引言：FPGA號稱“萬能芯片”，從技術角度講，它是可編程的產品，在不改變芯片本身硬件組成的情況下可反復使用。根據市場變化，在同樣載體上實現不同功能。聽起來很美好，但研發起來很困難，能做FPGA器件的廠商一定是大牛中的大牛，因為像英特爾（Intel）、德州儀器（TI）這樣的半導體巨頭也曾嘗試進入這個市場，但都因為這樣那樣的原因鎩羽而歸。目前，全球范圍內能夠量產FPGA的企業屈指可數， Xilinx、Altera、Lattice和Microsemi都是大家耳熟能詳的美國企業。可喜的是，對技術和資金要求極高，高門檻、高投入的 FPGA領域， 目前已有了中國企業的身影，其代表有京微雅格、同創國芯、安路、高云等，他們打破了FPGA市場國外寡頭壟斷的局面，盡管實力還較弱，但我們期待本土 FPGA廠商的春天盡快到來。

　　一、FPGA市場規模

　　2014年，全球FPGA市場總規模達到50億美金，其中，中國的市場份額有15億美金，中國市場占全球市場的三分之一。分析機構預計2015年至2020年全球FPGA市場的年復合增長率為9%，到2020年，全球FPGA 市場規模將達84億美金。目前FPGA正處于一個加速增長的市場勢態中，增長幅度遠大于其他芯片市場；同時，FPGA行業平均毛利可觀，據市場數據分析表明其行業平均毛利大于60%。FPGA行業也需要更大的市場規模，以吸引更多的使用者。預計隨著FPGA產量逐步增加，成本的進一步降低，其市場份額將會持續增大。

　　圖1 2014-2020年全球FPGA市場規模

　　二、FPGA應用市場

　　目前FPGA的主要應用領域是通訊、工控、國防、消費，近年來FPGA最引人關注的變化趨勢之一就是應用領域不斷拓展。

　　在FPGA傳統應用市場方面，通信逐步實現高速、復雜協議，消費電子應用則注重低功耗、低成本。此外，FPGA還廣泛應用于醫療電子、安防、視頻、工業自動化、語音網絡、半導體制造設備以及家電等領域。

　　FPGA在工業中的應用主要涉及四大領域，分別是馬達控制、工業網絡、機器視覺和機器人控制。以馬達控制為例，重點是需要降低噪音、減少震動 、降低 EMI，同時獲得更高的控制精度和減少能源消耗等。

　　Xilinx公司最新的Virtex－6和Spartan－6 針對便攜醫療設備要求高性能、連接性、低功耗和低成本方面的需求進行了優化。下圖是基于Xilinx的FPGA的CT掃描儀、超聲診斷設備解決方案。

　　圖2 Xilinx 的CT掃描儀解決方案

　　Altera 公司推出的汽車安全駕駛前置攝像方案（見圖3）。

　　圖3 Altera汽車安全駕駛前置攝像方案

　　Microsemi公司推出的工業馬達控制方案（見圖4）。

　　圖4 Microsemi工業馬達控制方案。

　　三、FPGA市場競爭

　　目前在全球市場中，Xilinx、Altera兩大公司對FPGA的技術與市場仍然占據絕對壟斷地位。兩家公司占有將近90%市場份額，專利達6000余項之多；剩余市場份額主要被Lattice和Microsemi所占有，這兩家的專利也達3000多項。

　　2014年Xilinx、Altera兩大公司營收分別為23.8億美元和19.3億美元；而2014年Lattice和Microsemi（僅FPGA部分）兩公司營收為3.66億美元和2.75億美元。這前四大FPGA市場領先者幾乎壟斷了FPGA的市場份額。

　　FPGA 市場前景誘人，但是門檻之高在芯片行業里無出其右。全球有60多家公司先后斥資數十億美元，前赴后繼地嘗試登頂FPGA高地，其中不乏英特爾、IBM、德州儀器、摩托羅拉、飛利浦、東芝、三星這樣的行業巨鱷，但是最終登頂成功的只有位于美國硅谷的四家公司-Xilinx、 Altera、Lattice、Microsemi。上述4家公司手握9000余項專利，如此之多的技術專利構成的技術壁壘當然高不可攀。

　　FPGA技術上主要有四個難點：架構設計、硬件實現、軟件開發以及應用IP開發。如何突破FPGA四家巨頭在架構上的專利限制是后進入者首先得面對的問題，要想在FPGA市場上分一口肉，首先要做的就是技術專利的攻關。有了技術專利才有立足的根本。

　　在FPGA四大巨頭以絕對優勢兵分天下之時，作為FPGA市場的后來者，本土FPGA廠商一面要攻克技術難點，一面又要研究專利文獻，規避人家已布局的專利，再把自己的技術通過申請專利明確所有權。

　　現在僅京微雅格，就已申請了160多項專利，布局了“山”“河”“云”“星”四個產品系列，正在從低端向中高端市場邁進。其首創的可定制、可重構、可編程的可配置應用平臺（CAP—Configurable Application Platform）將FPGA /CPU//SRAM/ASIC/Flash/ADC以及其他功能模塊嵌入在單一芯片中，幫助客戶降低設計難度，提高產品的可靠性和性價比，受到市場的廣泛歡迎。

