電子發燒友網報道（文/吳子鵬）統計數據顯示，2022年全球FPGA市場規模為79.4億美元，2023年成長為93.6億美元，2016-2023這幾年的年復合增長率達10.1%。FPGA是在PAL（可編程陣列邏輯）、GAL（通用陣列邏輯）等可編程器件的基礎上進一步發展的產物，具有硬件可重構的體系結構，其數字電路可以通過編程的方式在芯片出廠后重新構造，具有并行性、低延時性和靈活性等特性，應用領域非常廣泛。

近日，賽迪顧問股份有限公司集成電路中心主任騰冉表示，全球FPGA產業發展有三大特點和三大趨勢。那么，在其中國產FPGA廠商面臨著怎樣的機遇和挑戰呢？

FPGA產業的三大特點和三大趨勢

根據騰冉的介紹，FPGA器件的第一個特點是，其是兼具靈活性和性能的半定制性集成電路。具體表現為：首先，FPGA器件具有極高的設計靈活性，屬于硬件可重構的芯片結構，內部具有數量豐富的可編程輸入輸出單元引腳及觸發器：其次，FPGA具有適用便捷的屬性，屬于專用電路中開發周期最短、應用風險最低的器件之一；再次，FPGA在并行計算方面具有明顯的性能優勢，芯片內部可按照數據包步驟數量搭建相對應的流水線，從而實現數據并行、流水線并行；最后，FPGA具有極高的器件兼容性，可與CMOS等大規模集成電路兼容，進行協同工作。

FPGA器件的第二個特點是行業具有明顯的“小而美”特征。首先，FPGA的行業集中
度非常高，龍頭企業占據極高的市場份額，目前全球TOP4級別的FPGA廠商占據85%左右的市場份額，與此同時，FPGA具有極強的用戶粘性，軟硬件形成極強的用戶綁定，用戶轉化器件需要付出很高的成本代價，因而非常容易被鎖定，進而在整個產品生命周期形成穩定的需求量；其次，雖然FPGA總體市場規模只有百億級別，但擁有極高的行業壁壘，以及確定清晰的競爭格局，使得資本市場對FPGA企業的估值在同類數字芯片公司中位居前列，基于此，FPGA龍頭企業在研發投入上具有明顯的規模效應，龍頭企業的研發費率近30%；最后，FPGA是一個利潤豐厚的產業，龍頭企業的毛利率穩定在60%以上，資本回報率持續保持在15%以上，由于模式清晰，龍頭企業可以用高標準化芯片覆蓋長尾的市場需求。

FPGA器件的第三個特點是基于專用的EDA軟件，造成極高的生態壁壘。首先，FPGA芯片需要軟硬件協同發展以實現功能配置，FPGA專用EDA軟件工具的編程復雜程度及高度專用性構建了一個差異化的生態壁壘：其次，在FPGA軟件工具設計流程中，除部分前端流程可借助外部工具，其余環節需要FPGA廠商進行自主研發匹配，軟件具有非常強的企業特色；最后，FPGA是一個軟硬件相互驅動的器件，設計流程往往是軟件先行，軟件工具的研發水平對硬件規模和性能有很大影響。

在這三大特點下，FPGA未來的發展也會有明顯的三大趨勢。第一個趨勢是全球FPGA市場規模將繼續穩步增長：首先，FPGA產品在各行各業重要性和采用率依然會不斷提升，保持一個高個位數或者低雙位數的年復合增長率；其次，后續市場發展中，低階、中端、高階（規模容量）FPGA產品的份額占比約為35%、28%、37%；最后，FPGA市場的技術多樣性凸顯了根據特定應用要求定制硬件解決方案的重要性，確保許多行業從這些多功能器件中受益。

第二個趨勢是FPGA應用領域在廣度和深度層面不斷增加，包括工業、通信和數據中心等大場景，以及消費電子、汽車電子和邊緣AI等零碎的場景。比如，在通信場景中，FPGA的應用是非常廣泛的，可實現大量高速數字信號處理功能，在多通道波束成型中更具靈活性，且能夠滿足5G的高并發處理需求；再比如在汽車電子場景中，汽車電子系統當中的邏輯單元較多時，采用 FPGA技術能夠將這些邏輯單元準確排列，提高汽車電子系統中邏輯單元的利用率，另外FPGA方案適應于多傳感器融合、計算加速平臺等領域。

