本文來自“FPGA專題：萬能芯片點燃新動力，國產替代未來可期（2023）”，全球范圍內FPGA產業的興起與發展可分為兩個階段。

（1）第一階段是20世紀80年代開始的創業潮與行業壟斷化。Lattice、Altera、Xilinx和Actel在1983~1985年陸續成立，并迅速成長為FPGA行業四大龍頭；2010年后Xilinx和Altera已經占據80%以上的市場份額，剩余份額則大部分被Lattice和Actel瓜分。

（2）第二階段是從2010年開始、以大型并購案為特點的行業洗牌。隨著半導體行業對FPGA的重視加大，Microchip、Intel和AMD等半導體龍頭紛紛下場收購與整合FPGA業務，尤其是Xilinx和Altera分別與母公司AMD和Intel形成CPU+FPGA的集合優勢，戰略部署數據中心應用。中國FPGA產業起步和發展較晚。復旦微電子自2004年開始進行FPGA研發，布局相對較早，安路科技和紫光同創也于2011和2013年相繼成立。

國際龍頭廠商產品矩陣完整性高，覆蓋面廣。經過數十年的發展，已形成全面覆蓋從數十K至數千K個邏輯單元量級、從低端到高端的全系列產品線，已可對工業控制、網絡通信、消費電子、數據中心、汽車電子、人工智能等主要下游領域形成全面覆蓋。

AMD（Xilinx）FPGA相關產品矩陣主要包括：四大FPGA產品系列（VIRTEX、KINTEX、ARTIX、SPARTAN），以及集成度更高的兩大自適應SoC（Adaptive SoC）系列（ZYNQ、VERSAL）。

（1）從芯片制程來看，主要有UltraScale+（16nm）、UltraScale（20nm）、7系列（28nm）和6系列（45nm）四大類，VERSAL則是整體升級為7nm制程。

（2）從芯片架構來看，FPGA單芯片向更先進工藝、更高速電路結構、復雜異構SoC系統發展，AMD（Xilinx）的VERSAL系列產品中集成了PCIe、Ethernet通信協議以及AI引擎、NoC架構等。

（3）從產品價格來看，隨著產品定位從低端走向高端，FPGA容量等指標不斷提升，通信架構逐漸升級，對應開發板的價格也從數百美元逐步增加到一萬多美元。

（4）從應用領域來看，數據中心等高端應用所適用的FPGA芯片大多為高端FPGA產品線，僅有少部分中高端FPGA也能夠滿足數據中心網絡加速需求。

觀點#1：在高端FPGA硬件水平上，國產廠商與國際龍頭尚存在較大差距

首先在制造工藝方面，AMD（Xilinx）Versal系列已經進入7nm制程工藝，Intel（Altera）與之對標的Agilex系列也已采用Intel 7制程工藝。國產廠商目前尚處于28nm的技術節點，且在28nm產品的推出節點上落后于兩大國際龍頭近十年。作為FPGA芯片性能的基礎性指標，芯片制程仍然是國產替代突圍的關鍵。

其次是硬件架構方面，國際龍頭已經開始在高端產品中使用先進的NoC片上通信網絡架構以及兼顧內存容量與帶寬的HBM存儲架構，AMD（Xilinx）更是開創ACAP的新型異構模式，因此架構創新與升級也是國產廠商未來發展需要攻克的難關。

在應用領域方面，行業龍頭企業AMD（Xilinx）、Intel（Altera）的產品已可對工業控制、網絡通信、消費電子、數據中心、汽車電子、人工智能等主要下游領域形成全面覆蓋，國產廠商現階段的產品線尚有不足。與硬件水平的問題殊途同歸，國產FPGA首先需要突破先進的硬件技術，才能夠在高端應用領域占有一席之地，而目前國產FPGA尚處于中低端市場，自主可控道阻且長。

AMD、Intel雙寡頭主導市場，中端市場國產化機遇顯現。全球市場競爭格局穩定，國際龍頭占據絕對市場份額。根據Frost&Sullivan數據，2019年全球前四大FPGA廠商合計占據94.4%的市場份額，其中，AMD（Xilinx）、Intel（Altera）分別占據51.7%、33.7%的絕對份額，具有難以撼動的市場地位。

中國市場競爭格局主要呈現兩大特點：（1）國產FPGA廠商開始崛起。近年來，隨著國產替代趨勢漸漸進入FPGA市場，國產FPGA廠商已占有一席之地。

測算，主要國產FPGA設計公司合計營業收入自2018年的2億元增長至2022年的33億元，2022年全球市占率已超過5%（按本文2.3測算口徑），國產化進程大步推進。（2）國際龍頭廠商在中國市場的占有率略低于全球市場（出貨量口徑）。