　　安路科技已量產ELF和EAGLE系列自主知識產權可編程邏輯器件產品，相比國外同類FPGA芯片，提供更多邏輯資源、更高性能，更優性價比。安路科技開發的全流程TD軟件系統和硬件芯片完美地結合在一起，提供了用戶從前端綜合到位流生成的完全開發平臺。公司在核心架構、軟件算法和系統集成方面擁有多項核心技術專利。

　　同創國芯也在高端市場開始發力，以Titan高性能系列FPGA為主，定位于通信、信息安全、數據中心和醫療等市場，高性能Titan系列將是打破國外壟斷的拳頭產品。

　　廣東高云半導體科技股份有限公司于2015年3月首款55nm工藝千萬門級電路規模GW2A-55k芯片流片成功， 此舉標志著在中密度FPGA芯片領域打破了國外壟斷，填補了國內空白。

　　盡管本土FPGA產業已看到些亮點，但我們不得不承認國產FPGA產業才剛起步，與國際巨頭還存在較大的差距，不論從產品性能、功能、功耗、軟件、應用支撐上都有差距。甚至成本上，我們的優勢也不大。

　　FPGA是一個技術密集型的行業，沒有堅實的技術功底，很難形成有競爭力的產品，本土FPGA廠商任重而道遠。

　　四、FPGA市場趨勢

　　FPGA 自從上世紀80年代中期被發明出來以后，已經成為半導體市場上重要的核心器件之一。近10幾年來該產業經歷了快速演進，在器件性能、成本和開發理念等方面實現了跨越式發展，深得系統設計和半導體設計工程師的喜愛。下一個十年，FPGA將向更靈活、多重IP化、系統級芯片發展，FPGA將持續書寫創新，在軟硬件協同設計、工藝創新、集成創新的引領下實現更大的價值，甚至有人說FPGA未來的前景甚至會比MCU更美好。

　　FPGA市場有以下趨勢：

　　1. 高密度、高速度、寬頻帶、高保密；

　　2. 低電壓、低功耗、低成本、低價格；

　　3. IP軟/硬核復用、系統集成；

　　4. 動態可重構以及單片集群；

　　5. 緊密結合應用需求，多元化發展。

　　五、本土FPGA廠商機遇

　　中國需要自主的FPGA產業，這是無庸置疑的。FPGA產業在中國擁有巨大的市場潛力。中國的一些重要科研部門急需也長期需要FPGA，用于國家安全和重點應用，比如航天航空、信息安全、知識產品保護等；中國信息產業的持續快速發展將為集成電路提供穩定的市場，集成電路的市場前景廣闊；此外，全球電子信息產品制造業向中國轉移的趨勢仍在繼續。這些因素都將促進中國FPGA需求量的增加。

　　為了滿足經濟發展和國防需求，打破美國的壟斷，中國政府多年來投入了數百億科研經費，通過逆向工程方式仿制美國對我禁運的FPGA產品。但由于知識產權、生產工藝和軟件技術等多方面的限制，仿制品種有限，技術無法突破，還難以滿足國家安全的需要。隨著國際形勢的變化，通過走私進口禁運產品的渠道可能被切斷，進口的關鍵芯片也可能被人為地嵌入后門通道或定時炸彈等模塊，嚴重危及國家安全。

　　近幾年隨著FPGA應用市場的擴大和競爭格局的改變，為中國發展FPGA產業提供了機會。FPGA不僅可以幫助設計企業降低研發成本，而且可以幫助他們縮短開發周期。借助FPGA進行設計，是電子企業規避風險、搶占市場先機的有力手段。中國是整機系統的生產大國，中國的IC設計產業也在蓬勃發展，這都為中國FPGA產業的發展創造了十分有利的條件。以FPGA為硬件基礎的設計平臺將有力地推動中國企業自主創新，推動中國電子信息產業的轉型提升。

　　伴隨著集成電路芯片產業“中國強芯”的國家戰略提出，本土FPGA企業要把脈行業發展趨勢，要有全球化視眼，謀劃企業的發展，從全產業鏈布局。

　　搶占FPGA市場需要較強的生態環境來支持的，如何高效地打造生態鏈，是本土FPGA相關業者需要認真思考的課題。

　　集成電路的發展最需要的是資金和人才，FPGA產品的開發周期長、先期投入大，對資金的壓力可想而知；而且FPGA產品開發對團隊的完整性要求也較高，如何建立一個比較齊全的開發團隊并保證這個團隊在較長時間內相對穩定，對企業管理和運營資金來說都是不小的挑戰。

　　從全球來看，半導體產業確實在走向平穩期，未來會否進入滯漲期不得而知，而中國市場機會最大。FPGA的應用領域很廣，我國七大戰略新興產業，包括節能環保、新能源、新一代信息技術、新能源汽車等對于FPGA的應用都存在諸多機會，對本土FPGA企業是一個很大的商機。

　　本土FPGA廠商要先固本，然后求發展。通過產業化的單點產品的技術及工藝突破。 來積聚自身生存的力量，以達成產品系列全面產業化的實現，趕上世界技術發展的步伐。在資金充裕條件下，要積極從全球引進FPGA領域的高端領軍人才，逐步培養我國可編程技術的本土人才。國內FPGA廠商也要以點帶面、加強整機企業對國產FPGA產業的牽引作用、借助國家重大項目推動國產FPGA產業發展、適當引入資本市場，推動產業的快速發展。

　　希望本土FPGA廠商繼續加大創新力度，在FPGA軟硬件協同設計、工藝創新、集成創新下實現更大的發展，我們期待本土FPGA產品進入主流市場那一天早日到來。