第三個趨勢是國產FPGA產業發展持續向好，將會在高容量和特殊領域FPGA產品方面迎來巨大的發展機遇。

不過，對于國產FPGA廠商而言，最大的挑戰來自工藝制程。先進工藝對FPGA容量提升貢獻最大。從工藝制程來看，目前28nm-90nm制程FPGA在性價比和良品率方面具有很大的優勢，但是更先進的FPGA產品和可編程SoC就需要更先進的制程，這是一個巨大的挑戰。當然，EDA方面的挑戰也是不容忽視，不過從用戶體驗來看，目前國產FPGA在軟件方面的部署和遷移支持等方面，已經能夠提供非常不錯的體驗。

國產FPGA產業發展

騰冉在報告中指出，目前國產FPGA廠商發展主要處于第二和第三梯隊。其中，第二梯隊廠商包括安路科技、中微億芯、紫光同創和復旦微，處于第三梯隊的國產FPGA廠商包括高云、智多晶、中科億海微、京微齊力和易靈思等。

安路科技創立于2011年11月，是國內領先的集成電路設計企業。該公司具備FPGA芯片硬件和FPGA編譯軟件的自主研發能力，專注于研發通用可編程邏輯芯片技術及系統解決方案。2021年，安路科技在上交所科創板成功上市，成為A股首家專注于FPGA業務的上市公司。安路科技的FPGA產品包括SALEAGLE系列、SALELF系列、SALSWIFT系列、SALPHOENIX系列和SALDRAGON系列。

中微億芯成立于2013年12月，該公司擁有實力雄厚的設計團隊，重點瞄準28nm-16nm，已經完成億門級FPGA的研發設計。中微億芯FPGA廣泛應用于各種數字電路系統中，包括通信、計算機、工業控制、醫療、汽車電子等領域。

紫光同創專業從事可編程系統平臺芯片及其配套EDA開發工具的研發與銷售，致力于為客戶提供完善的、具有自主知識產權的可編程邏輯器件平臺和系統解決方案。該公司FPGA產品系列包括Kosmo Family、Titan Family、Logos Family和Compa Family。

復旦微于1998年7月創辦，是國內從事超大規模集成電路的設計、開發、生產（測試）和提供系統解決方案的專業公司。在FPGA方面，復旦微率先開發了國內首款億門級FPGA、國內首款異構融合億門級PSOC芯片，以及國內首款面向人工智能應用的可重構芯片FPAI（FPGA+AI）芯片。該公司FPGA系列產品廣泛應用于通信、人工智能、工業控制、信號處理等領域。

高云半導體成立于2014年，是一家專業從事FPGA研發與設計的國產FPGA高科技公司，致力于向客戶提供從芯片、EDA開發軟件、IP、開發板到整體系統解決方案的一站式服務。高云的可編程邏輯產品包括晨熙家族、小蜜蜂家族、Arora Ⅴ系列和GoBridge家族。

智多晶成立于2012年，總部位于西安，創始團隊擁有三十多年豐富的FPGA設計制造經驗，曾就職于海外該領域領先企業，并擔任多個專業方向技術帶頭人。智多晶的可編程邏輯器件包括Shark 7000 FPGA系列、Seal 5000 FPGA系列、Sealion 2000 FPGA系列、Sealion 2000 CPLD系列和Seagull 1000 CPLD系列。

中科億海微是中國科學院“可編程芯片與微系統”研究領域的科研與產業化團隊，按照國家創新驅動發展戰略，發起成立的以“可編程邏輯IP核與EDA工具”為技術特色，以FPGA、自適應SoC、可重構計算系統等產品設計與服務為主營業務的高新技術企業。中科億海微的可編程邏輯器件包括億海神針系列、億海神盾系列和系統級芯片。

京微齊力是國內較早進入自主研發、規模生產、批量銷售通用FPGA芯片及新一代異構可編程計算芯片的企業之一。該公司的可編程邏輯產品包括HME - H（大力神）、HME - P（飛馬）、HME - R（河）和HME - M（山）系列。

易靈思是一家國產FPGA公司，采用邏輯和路由可以互換的XLR結構，革命性地發明了突破性的Quantum架構，PPA優勢是傳統FPGA公司的4倍。易靈思的FPGA產品包括Trion FPGA系列和鈦金FPGA系列。

結語

目前，國產FPGA企業在產品類型方面，已經全面覆蓋千萬門級、億門級和可編程SoC的產品形態。不過，在器件性能和工藝制程方面，和國際廠商依然有很大的差距。后續，由于工藝制程的限制，預計先進封裝技術將成為國產FPGA廠商提升產品性能的主要手段之一。