產(chǎn)業(yè)丨“成長快樂”的國產(chǎn)FPGA已看到甜蜜點

CPU、GPU、DSP、FPGA這四大類計算芯片中，F(xiàn)PGA更容易實現(xiàn)完全自主可控。

FPGA設計流程中用到EDA和IP需要芯片廠商向客戶提供，以適應客戶的要求。

全球幾家市占率較高的幾家FPGA公司都是向客戶提供自家的EDA工具，F(xiàn)PGA的設計更容易擺脫國外EDA和IP公司的限制。

 FPGA畫不出[大餅]

單純講FPGA，即便AI和5G雙加持，但其依然會是一個小而美的市場。

根據(jù)Gartner的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球FPGA市場規(guī)模在2021年是82.94億美元，到2025年達到125.21億美元，基本上每一年的同比增長在10%-12%之間。

因此，總體上全球FPGA市場還是允許獨立FPGA廠商去做增量的，可能會在諸如高性能運算領域遇到明顯的壁壘。

但其他領域的機會并不會因為巨頭并購而減少，最終還是要以產(chǎn)品的性價比和性能來說話。

在通信、工控和設計支持方面，國產(chǎn)FPGA依然會有大量的替代和新增的發(fā)展空間。

因此，從傳統(tǒng)的FPGA應用以及后續(xù)新興應用來看，國產(chǎn)FPGA還沒到抉擇獨立還是被并購的時候，提升產(chǎn)品力是當下的首要任務。

不過，以長遠計，F(xiàn)PGA市場小而美的特性就會成為國產(chǎn)FPGA的枷鎖，這是市場容量決定的，否則便會有大量的創(chuàng)新資源被浪費，無端地增加企業(yè)的成本，結(jié)果還是會有人頂不住選擇退場。

左手[砸錢] 右手[扣縫]

行業(yè)中有句老話，[造芯就是砸錢]，相比來說，F(xiàn)PGA砸的更狠。

然而，F(xiàn)PGA常年被國外壟斷，受制于知識產(chǎn)權(quán)壁壘和EDA，我國FPGA發(fā)展在近十余年才開始陸續(xù)入局。

FPGA研發(fā)的技術(shù)含量很高，無論從邏輯單元數(shù)量到制程工藝等國內(nèi)外廠商均有差距。

雖然FPGA投入過大，但不同的產(chǎn)品功能、客戶群體、市場競爭環(huán)境都會影響公司的整體情況，這種情況之下，國產(chǎn)FPGA更難了。

目前階段，對于國內(nèi)FPGA廠商來說，最重要的還是替代市場。

國內(nèi)廠商性價比優(yōu)勢，都是國外廠商無法比擬的。2021年上半年，紫光同創(chuàng)完成新一輪增資，增資之下必然就是研發(fā)投入的持續(xù)加碼。

利潤逐步轉(zhuǎn)正，但投資力度不降反增，國產(chǎn)FPGA和其他芯片廠商的路途一樣，擺在面前的便是等待利潤突破紅線。

實際上，除了科創(chuàng)板上的三家企業(yè)，國內(nèi)仍有許多國產(chǎn)FPGA廠商，包括易靈思、高云半導體、京微齊力等。

國產(chǎn)FPGA往[雙路線]發(fā)展

①國內(nèi)FPGA公司正在逐步進入28nm，瞄準中型FPGA市場，競爭將會逐漸激烈。

國產(chǎn)FPGA可從兩個方向打造差異化優(yōu)勢：一方面集成更多的邏輯單元，提升邏輯密度；

另一方面，向?qū)Ｓ们壹婢哽`活性的方向發(fā)展，針對特定細分場景進行優(yōu)化。

②從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看，更先進工藝、更高速電路結(jié)構(gòu)、復雜異構(gòu)SoC將是FPGA未來趨勢。

目前國際主流FPGA芯片公司逐漸形成了在FPGA芯片中加入處理器的技術(shù)路線，并形成了可編程系統(tǒng)級芯片這一產(chǎn)物。

與傳統(tǒng)FPGA芯片不同，系統(tǒng)級芯片的特點是單芯片高度集成了電子信息設備所需的CPU、FPGA、存儲接口、I/O 外設接口甚至AI專用引擎等所有模塊，單顆芯片可完成應用場景所有功能需求。

