中國(guó)FPGA將如何彎道超車(chē)

• 劉春天 2023年2月24日 來(lái)源：中研網(wǎng) 1048 66
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2021年，本土FPGA自給率為17%：我們估計(jì)2021年中國(guó)FPGA的需求為27億美元?但是，與許多其他半導(dǎo)體?件市場(chǎng)類(lèi)似，本土設(shè)計(jì)的FPGA半導(dǎo)體占全球市場(chǎng)總收入的7%，本土自給率為17%?中國(guó)FPGA供應(yīng)仍然嚴(yán)重依賴(lài)海外供應(yīng)商，這表明在實(shí)現(xiàn)本土自給自足方面仍存在較大差距。

2021年，中國(guó)市場(chǎng)占全球FPGA需求的40%：因此，中國(guó)在提高自給率方面還有很大的增長(zhǎng)空間。中國(guó)的FPGA市場(chǎng)仍然由全球知名企業(yè)主導(dǎo)：全球FPGA市場(chǎng)由賽靈思(Xilinx)和英特爾(Intel)兩家供應(yīng)商主導(dǎo)盡管近年來(lái)國(guó)產(chǎn)化取得了進(jìn)展，但這兩家公司在中國(guó)的市場(chǎng)份額仍超過(guò)70%（按2021年的收入計(jì)算），而本土供應(yīng)商的市場(chǎng)份額相當(dāng)小，2021年在中國(guó)的總份額不足20%領(lǐng)先的中國(guó)FPGA供應(yīng)商包括：

紫光國(guó)微是中國(guó)最大的FPGA供應(yīng)商（收入口徑），占中國(guó)FPGA市場(chǎng)總額的6%該公司的FPGA主要用于特種市場(chǎng)?其附屬公司紫光同創(chuàng)是民用FPGA市場(chǎng)中的知名本土FPGA供應(yīng)商之一紫光同創(chuàng)是一家私營(yíng)公司，占中國(guó)FPGA市場(chǎng)總額的4%。

上海復(fù)旦微電子是中國(guó)本土FPGA龍頭供應(yīng)商之一，占全國(guó)FPGA市場(chǎng)總額的2%該公司的FPGA主要用于特種市場(chǎng)，毛利率高達(dá)90%以上。

安路科技占中國(guó)FPGA市場(chǎng)總額的4%其FPGA產(chǎn)品主要用于民用領(lǐng)域，應(yīng)用范圍廣，包括工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信消費(fèi)電子和數(shù)據(jù)中心等然而，由于受到大量研發(fā)投資的限制，其毛利率相對(duì)較低，2021年為36%。
海外供應(yīng)商在中高端市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位中國(guó)市場(chǎng)，尤其是500K邏輯單元及以上的中高端市場(chǎng)，仍由海外供應(yīng)商主導(dǎo)主要瓶頸包括：

FPGA硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜

(LUT)和序列化與反序列化(SerDes)速度是FPGA最重要的性能指標(biāo)總體而言，與全球同行相比，中國(guó)供應(yīng)商的FPGA往往達(dá)不到這些標(biāo)準(zhǔn)提高邏輯單元密度則需要前沿節(jié)點(diǎn)；例如，賽靈思的高端Versal產(chǎn)品使用臺(tái)積電的7納米芯片，但中國(guó)本土晶圓代工合作伙伴（例如中芯國(guó)際）只能提供14納米芯片作為其最先進(jìn)的制造節(jié)點(diǎn)。

硅智財(cái)(IP)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具和硅智財(cái)就如同電腦操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件EDA市場(chǎng)由外國(guó)公司主導(dǎo)（例如新思科技(Synopsys)益華(Cadence)和西門(mén)子EDA[前身為明導(dǎo)國(guó)際(MentorGraphics)]）然而，硅智財(cái)資源包括外部授權(quán)和內(nèi)部開(kāi)發(fā)等，像賽靈思這樣的美國(guó)供應(yīng)商在過(guò)去40年中積累了數(shù)千項(xiàng)硅智財(cái)，使中國(guó)供應(yīng)商難以望其項(xiàng)背。

