摘要：近年來隨著國內(nèi)工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、消費電子、數(shù)據(jù)中心、人工智能等新一代信息技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，中國FPGA芯片市場規(guī)模持續(xù)上升，半導(dǎo)體行業(yè)芯片國產(chǎn)化的發(fā)展戰(zhàn)略和國內(nèi)科技企業(yè)自主可控的采購戰(zhàn)略推動了市場對國產(chǎn)FPGA芯片的需求。截至2022年我國FPGA行業(yè)市場規(guī)模約為269.9億元。

一、定義及分類

現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)是一種可通過重新編程來實現(xiàn)用戶所需邏輯電路的半導(dǎo)體器件和專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)相比，F(xiàn)PGA是基于查找表結(jié)構(gòu)的邏輯門電路，具有硬件可重構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)，其數(shù)字電路可以通過編程的方式在芯片出廠后重新構(gòu)造，具有設(shè)計周期快、開發(fā)成本低的優(yōu)勢。FPGA在未編程狀態(tài)下可以看作是一種集成了大量原始邏輯資源的標(biāo)準(zhǔn)器件，用戶根據(jù)需求選定器件，對電路進行設(shè)計，無須花費高額流片費用即可實現(xiàn)定制電路的需求。FPGA市場按制程主要分為大于90nm、20-90nm與≤16nm三類：

二、行業(yè)政策

集成電路行業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心，是支撐一個國家經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展程度是一個國家科技發(fā)展水平的核心指標(biāo)之一。FPGA芯片產(chǎn)業(yè)是其中一個重要的子產(chǎn)業(yè)，近年來持續(xù)獲得政策支持。

三、發(fā)展歷程

和國際巨頭相比，國內(nèi)FPGA廠商還處于起步階段，產(chǎn)品主要為FPGA器件，營收規(guī)模較小，在硬件性能指標(biāo)上和國際高端FPGA器件相比仍有較大差距。隨著國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國際環(huán)境的變化，國產(chǎn)器件的接受度在不斷提升，國內(nèi)FPGA廠商在研發(fā)和國產(chǎn)化替代方面取得了不小的進步，40nm和55nm的工藝器件已經(jīng)實現(xiàn)穩(wěn)定出貨。近年來，國產(chǎn)FPGA逐漸向通信、工業(yè)控制、智能終端等商用領(lǐng)域滲透，我國FPGA行業(yè)的發(fā)展共經(jīng)歷初期階段、技術(shù)引進與自主研發(fā)、行業(yè)崛起與市場拓展、技術(shù)創(chuàng)新與自主品牌四個階段。

四、行業(yè)壁壘

1、技術(shù)壁壘

FPGA行業(yè)屬于典型的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，其工作內(nèi)容的專業(yè)性、復(fù)雜性、系統(tǒng)性、先導(dǎo)性特征，決定了企業(yè)進入FPGA行業(yè)需突破極高的技術(shù)壁壘。同時，F(xiàn)PGA產(chǎn)業(yè)還具有一定的周期性特征，下游需求不斷更新，市場熱點快速變化。成熟的FPGA企業(yè)能夠基于豐富的技術(shù)儲備和行業(yè)底蘊，進行前瞻性研究、多元化布局，從而維持長期穩(wěn)定的市場競爭力。與之相比，F(xiàn)PGA行業(yè)新進企業(yè)很難做到短期內(nèi)彌補技術(shù)實力差距，只有經(jīng)過長時間持續(xù)不斷的研發(fā)投入、團隊培養(yǎng)、技術(shù)儲備才能形成一定的競爭力。