國產(chǎn)FPGA邁向高端的挑戰(zhàn)

當前，我國發(fā)展FPGA主要面臨技術(shù)、市場和生態(tài)等多方面挑戰(zhàn)。

軟件是亟待突破的一大瓶頸。在開發(fā)新產(chǎn)品的同時，還需開發(fā)軟件工具、不斷維護IP和生態(tài)系統(tǒng)，對技術(shù)和資金儲備較弱的廠商來說難度較大。

在市場應用方面，國產(chǎn)FPGA也面臨商業(yè)模式和生態(tài)上的痛點，關(guān)鍵在于如何迅速切入現(xiàn)存長尾市場中的高量細分市場。

國產(chǎn)FPGA想要在高端和極高端市場成功突破，自然也需要先進工藝制程的支撐。

但國內(nèi)晶圓代工廠與臺積電、三星這樣全球領先的晶圓代工廠仍有明顯的差距，這給國產(chǎn)高端FPGA實現(xiàn)完全自主可控帶來了挑戰(zhàn)。

除了制造方面的挑戰(zhàn)，與高端、極高端FPGA芯片相適應的FPGA EDA工具，包括傳統(tǒng)的前端RTL-VHDL/Verilog綜合工具，以及后端布局布線工具的自主研發(fā)與自主產(chǎn)權(quán)同樣是國產(chǎn)高端FPGA實現(xiàn)突圍的挑戰(zhàn)。

FPGA成功[上位]需要[摸高]

盡管經(jīng)歷了數(shù)年來的高速發(fā)展，但如今的AI技術(shù)依舊在持續(xù)推陳出新，從而導致這一賽道不斷會出現(xiàn)新的演算方法。

從2012到2021年的近十年間，AI分類模型創(chuàng)新的數(shù)量正逐年遞增。

模型的不斷推陳出新，也對硬件的性能提出了更高要求，這就需要芯片企業(yè)分別針對硬件和算法去做優(yōu)化。

更何況，如今的算法優(yōu)化不僅僅只停留在軟件層面，還需要歷經(jīng)實際應用落地的驗證和考核。

尤其是落實到大量邊緣端設備的部署上，各種未知性因素隨時都會對芯片的軟硬協(xié)同構(gòu)成巨大的挑戰(zhàn)。

MRFR預計，在5G和AI的推動下，2025年全球FPGA市場規(guī)模有望達到125億美元，年復合增長率為10.22%，其中亞太地區(qū)是重要的增量市場。

2021年到2026年中國FPGA市場規(guī)模有望占到全球FPGA市場規(guī)模的一半以上，中國將成為FPGA公司的必爭之地。

導致FPGA行業(yè)內(nèi)卷的原因

在現(xiàn)在的FPGA公司里，需要不斷投資20nm、14nm、7nm等先進工藝，國內(nèi)現(xiàn)在已經(jīng)有在投資7nm工藝的公司了。

盡管現(xiàn)在使用高性能的高端工藝，但是芯片的功耗遲遲沒有降下來，芯片尺寸也越來越大。芯片的價格逐漸高漲。因為研發(fā)成本、流片費用、生產(chǎn)原料成本都需要靠量來平攤。

中國的FPGA公司并不是一定要維持競爭，并不一定需要互相內(nèi)卷。

每家公司立足于獨特的存量細分市場，共同挖掘增量市場，在海量的中國本土市場中不斷發(fā)展，這樣大家都能夠快速進步，提升我們國產(chǎn)FPGA在國際舞臺的競爭力。

結(jié)尾：

芯片是一個高技術(shù)壁壘、資本密集的行業(yè)。在當前競爭激烈的環(huán)境中，行業(yè)正進入所謂空窗期，高額的研發(fā)投入或?qū)⒊蔀楹芏鄧a(chǎn)半導體廠商的常態(tài)。

部分資料參考：

yanbintalk：《FPGA芯片國產(chǎn)化的前景》

半導體產(chǎn)業(yè)縱橫：《國產(chǎn)FPGA，從負增長到正增長》

與非網(wǎng)eefocus：《小芯片撬動大市場，國產(chǎn)FPGA乘風破浪正當時》

雷鋒網(wǎng)：《不怕EDA被卡脖子，國產(chǎn)高端FPGA突破“技術(shù)鐵幕”》