件配置特定電路,從而賦予其特定功能。FPGA的可編程技術是基于閃存、反熔絲和靜態(tài)存儲器實現(xiàn)的。

圖:FPGA在數(shù)字芯片中所在位置

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資料來源:《FPGA原理和結(jié)構》,中信建投

FPGA 由可編程的邏輯單元(Logic Cell)、和外部進行信號交互的輸入輸出單元(Input Output Block)與連接前兩種元素的開關連線陣列(Switch Box)共三個部分構成。從產(chǎn)品發(fā)展角度,先進工藝(制程)、先進封裝可以提升FPGA容量,而同工藝下優(yōu)化基礎單元LC的設計及其他系統(tǒng)設計可以提升FPGA的性能,同時軟件的持續(xù)優(yōu)化、豐富的軟核IP庫也是不同廠商競爭力高低的體現(xiàn)。

FPGA行業(yè)高速增長,國內(nèi)外差距顯著

數(shù)據(jù)中心建設、人工智能自動駕駛等新興市場的加速發(fā)展,帶動了FPGA需求持續(xù)增長。根據(jù)Gartner預測,2020-2026年全球FPGA市場規(guī)模從55.85億美元增至96.9億美元,年均復合增長率為9.6%。另根據(jù)Frost&Sullivan預測,2021-2025年中國FPGA市場規(guī)模預計將從176.8億元增至 332.2億元,年均復合增長率為17.1%,中國FPGA市場增速高于全球

圖:中國FPGA市場規(guī)模預測

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資料來源: Frost&Sullivan,中信建投

從下游市場角度,F(xiàn)PGA芯片下游涉及通信、工業(yè)、軍工/航天、汽車和數(shù)據(jù)中心等領域,其中通信市場占比最高,且有望持續(xù)提升,而在以上領域中,汽車預計增速最快。

目前,FPGA行業(yè)集中度較高,根據(jù)Gartner數(shù)據(jù),Xilinx、IntelLatticeMicrochip 這4家美國公司共占據(jù)全球93%市場份額,國內(nèi)FPGA廠商在2021年占據(jù)國內(nèi)16%市場份額,國產(chǎn)替代空間廣闊。

圖:2021年全球FPGA市場份額(收入口徑)

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資料來源: Gartner,摩根斯坦利,中信建投

國產(chǎn)替代空間較大,建議關注芯片行業(yè)明年左側(cè)布局機會

目前,國內(nèi)FPGA廠商在產(chǎn)品豐富度與技術實力與國際頭部大廠存在較大差距,如14 nm 及以下的先進制程產(chǎn)品區(qū)間國內(nèi)幾乎真空,而國內(nèi)公司在28nm制程的產(chǎn)品矩陣豐富度亦不及海外巨頭,疊加國內(nèi)產(chǎn)品在邏輯容量等方面的性能差距等,提升空間較大;同時國內(nèi)市場容量廣闊,目前Xilinx在中國營收占比超30%,Lattice占比超50%,中國均是其最大營收地區(qū),近期國際大廠紛紛提價,國內(nèi)廠商對應可替代的市場空間充足。

綜上,無論是具有不斷迭代新增需求的民用市場,還是出于國家安全考量,有極大自主可控需求的特種市場,F(xiàn)PGA都有較好的國產(chǎn)替代前景,國內(nèi)FPGA廠商成長空間廣闊。

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