日前賽靈思推出最大容量FPGA芯片，阿里達摩院也發布了關于AI語音的FPGA芯片技術。FPGA芯片有何特別之處？它和當下最熱的5G、AI領域又有何關系呢？

據媒體報道，全球最大的可編程芯片（FPGA）廠商賽靈思日前正式推出了有史以來最大容量的FPGA芯片——Virtex UltraScale＋ VU19P。

VU19P采用16nm工藝，基于Arm架構，擁有350億顆晶體管，還擁有史以來單顆芯片最高邏輯密度、最大I／O數量（900萬個系統邏輯單元、2072個用戶I／O接口），用于當前最先進的AI芯片、5G芯片、汽車芯片的仿真與原型設計，2020年秋天上市。

而就在21日，阿里達摩院發布了一項關于AI語音的FPGA芯片技術——Ouroboros，該技術能將語音生成算法的計算效率提高百倍以上。

那么，FPGA究竟有什么特別之處？它的市場前景如何，又將催生怎樣的投資機會呢？

FPGA是可以先購買再設計的“萬能”芯片

FPGA（現場可編程門陣列），是在硅片上預先設計實現的具有可編程特性的集成電路，它能夠按照設計人員的需求配置為指定的電路結構，讓客戶不必依賴由芯片制造商設計和制造的ASIC芯片，廣泛應用在原型驗證、通信、汽車電子、工業控制、航空航天、數據中心等領域。

相對于ASIC，FPGA具有3點優勢：

（1）靈活性：通過對FPGA編程，FPGA能夠執行ASIC能夠執行的任何邏輯功能。FPGA的獨特優勢在于其靈活性，即隨時可以改變芯片功能，在技術還未成熟的階段，這種特性能夠降低產品的成本與風險，在5G初期這種特性尤為重要。

（2）上市時間：由于FPGA買來編程后既可直接使用，FPGA方案無需等待三個月至一年的芯片流片周期，為企業爭取了產品上市時間。

（3）成本：FPGA與ASIC主要區別在后者有固定成本而FPGA方案幾乎沒有，在使用量小的時候，FPGA方案由于無需支付一次性百萬美元的流片成本，同時也不用承擔流片失敗風險，FPGA方案的成本低于ASIC。隨著使用量的增加，FPGA方案在成本上的優勢逐漸縮小，超過某一使用量后，ASIC方案由于大量流片產生了規模經濟，在成本上更有優勢。

FPGA市場規模雖小 5G和AI帶來確定性增長

根據WSTS的數據，2018年全球集成電路市場規模達到4688億美元，同期全球FPGA市場規模約63億美元，僅占集成電路市場約1．34％。市場雖小，但未來受益于5G基礎設施全球布局及AI技術持續發展，FPGA行業需求量增長具確定性。

5G時代，FPGA市場面臨量價齊升機遇。由于FPGA主要用在收發器的基帶中，5G時代由于通道數的增加，計算復雜度增加，所用 FPGA的規模將增加，由于FPGA的定價與片上資源正相關，未來通信領域FPGA單顆成本也將上升，目前基站收發器中的FPGA單價通常在幾百元人民幣的范圍，未來有望進一步提高。收發器的主要成本和功耗由基帶部分貢獻，未來技術復雜度將再次推升收發器成本，進而傳導到基站AAU價格上升。

5G帶來的FPGA出貨量提高來源于兩方面。一是通信基站數量提高帶動FPGA零部件用量提高。5G初期基站鋪設數量環比提高，另一方面由于5G信號衰減較快，小基站需求量巨大，未來十年有望超1000萬座，同比4G時期增長明顯。二是單基站FPGA用量提高帶動FPGA通信市場用量整體提高。由于5G Massive MIMO的高并發處理需求，單基站FPGA用量有望從4G時期2－3塊提高到5G時期4－5塊，將帶動FPGA整體用量。

此外，FPGA由于其靈活性及高速運算能力，在AI加速卡領域應用廣泛。根據Semico Research的數據，AI領域FPGA市場規模2023年有望達52億美元，相比于目前63億美元的FPGA市場，AI領域的應用不可小覷。

國內市場：紫光同創為龍頭 領先同行一代

國內FPGA市場以紫光同創、上海安路、廣州高云半導體為代表，也正在探索從消費級到通信端的市場機會。國內企業目前工藝技術最高且正在量產的40nm級，并在積極研發28nm 級產品，整體工藝水平較賽靈思落后約2－3代。

紫光同創（原名同創國芯）是深圳國微電子于2013年12月以貨幣資金1．5億注冊成立的子公司，專業從事FPGA的研發和銷售。2017年11 月，為保證紫光同創持續研發投入以及加快產品市場化進程，促進其業務健康發展，公司控股股東對其進行增資2．51億元，紫光國微持股比例由73％下降至36．5％，不再納入合并報表。

紫光同創擁有國內行業最多的專利技術，最先進的生產工藝，其40nm產品可達2000＋萬門。國內同行200萬門左右的55nm和65nm級產品，較紫光的工藝落后1代。新時代證券指出，FPGA方面，紫光國微積極推動Titan、Logos、Compact三個系列產品的應用及產業化，28nm工藝的新一代FPGA產品的研發進展順利。受益于國產替代，未來成長空間巨大。