2019年，AMD（Xilinx）、Intel（Altera）在中國市場的份額為36.6%/25.3%（出貨量口徑），低于其在全球市場51.7%/33.7%的份額。

從需求側看：中國FPGA市場目前以容量<500K、制程在?28-90nm?的產品為主，中低端市場空間更為廣闊。根據?Frost&Sullivan?數據，（1）按邏輯單元拆分，目前?100K?以下邏輯單元的?FPGA?芯片仍是市場需求量最大的部分，其次為100K-500K?邏輯單元部分。500K?以下邏輯單元的?FPGA?芯片合計占有?69.9%的市場份額（2019?年中國市場，銷售額口徑）。

（2）按制程拆分，目前28nm-90nm制程區間內的FPGA芯片由于其較高的性價比與較高的良品率依然占據了市場中63.3%的份額（2019年中國市場，銷售額口徑）。此外，由于先進制程產品具有更低功耗與面積和更高的性能，28nm以下制程的FPGA芯片預計將快速發展。

從供給側看：國際龍頭對中端FPGA投入放緩，中端市場迎來機遇。2022年9月，AMD宣布Xilinx 7系列產品的生命周期將至少延長至2035年，這意味著在中端FPGA領域，AMD的戰略是維持舊有市場，而非增加投入。這為原本在低端市場發展的FPGA廠商帶來機遇。

觀點#2：國產廠商滲透率不斷提升，中低端市場帶來國產替代強大驅動力

從市場層面看：FPGA供需兩側為國產替代營造有利格局，國產化已初顯成效。國內FPGA市場對中低端產品需求旺盛，國產FPGA可觸達市場空間依然廣闊。FPGA龍頭廠商被CPU龍頭收購，未來戰略向母公司數據中心相關業務傾斜，國產FPGA獲得進入中端市場的機遇和空間。從公司層面看：

（1）國產FPGA已形成28nm產品系列，進軍更先進制程。復旦微于2018年率先推出28nm億門級FPGA，安路科技與紫光同創于2020年先后來到28nm節點。各公司在更先進制程均已進行多年研發與積累，劍指國產FPGA尚未觸及的高端市場。

（2）新興領域積極布局，尋求更大市場空間。安路科技積極開拓汽車電子、數據中心、運算加速等新興市場，復旦微新一代配置有APU、GPU、VPU、eFPGA、AI引擎的異構智能PSoC產品——FPAI也成功發布，紫光同創第二代面向人工智能、機器視覺等領域的SoPC已經啟動研發。FPGA行業廣闊的市場空間仍將持續驅動國產FPGA廠商加速成長。

在于小型FPGA產品的市場基礎扎實，在工業控制、LED等行業出貨量較大。復旦微FPGA產品主要應用于高可靠等特定領域，毛利率水平普遍較高。紫光同創背靠紫光集團，與長江存儲、紫光展銳、新華三等同屬一系，在5G通信行業上下游產業鏈進行了布局，擁有較強的融資能力和市場運作能力。

通過將產品線與營收體量對比來看，先進制程對FPGA廠商營收帶動明顯。復旦微進入市場較早，2018年其FPGA營收顯著高于安路科技、紫光同創。隨著2020年安路科技與紫光同創相繼推出28nm新制程產品，營收體量快速成長，2019-2022年營收CAGR分別達到104%、145%，略快于復旦微71%的CAGR增速。

海外FPGA廠商已建立成熟的EDA軟件生態環境。AMD（Xilinx）研發的Vitis、Vivado以及Vitis AI設計工具可以幫助AI科學家、應用與算法工程師、嵌入式軟件開發人員以及傳統硬件開發人員等所有類型的開發人員使用AMD自適應計算解決方案。Intel（Altera）Quartus Prime軟件包含從設計輸入和合成到優化、驗證和模擬的所有步驟，另有Questa等多款其他軟件，覆蓋FPGA、CPLD和SoC FPGA的完整開發工具。Lattice也具有Diamond、Radiant、Propel等設計工具，提供專為Lattice器件而優化的設計流程。

國產FPGA廠商亦不落下風，研發投入占比較大。紫光同創Pango DesignSuite軟件開發工具是一款擁有國產自主知識產權的大規模FPGA開發軟件，可以支持千萬門級FPGA器件的設計開發。復旦微也已具備全流程自主知識產權FPGA配套EDA工具ProciseTM。安路科技TangDynasty、FutureDynasty是其自主開發的FPGA、FPSoC集成開發環境，其中FutureDynasty可以實現RISC-V工程的編譯與調試，根據其招股書披露數據，2018-2021H1，FPGA及FPSoC軟件研發相關投入分別占總研發投入的25%/30%/26%/19%，軟件工具的研發亦成為FPGA公司研發投入的重要組成部分。

審核編輯：湯梓紅