硬件和軟件設(shè)計(jì)人才據(jù)紫光同創(chuàng)估計(jì)，中國(guó)的FPGA專(zhuān)業(yè)人員（包括企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的專(zhuān)業(yè)人員）不到1000人，僅相當(dāng)于美國(guó)的十分之一為了提高自給率，中國(guó)不僅需要為行業(yè)企業(yè)提供更多資源，還需要將更多的資源用于大學(xué)的基礎(chǔ)研究，以培養(yǎng)更多人才但是，中研認(rèn)為本土FPGA廠(chǎng)商將繼續(xù)提高中國(guó)的自給程度。對(duì)于特種領(lǐng)域而言，國(guó)家安全是壓倒其他考量的優(yōu)先因素：成本是民用領(lǐng)域的客戶(hù)選擇FPGA供應(yīng)商的重要考量因素，而在特種領(lǐng)域卻并非如此特種FPGA客戶(hù)對(duì)成本不敏感，在選擇供應(yīng)商時(shí)，滿(mǎn)足政府提出的自給率指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)是其優(yōu)先考量因素此外，本土供應(yīng)商已經(jīng)能夠提供合格的28納米FPGA，可以滿(mǎn)足當(dāng)前的大多數(shù)要求因此，我們預(yù)計(jì)特種市場(chǎng)的自給率提高速度會(huì)更快。

供應(yīng)鏈逐漸加強(qiáng)：本土EDA供應(yīng)商（例如華大九天概倫電子）在上游市場(chǎng)供應(yīng)鏈中日益崛起下游市場(chǎng)方面，終端客戶(hù)在2021年經(jīng)歷的芯片短缺，為其轉(zhuǎn)向本土供應(yīng)商提供了重要契機(jī)因此，工業(yè)和消費(fèi)市場(chǎng)的自給率一直穩(wěn)步提高，而通信市場(chǎng)方面，中興通訊在2018年經(jīng)歷的挑戰(zhàn)和華為在2019年收到的禁令已經(jīng)刺激了該領(lǐng)域的半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化發(fā)展。

良好的融資環(huán)境FPGA行業(yè)需要大量研發(fā)投資，為了支持國(guó)產(chǎn)化發(fā)展，中國(guó)為FPGA公司創(chuàng)造了非常有利的融資環(huán)境2021年，安路科技和上海復(fù)旦微電子（A股）兩家FPGA公司在科創(chuàng)板上市即使是私營(yíng)公司也能享受有利的融資環(huán)境；例如，西安智多晶微電子已完成C輪融資（2021年9月），廣東高云半導(dǎo)體科技股份有限公司已完成B+輪融資（2022年5月）。

預(yù)計(jì)國(guó)產(chǎn)在中國(guó)個(gè)人電腦服務(wù)市場(chǎng)的份額2021年的1%升至2027年的30%FPGA是重要的人工智能相關(guān)芯片，我們認(rèn)為FPGA國(guó)產(chǎn)化是中國(guó)半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵部分，預(yù)計(jì)在中國(guó)供應(yīng)商技術(shù)改進(jìn)的推動(dòng)下，與全球廠(chǎng)商的差距將進(jìn)一步縮小。我們預(yù)測(cè)，中國(guó)設(shè)計(jì)FPGA的全球市場(chǎng)份額在2025年將達(dá)到15%，而2020年為3%。

總的來(lái)說(shuō)，主要因?yàn)橹忻蕾Q(mào)易關(guān)系緊張，企業(yè)尋找國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體替代品的動(dòng)力越來(lái)越強(qiáng)，根據(jù)我們的評(píng)估，成長(zhǎng)動(dòng)能最大的可能是NAND閃存和DRAM領(lǐng)域?在FPGA領(lǐng)域，我們預(yù)測(cè)2020-25年中國(guó)供應(yīng)商的市場(chǎng)份額增長(zhǎng)將轉(zhuǎn)化為平均每年3億美元的價(jià)值轉(zhuǎn)移，我們認(rèn)為這為中國(guó)FPGA公司未來(lái)幾年的增長(zhǎng)提供了充足的空間。

