5G、AI及汽车电子驱动FPGA行业高速增长，2025我国市场规模将超330亿元

FPGA芯片基于可编程器件（PAL、GAL、CPLD）发展而来，是半定制化、可编程的集成电路。相对于专用集成电路（ASIC芯片）更具灵活性、相对传统可编程器件与其他标准化逻辑电路相比，FPGA性能和实时处理能力更加优秀，解决了定制电路的不足和原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA芯片由于其具有高度灵活、可扩展的特点，可以以较低成本实现算法的迭代，能够较好地实现新场景的运算、控制和升级功能，在芯片领域内素有“万能芯片”之称。

FPGA的下游应用场景（2020年，中国）

来源：Gartner

FPGA芯片覆盖了包括网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等广泛的下游市场，根据Frost&Sullivan数据，FPGA全球市场规模从2016年的约43.4亿美元增长至2020年约60.8亿美元，年均复合增长率约为8.8%。随着全球新一代通信设备以及人工智能与自动驾驶技术等新兴市场领域需求的不断增长，预计全球FPGA市场规模将从2021年的68.6亿美元增长至2025年的125.8亿美元，年均复合增长率约为16.4%。中国FPGA市场从2016年的约65.5亿元增长至2020年的约150.3亿元，年均复合增长率约为23.1%。随着国产替代进程的进一步加速，预计到2025年中国FPGA市场规模将达到约332.2亿元。

全球FPGA市场规模2020年61亿美元

来源：Frost&Sullivan

中国FPGA市场规模2020年150亿元人民币

来源：Frost&Sullivan

物联网应用场景对于芯片的灵活性的要求不断提升，同时现阶段芯片性能提升速度已无法满足AI时代数据增长对计算性能需求的增长速度。因此在芯片材料等基础技术未取得突破前，FPGA因为较强的灵活性，有望在AIoT叠加后摩尔时代的趋势中获得更长足的发展空间与成长动能。认为5G通信、AI加速以及车用半导体是FPGA行业增长最大的驱动力。

1）5G全球部署持续推进，基站、IoT、终端设备的FPGA用量加速提升。FPGA芯片被应用在无线通信基站和射频处理单元的多种电路板中，以实现通信协议的各种功能和未来升级需求。相较于其他类型芯片，FPGA芯片一方面依靠其运算速度可以有效满足通信领域高速的通信协议处理需求，另一方面又可依靠其灵活性以适应通信协议持续迭代的特点。同时FPGA芯片对于复杂信号、多维信号的处理能力较强，适应日益复杂的网络环境。在FPGA的下游应用中，通信占据最大的细分市场，且市场需求快速增涨。Frost&Sullivan数据显示2020年应用于该领域的FPGA芯片中国销售额将达到62.1亿元，占中国FPGA芯片市场份额的41.3%，2021年至2025年年均复合增长率将达到17.5%。

2）在人工智能领域，FPGA芯片可以作为加速卡加速人工智能算法的硬件级运算速度。FPGA芯片擅长将运算在空间维度并行展开，十分契合神经网络的运算需求，因此能够明显提升人工智能算法的计算速度，在面向人工智能领域的计算密集型任务时，FPGA芯片流水线并行和数据并行的特点也能很大程度提升系统的运算效率。此外，FPGA芯片在人工智能领域应用时还具有优势突出的功耗比。因此，FPGA芯片在矩阵运算、图像处理、机器学习、非对称加密、搜索排序等人工智能领域有着很广阔的应用前景。Frost&Sullivan数据显示2020年应用于该领域的FPGA芯片中国销售额将达到5.8亿元，占中国FPGA芯片市场份额的3.9%，2021年至2025年年均复合增长率将达到16.9%。

FPGA在各类AI芯片中的优劣势

资料来源：CCID

3）随着电动汽车、智能汽车兴起，FPGA在汽车中的应用越来越广泛。汽车电子行业对FPGA的需求主要来自于ADAS（智能感知系统）和AV（自动驾驶汽车）。在系统接口及控制领域，FPGA芯片用于控制和驱动电动汽车电机控制系统，连接驾驶系统、仪表盘、雷达、超声波传感器等各种车载设备，实现激光雷达、毫米波雷达等信号处理和控制。在视频桥接和融合领域，FPGA芯片可用于实现多个图像传感器的信号桥接、3D环视视频融合、倒车辅助视频、辅助驾驶视频等功能。在辅助驾驶和自动驾驶领域，FPGA芯片可用于实现机器视觉与目标检测等各种功能。汽车电子是FPGA芯片的新兴应用市场之一，Frost&Sullivan数据显示2020年应用于该领域的FPGA芯片中国销售额将达到9.5亿元，占中国FPGA芯片市场份额的6.3%，2021年至2025年年均复合增长率将达到22.7%。