中國FPGA將如何彎道超車

• 劉春天 2023年2月24日 來源：中研網 1048 66
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2021年，本土FPGA自給率為17%：我們估計2021年中國FPGA的需求為27億美元?但是，與許多其他半導體?件市場類似，本土設計的FPGA半導體占全球市場總收入的7%，本土自給率為17%?中國FPGA供應仍然嚴重依賴海外供應商，這表明在實現本土自給自足方面仍存在較大差距。

2021年，中國市場占全球FPGA需求的40%：因此，中國在提高自給率方面還有很大的增長空間。中國的FPGA市場仍然由全球知名企業主導：全球FPGA市場由賽靈思(Xilinx)和英特爾(Intel)兩家供應商主導盡管近年來國產化取得了進展，但這兩家公司在中國的市場份額仍超過70%（按2021年的收入計算），而本土供應商的市場份額相當小，2021年在中國的總份額不足20%領先的中國FPGA供應商包括：

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

上海復旦微電子是中國本土FPGA龍頭供應商之一，占全國FPGA市場總額的2%該公司的FPGA主要用于特種市場，毛利率高達90%以上。

安路科技占中國FPGA市場總額的4%其FPGA產品主要用于民用領域，應用范圍廣，包括工業控制網絡通信消費電子和數據中心等然而，由于受到大量研發投資的限制，其毛利率相對較低，2021年為36%。
海外供應商在中高端市場占據主導地位中國市場，尤其是500K邏輯單元及以上的中高端市場，仍由海外供應商主導主要瓶頸包括：

FPGA硬件結構復雜

(LUT)和序列化與反序列化(SerDes)速度是FPGA最重要的性能指標總體而言，與全球同行相比，中國供應商的FPGA往往達不到這些標準提高邏輯單元密度則需要前沿節點；例如，賽靈思的高端Versal產品使用臺積電的7納米芯片，但中國本土晶圓代工合作伙伴（例如中芯國際）只能提供14納米芯片作為其最先進的制造節點。

硅智財(IP)和電子設計自動化(EDA)電子設計自動化工具和硅智財就如同電腦操作系統和應用軟件EDA市場由外國公司主導（例如新思科技(Synopsys)益華(Cadence)和西門子EDA[前身為明導國際(MentorGraphics)]）然而，硅智財資源包括外部授權和內部開發等，像賽靈思這樣的美國供應商在過去40年中積累了數千項硅智財，使中國供應商難以望其項背。

硬件和軟件設計人才據紫光同創估計，中國的FPGA專業人員（包括企業和研究機構的專業人員）不到1000人，僅相當于美國的十分之一為了提高自給率，中國不僅需要為行業企業提供更多資源，還需要將更多的資源用于大學的基礎研究，以培養更多人才但是，中研認為本土FPGA廠商將繼續提高中國的自給程度。對于特種領域而言，國家安全是壓倒其他考量的優先因素：成本是民用領域的客戶選擇FPGA供應商的重要考量因素，而在特種領域卻并非如此特種FPGA客戶對成本不敏感，在選擇供應商時，滿足政府提出的自給率指導標準是其優先考量因素此外，本土供應商已經能夠提供合格的28納米FPGA，可以滿足當前的大多數要求因此，我們預計特種市場的自給率提高速度會更快。

供應鏈逐漸加強：本土EDA供應商（例如華大九天概倫電子）在上游市場供應鏈中日益崛起下游市場方面，終端客戶在2021年經歷的芯片短缺，為其轉向本土供應商提供了重要契機因此，工業和消費市場的自給率一直穩步提高，而通信市場方面，中興通訊在2018年經歷的挑戰和華為在2019年收到的禁令已經刺激了該領域的半導體國產化發展。

良好的融資環境FPGA行業需要大量研發投資，為了支持國產化發展，中國為FPGA公司創造了非常有利的融資環境2021年，安路科技和上海復旦微電子（A股）兩家FPGA公司在科創板上市即使是私營公司也能享受有利的融資環境；例如，西安智多晶微電子已完成C輪融資（2021年9月），廣東高云半導體科技股份有限公司已完成B+輪融資（2022年5月）。

預計國產在中國個人電腦服務市場的份額2021年的1%升至2027年的30%FPGA是重要的人工智能相關芯片，我們認為FPGA國產化是中國半導體國產化的關鍵部分，預計在中國供應商技術改進的推動下，與全球廠商的差距將進一步縮小。我們預測，中國設計FPGA的全球市場份額在2025年將達到15%，而2020年為3%。

總的來說，主要因為中美貿易關系緊張，企業尋找國產半導體替代品的動力越來越強，根據我們的評估，成長動能最大的可能是NAND閃存和DRAM領域?在FPGA領域，我們預測2020-25年中國供應商的市場份額增長將轉化為平均每年3億美元的價值轉移，我們認為這為中國FPGA公司未來幾年的增長提供了充足的空間。

未來五年全球FPGA的五年收入CAGR將高于過去五年，FPGA的增長率由兩個主要因素驅動：1）應用市場的增長，以及2）這些市場中的技術驅動因素：是否有新的應用領域將使用FPGA，以加速其上市時間，或是舊應用領域轉向使用專用集成電路(ASIC)，導致其蠶食FPGA的收入隨著圖像和音頻邊緣處理的大幅增長，在汽車工業自動化和智能網絡接口卡(NIC)和智能存儲等云領域提供新的功能，我們看到FPGA的采用率逐步提高，盡管過去兩三年在云計算市場缺乏吸引力。

此外，賽靈思等公司在集成其他關鍵構建塊（最出名的是Zynq系列中的ARM處理）方面進行了大量投資，大大擴展了整體市場規模，將FPGA的角色從傳統的“粘合”邏輯轉移到更多的客戶設計系統中心。

賽靈思（2022年早些時候被AMD收購）的長期增長仍持樂觀態度，盡管其中國客戶可能被蠶食，賽靈思在中國面臨的最大阻力，在于幾年前華為因受限于實體清單所造成的業務損失；其組合中的高密度?件可能會保持相當高的進入壁壘，需要大量的軟件專業知識，為其業務增長保駕護航雖然AMD收購賽靈思最初似乎是為了推動數據中心的發展，但它已經強接受了數據中心云計算能力相對較小的事實?但是，重新定位FPGA，以對邊緣端的AI應用進行實質性的圖像識別似乎更符合當前的能力，并且實際有可能將傳統的AMD芯片引入邊緣端應用雖然被中國競爭對手搶奪市場份額可能是一個因素，在與Altera競爭中，賽靈思仍有贏取可觀份額的潛力。

就Altera（現在是英特爾的一部分）而言，其收入繼續收縮，因為Altera的發展路線圖因英特爾內部的工藝技術問題而受阻?據相關報道，Altera的設計軟件大幅落后于計劃，而自編程解決方案事業部(PSG)負責人Dan Mc Namara幾年前離職后，部門內部首要目標不清晰。該事業部大部分銷售人員已經與物聯網事業部合并，部門財務報告先移入后又移出數據中心部分。英特爾不再單獨列出可編程解決方案事業部(PSG)的業績，因此難以跟蹤其目前的情況。盡管存在以上擔憂，但如果該公司能夠重新調整重心，則該業務分部仍可能帶來重要收入和長期增長潛力。

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