2、人才壁壘

FPGA行業(yè)對從業(yè)人員的專業(yè)素質(zhì)、創(chuàng)新能力和研發(fā)經(jīng)驗的要求較高，為構(gòu)建自身的核心競爭力，F(xiàn)PGA企業(yè)傾向于集中資源用于吸引、培養(yǎng)專業(yè)研發(fā)團隊。而相較于FPGA行業(yè)后來者，業(yè)內(nèi)成熟的FPGA企業(yè)在長期的發(fā)展過程中已構(gòu)建了多層次的研發(fā)人才梯隊，并憑借完備的研發(fā)體系、豐富的項目資源和規(guī)范的人才培養(yǎng)機制等一系列平臺優(yōu)勢，在吸引高端人才、培養(yǎng)青年人才的過程中持續(xù)領(lǐng)先。

3、供應(yīng)鏈壁壘

FPGA產(chǎn)品作為部分產(chǎn)品的核心元器件，其性能、功耗、可靠性、使用壽命直接決定了下游產(chǎn)品的市場競爭力，因此下游客戶往往會審慎遴選FPGA供應(yīng)商，并經(jīng)過多重考核后最終納入其供應(yīng)鏈體系之中。同時，在供應(yīng)鏈合作過程中，F(xiàn)PGA企業(yè)往往會深度參與下游企業(yè)核心元器件的研發(fā)、制造環(huán)節(jié)，形成了較強的合作黏性，使得雙方傾向于建立長期穩(wěn)定的合作關(guān)系，從而形成較強的供應(yīng)鏈壁壘。

4、資本壁壘

FPGA企業(yè)經(jīng)營的各個環(huán)節(jié)均涉及大量的資本投入，具體包括：持續(xù)大額的先期研發(fā)支出、高端人才薪酬激勵、前瞻性研究的試錯成本、大規(guī)模量產(chǎn)時的供應(yīng)鏈占款，以及市場下行周期中的持續(xù)供貨保障等等。因此，F(xiàn)PGA產(chǎn)業(yè)只有在先期資本投入累計達到足夠規(guī)模后，才能逐漸顯現(xiàn)出經(jīng)濟效益。

5、專利壁壘

專利方面，國外僅賽靈思及阿爾特拉就擁有超過9000項專利，而國內(nèi)FPGA設(shè)計相關(guān)公司，截至2022年，復(fù)旦微電擁有221項發(fā)明專利、軟件著作權(quán)265項；安路科技擁有63項發(fā)明專利，軟件著作權(quán)27項。國內(nèi)廠商相關(guān)專利數(shù)量較少，表明技術(shù)積累與國外龍頭企業(yè)仍有差距，相關(guān)專利壁壘還需繼續(xù)突破。

五、產(chǎn)業(yè)鏈

1、行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析

目前FPGA芯片產(chǎn)業(yè)鏈包括：上游-底層算法設(shè)計企業(yè)、晶圓代工、基礎(chǔ)材料設(shè)備供應(yīng)商；中游-FPGA芯片制造商、封測廠商；下游-通信、汽車、數(shù)據(jù)中心、消費電子、航空航天等。FPGA芯片設(shè)計對于底層算法架構(gòu)依賴度較低，上游算法供應(yīng)商對中游芯片研發(fā)制造企業(yè)議價能力有限。FPGA芯片企業(yè)需通過EDA等開發(fā)輔助軟件完成設(shè)計，市場主要被Mentor、Cadence、Synopsys三大巨頭占據(jù)。由于FPGA芯片具有靈活性高、節(jié)省流片時間成本、上市時間短等特點，目前通信、消費電子、汽車三大場景構(gòu)成全球FPGA芯片總需求規(guī)模約80%以上，F(xiàn)PGA應(yīng)用場景還可擴展至數(shù)據(jù)中心、工業(yè)視覺、醫(yī)療檢測等諸多領(lǐng)域，未來擁有廣闊市場前景。

