2018年全球FPGA行业市场需求规模、应用结构及厂商竞争格局分析

——FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA 芯片由输入/输出块、可配置逻辑块和可编程互联三部分组成，同一片FPGA,不同的编程数据，可以产生不同的电路功能，因此FPGA 的使用非常灵活。FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。它的应用领域包括航空航天/国防、消费电子、工业、电子通讯等。

架构方面，FPGA 拥有大量的可编程逻辑单元，可以根据客户定制来做针对性的算法设计。除此以外，在处理海量数据的时候，FPGA 相比于CPU 和GPU，独到的优势在于：FPGA更接近IO。换句话说，FPGA 是硬件底层的架构。比如，数据采用GPU 计算，它先要进入内存，并在CPU指令下拷入GPU 内存，在那边执行结束后再拷到内存被CPU 继续处理，这过程并没有时间优势;而使用FPGA 的话，数据I/O 接口进入FPGA，在里面解帧后进行数据处理或预处理，然后通过PCIE 接口送入内存让CPU 处理，一些很底层的工作已经被FPGA处理完毕了（FPGA 扮演协处理器的角色），且积累到一定数量后以DMA 形式传输到内存，以中断通知CPU 来处理，这样效率就高得多。

FPGA架构

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

性能方面，虽然FPGA 的频率一般比CPU 低，但CPU 是通用处理器，做某个特定运算(如信号处理，图像处理)可能需要很多个时钟周期，而FPGA 可以通过编程重组电路，直接生成专用电路，加上电路并行性，可能做这个特定运算只需要一个时钟周期。比如一般CPU每次只能处理4 到8 个指令，在FPGA 上使用数据并行的方法可以每次处理256 个或者更多的指令，让FPGA 可以处理比CPU 多很多的数据量。举个例子，CPU 主频3GHz，FPGA主频200MHz，若做某个特定运算CPU 需要30 个时钟周期，FPGA 只需一个，则耗时情况：CPU：30/3GHz＝10ns；FPGA：1/200MHz＝5ns。可以看到，FPGA 做这个特定运算速度比CPU 块，能帮助加速。

——2018年全球FPGA 市场约为60 亿美金左右，预估随着AI+5G 的应用展开，市场容量有望在2025 年达到125 亿美金左右的规模，年复合增长率10.22%。

FPGA市场规模（单位：百万美元）

资料来源：MRFR，立鼎产业研究中心

同时在亚太地区尤其在中国，新兴基础建设应用的铺开，FPGA 的复合增速将有望显著优于其他地区，而成为FPGA重要的市场抓手。

全球FPGA市场分解

资料来源：MRFR，立鼎产业研究中心

在下游应用领域，电子通讯仍然占据了主要的市场份额，达到40%左右，这其中5G+AI都是主要的需求；而增速最快的是汽车，CAGR 将至13.1%。

FPGA市场分解（按应用）

资料来源：MRFR，立鼎产业研究中心

从供应链角度看，FPGA 生产厂商处于整个电子行业的上游，并多数以Fabless 的模式运营（Altera 除外，已被Intel 收购，属于IDM），FPGA 同样追求最先进的工艺制程和节点，目前最先进的FPGA 采用7nm 工艺制程，由Xilinx 设计，台积电制造。

FPGA供应链

资料来源：公开资料，立鼎产业研究中心

目前FPGA 的主要产业链供应商仍然集中在欧美地区，以Altera（被Intel 收购），和Xilinx 两家为主。两家合计额的市场份额占到72%。

FPGA主要公司市占率

资料来源：MRFR，立鼎产业研究中心

在FPGA 的主要应用方面，电子通信以40%的份额占据了最大的应用市场，而增速最快的领域则将是汽车和数据中心等应用场景。

市场份额（按应用）

资料来源：MRFR，立鼎产业研究中心