未來(lái)五年全球FPGA的五年收入CAGR將高于過(guò)去五年，F(xiàn)PGA的增長(zhǎng)率由兩個(gè)主要因素驅(qū)動(dòng)：1）應(yīng)用市場(chǎng)的增長(zhǎng)，以及2）這些市場(chǎng)中的技術(shù)驅(qū)動(dòng)因素：是否有新的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹褂肍PGA，以加速其上市時(shí)間，或是舊應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)向使用專(zhuān)用集成電路(ASIC)，導(dǎo)致其蠶食FPGA的收入隨著圖像和音頻邊緣處理的大幅增長(zhǎng)，在汽車(chē)工業(yè)自動(dòng)化和智能網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)和智能存儲(chǔ)等云領(lǐng)域提供新的功能，我們看到FPGA的采用率逐步提高，盡管過(guò)去兩三年在云計(jì)算市場(chǎng)缺乏吸引力。

此外，賽靈思等公司在集成其他關(guān)鍵構(gòu)建塊（最出名的是Zynq系列中的ARM處理）方面進(jìn)行了大量投資，大大擴(kuò)展了整體市場(chǎng)規(guī)模，將FPGA的角色從傳統(tǒng)的“粘合”邏輯轉(zhuǎn)移到更多的客戶(hù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中心。

賽靈思（2022年早些時(shí)候被AMD收購(gòu)）的長(zhǎng)期增長(zhǎng)仍持樂(lè)觀態(tài)度，盡管其中國(guó)客戶(hù)可能被蠶食，賽靈思在中國(guó)面臨的最大阻力，在于幾年前華為因受限于實(shí)體清單所造成的業(yè)務(wù)損失；其組合中的高密度?件可能會(huì)保持相當(dāng)高的進(jìn)入壁壘，需要大量的軟件專(zhuān)業(yè)知識(shí)，為其業(yè)務(wù)增長(zhǎng)保駕護(hù)航雖然AMD收購(gòu)賽靈思最初似乎是為了推動(dòng)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，但它已經(jīng)強(qiáng)接受了數(shù)據(jù)中心云計(jì)算能力相對(duì)較小的事實(shí)?但是，重新定位FPGA，以對(duì)邊緣端的AI應(yīng)用進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的圖像識(shí)別似乎更符合當(dāng)前的能力，并且實(shí)際有可能將傳統(tǒng)的AMD芯片引入邊緣端應(yīng)用雖然被中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手搶奪市場(chǎng)份額可能是一個(gè)因素，在與Altera競(jìng)爭(zhēng)中，賽靈思仍有贏取可觀份額的潛力。

就Altera（現(xiàn)在是英特爾的一部分）而言，其收入繼續(xù)收縮，因?yàn)锳ltera的發(fā)展路線(xiàn)圖因英特爾內(nèi)部的工藝技術(shù)問(wèn)題而受阻?據(jù)相關(guān)報(bào)道，Altera的設(shè)計(jì)軟件大幅落后于計(jì)劃，而自編程解決方案事業(yè)部(PSG)負(fù)責(zé)人Dan Mc Namara幾年前離職后，部門(mén)內(nèi)部首要目標(biāo)不清晰。該事業(yè)部大部分銷(xiāo)售人員已經(jīng)與物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部合并，部門(mén)財(cái)務(wù)報(bào)告先移入后又移出數(shù)據(jù)中心部分。英特爾不再單獨(dú)列出可編程解決方案事業(yè)部(PSG)的業(yè)績(jī)，因此難以跟蹤其目前的情況。盡管存在以上擔(dān)憂(yōu)，但如果該公司能夠重新調(diào)整重心，則該業(yè)務(wù)分部仍可能帶來(lái)重要收入和長(zhǎng)期增長(zhǎng)潛力。

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