FPGA行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

底層算法設(shè)計

TEXAS INSTRUMENTS

國際商業(yè)機器公司（IBM）

上?？请娮涌萍加邢薰?/span>

晶圓代工

SK hynix

武漢新芯集成電路制造有限公司

臺灣積體電路制造股份有限公司

中芯國際集成電路制造有限公司

基礎(chǔ)材料設(shè)備

上游

Xilinx

Altera

Lattice

Microchip

中游

通信

汽車

數(shù)據(jù)中心

消費電子

下游

2、國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)分析

（1）上海復(fù)旦微電子集團股份有限公司

上海復(fù)旦微電子集團股份有限公司是國內(nèi)從事超大規(guī)模集成電路的設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)（測試）和提供系統(tǒng)解決方案的專業(yè)公司。復(fù)旦微電于1998年7月創(chuàng)辦，并于2000年在香港上市，2014年轉(zhuǎn)香港主板，是國內(nèi)成立最早、首家上市的股份制集成電路設(shè)計企業(yè)。2021年登陸上交所科創(chuàng)板，形成“A+H”資本格局。復(fù)旦微電在國內(nèi)FPGA芯片設(shè)計領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，是國內(nèi)最早推出億門級FPGA產(chǎn)品的廠商。當(dāng)前，復(fù)旦微電正在積極開展十億門級產(chǎn)品的開發(fā)，確保其在國產(chǎn)可編程器件領(lǐng)域技術(shù)上的領(lǐng)先地位。

（2）上海安路信息科技股份有限公司

上海安路信息科技股份有限公司創(chuàng)立于2011年，主營業(yè)務(wù)為FPGA、FPSoC芯片和專用EDA軟件等產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計和銷售。安路科技的FPGA芯片產(chǎn)品由SALPHOENIX高性能產(chǎn)品家族、SALEAGLE高效率產(chǎn)品家族、SALELF低功耗產(chǎn)品家族組成，主要應(yīng)用于工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、消費電子、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。隨著公司逐步推陳出新，產(chǎn)品系列不斷豐富，產(chǎn)品覆蓋領(lǐng)域隨之逐步拓寬，近年來公司FPGA產(chǎn)品營收迅猛增長，2020/2021/2022年分別同比增長132%/129%/54%，收入體量達到2.8/6.4/9.9億元。

六、行業(yè)現(xiàn)狀

近年來隨著國內(nèi)工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、消費電子、數(shù)據(jù)中心、人工智能等新一代信息技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，中國FPGA芯片市場規(guī)模持續(xù)上升，半導(dǎo)體行業(yè)芯片國產(chǎn)化的發(fā)展戰(zhàn)略和國內(nèi)科技企業(yè)自主可控的采購戰(zhàn)略推動了市場對國產(chǎn)FPGA芯片的需求。據(jù)統(tǒng)計，截至2022年我國FPGA行業(yè)市場規(guī)模約為269.9億元。

七、發(fā)展因素

1、有利因素

（1）國家層面大力扶持

我國FPGA行業(yè)相較于發(fā)達國家起步較晚，在技術(shù)、人才等方面與發(fā)達國家存在一定差距，從而導(dǎo)致我國FPGA產(chǎn)業(yè)自給率偏低，長期依賴于國外進口。近年來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級，F(xiàn)PGA行業(yè)的戰(zhàn)略意義愈發(fā)受到國家、社會的重視。歷年來，國家為扶持FPGA行業(yè)發(fā)展，從產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、財稅減免、知識產(chǎn)權(quán)保護、投融資等各方面，出臺了多項政策法規(guī)。如《關(guān)于做好2022年享受稅收優(yōu)惠政策的集成電路企業(yè)或項目、軟件企業(yè)清單制定工作有關(guān)要求的通知》，通知附件中劃定了重點集成電路設(shè)計領(lǐng)域就包括高性能處理器和FPGA芯片。我國發(fā)布的政策法規(guī)為FPGA行業(yè)的發(fā)展提供了充分的保障和支持。

（2）下游市場需求持續(xù)增長

在信息化的時代背景下，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，產(chǎn)生了大量對集成電路產(chǎn)品的應(yīng)用需求，具體包括金融安全、安防監(jiān)控、汽車電子、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、移動通信、物聯(lián)網(wǎng)等，下游廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域穩(wěn)定支撐著FPGA行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

（3）國內(nèi)FPGA行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)完善帶來的巨大機遇

在國家政策扶持和資本推動下，我國FPGA產(chǎn)業(yè)持續(xù)迅猛發(fā)展，包括EDA設(shè)計、晶圓制造及封裝測試在內(nèi)，F(xiàn)PGA行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)均得到豐富和完善。同時，我國已成為全球最大的半導(dǎo)體與集成電路消費市場，為國內(nèi)外FPGA企業(yè)提供了廣闊的市場空間。近年來，國際FPGA產(chǎn)業(yè)巨頭不斷加碼中國市場布局，陸續(xù)在中國大陸投資建廠，擴大產(chǎn)能；國內(nèi)FPGA企業(yè)也不斷加大人才、技術(shù)引進力度，以積累自主知識產(chǎn)權(quán)提升核心競爭力，打破國外技術(shù)的壟斷地位，推動FPGA產(chǎn)品的進口替代進程。

2、不利因素

（1）國際競爭力尚待提升

近年來，我國FPGA產(chǎn)業(yè)在國家政策的扶持和資本市場的助推下取得了長足進步，但由于國內(nèi)FPGA產(chǎn)業(yè)起步較晚、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)仍較為薄弱，在高端人才儲備、核心技術(shù)積累、資金實力等方面，相較于歐美、日韓等發(fā)達國家尚有較大差距。

（2）高端專業(yè)人才較為缺乏

FPGA行業(yè)為典型的技術(shù)密集型行業(yè)，對研發(fā)人員的專業(yè)素質(zhì)、創(chuàng)新能力和研發(fā)經(jīng)驗的要求較高，而我國FPGA產(chǎn)業(yè)的起步較晚，相關(guān)配套的教育、培訓(xùn)體系與發(fā)達國家相比尚不成熟。盡管隨著國家對FPGA行業(yè)愈發(fā)重視，相關(guān)人才的培養(yǎng)和引進力度不斷加大，但富有經(jīng)驗的高端人才儲備缺口仍較大，在一定程度上制約了我國FPGA產(chǎn)業(yè)在高端領(lǐng)域的發(fā)展。

八、競爭格局

我國FPGA行業(yè)集中度較高，一方面，海外大廠目前占據(jù)主要份額，國產(chǎn)廠商提升空間大；另一方面，較高的競爭格局往往意味著較高的行業(yè)壁壘，高客戶黏性及穩(wěn)定的競爭格局。其中全球FPGA龍頭賽靈思（XILINX）占據(jù)過半份額，全球FPGA行業(yè)CR4超過90%，且均為美國公司。目前，國產(chǎn)FPGA主要參與者有紫光同創(chuàng)、復(fù)旦微電、紫光國微、安路科技、高云半導(dǎo)體、易靈思、西安智多晶、京微齊力、華微電子、億海微等。

九、發(fā)展趨勢

FPGA芯片由于現(xiàn)場可編程的靈活性，下游應(yīng)用領(lǐng)域非常豐富，而且新興應(yīng)用領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)。除了長期在工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、消費電子等領(lǐng)域具有持續(xù)穩(wěn)定增長的市場以外，F(xiàn)PGA芯片在無人機、人工智能加速、自動駕駛、智慧城市等新興領(lǐng)域都非常受歡迎。由于這些新興領(lǐng)域具有產(chǎn)品需要迅速推向市場、產(chǎn)品規(guī)格不穩(wěn)定、市場應(yīng)用不斷變化等特點，F(xiàn)PGA的現(xiàn)場可編程高度靈活性優(yōu)勢得以發(fā)揮，因此在這些新興市場擁有較大的增長空間。下游應(yīng)用領(lǐng)域廣闊、多樣的市場需求使得FPGA行業(yè)前景廣闊。整體來看，目前FPGA芯片向先進制程與先進封裝、高集成化、應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展方向發(fā)展。