FPGA市场将迎来国产化黄金机会

发表于 2019-06-14 14:09:35 收藏 已收藏
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FPGA市场将迎来国产化黄金机会

发表于 2019-06-14 14:09:35
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FPGA具备可编辑性,未来有望成主流。FPGA作为目前仅有的支持再编程的芯片,应对未来5G时代到来后激增的芯片设计及功能使用需求,FPGA可以避免如ASSP或者ASIC所需要的较长的生产及设计周期,而是直接与FPGA芯片上实现再编程,对硬件进行更改从而满足用户或设计需求。

FPGA市场规模稳定扩大,2025年有望达到125亿美元。根据MRFR统计以及预测,在2013年全球FPGA的市场规模在45.63亿美元,至2018年全球FPGA的市场规模缓步增长至63.35亿美元。但随着目前5G时代的进展以及AI的推进速度,MRFR预测FPGA在2025年有望达到约125.21亿美元。

核心是AI、大数据、以及云计算,应用下游是汽车、数据中心、和工业。根据HIS以及MRFR的统计以及预测,未来FPGA的市场增量点将会集中在汽车(智能驾驶)、数据中心、以及工业智能自动化上。在2018年,通讯领域所用FPGA占据约40%,消费电子占据23%,为最大的应用下游;根据MRFR预测至2025年时最大的应用领域将是汽车,占比29%,而数据中心以及工业的占比也将直线上升至13%和19%。

FPGA市场将迎来国产化黄金机会

FPGA行业高速集中,Xilinx以及Altera占据超过70%的全球市场份额,国产化发展空间较大。目前全球2018年FPGA的市场规模约在63亿美元的层次,而Xilinx以及Altera占据了绝大一部分,国产FPGA芯片的身影在国际舞台上较难看见,但同时也意味着此间留给中国进行国产替代化的空间较大。

国产FPGA企业初露荷角,静待FPGA领域的建设。虽然技术壁垒高铸于此细分行业,但是目前中国仍然有约10家企业开始发力,我们统计了几家关于FPGA研发的几家公司,其FPGA的进展已经成功进入该行业,并且成功出货,供入军方订单。我们看好中国本土FPGA设计公司在后期不断的追赶甚至超越。

一、FPGA:可再编程芯片设计

FPGA(Field Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,于1985年由Xilinx创始人之一Ross Freeman发明。FPGA的诞生时间晚于摩尔定律的出现约20年,但FPGA自发明后,发展之快超乎想象,且目前FPGA已是全球领先的先进工艺。

说到FPGA芯片,与其他芯片最大的区别就是FPGA设计不是研发FPGA芯片,而是用FPGA进行设计。FPGA是一种在PAL(可编程逻辑阵列)、GAL(通用阵列逻辑)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)等传统逻辑电路和门阵列的基础上发展起来的一种半定制电路,主要应用于ASIC(专用集成电路)领域,既解决了半定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

简单来说,即FPGA芯片可以每隔几秒就改变芯片上的运行硬件设计,而其他芯片,例如ASIC芯片则在出厂的时候就已经固化,无法进行改变。

FPGA最大的特点就是灵活,实现你想实现的任何数字电路,可以定制各种电路。减少受制于专用芯片的束缚。真正为自己的产品量身定做。在设计的过程中可以灵活的更改设计。而且它强大的逻辑资源和寄存器资源可以让你轻松的去发挥设计理念,其并行执行,硬件实现的方式可以应对设计中大量的高速电子线路设计需求。

FPGA比DSP拥有更快的速度,可以实现非常复杂的高速逻辑;FPGA比ASIC(专用芯片)有更短的设计周期和灵活性,免去昂贵的开版费用;FPGA可以随时裁减,增加你想要的功能达到规避设计风险,回避芯片厂商的限制。虽然FPGA具备着灵活性,可再编辑性,但这也就致使FPGA芯片中预留了更大的面积,以及可配置逻辑,即增加了一定的成本以及功耗。

成本:如果ASIC流片量大,实现同样逻辑的FPGA成本将是ASIC的10倍以上。按照上面的初步测算,以5万片流片为零界点,低于5万片的小批量多批次的专用控制设别(如雷达、航天飞机、汽车电子、路由器,这些高价值、批量相对较小、多通道计算的专用设备)采用FPGA更加经济划算。

FPGA市场将迎来国产化黄金机会

功耗:FPGA中的芯片的面积比ASIC更大,这是因为FPGA厂商并不知道下游的具体需求应用,故在芯片中装入规模巨大的门电路(其实很多没有使用到),而大数据和物联网、国防、汽车等,这些领域对低功耗要求不高。

编程设计:FPGA的发展中,软件将占据60%的重要程度。例如Xilinx公司60%~70%的研发人员从事软件工作。除了考虑芯片架构,编程设计时还要考虑应用场景多样性、复杂性和效率。FPGA编程需要采用的专用工具进行HDL编译,再烧录至FPGA中,其技术门槛非常高。

从技术端来看FPGA的未来发展,我们预测在未来的一段时间内FPGA将继续遵循摩尔定律的演变发展。目前目前Xilinx的16nm工艺FPGA已经成熟商用。而Altera被Intel收购后逐步切换至Intel的工艺上面来,现在也推出基于Intel 14nm工艺的Stratix 10等高端芯片。

二、受益大数据、AI、云计算,市场空间持续增长

根据MRFR统计以及预测,在2013年全球FPGA的市场规模在45.63亿美元,至2018年全球FPGA的市场规模缓步增长至63.35亿美元。但随着目前5G时代的进展以及AI的推进速度,MRFR预测FPGA在2025年有望达到约125.21亿美元。

对于全球FPGA的市场分布而言,MRFR统计对于FPGA的下游应用地区分布而言,目前最大的为亚太地区,占比39.15%,北美占比33.94%,欧洲占比19.42%;而至2025年,亚太地区的占比将会继续的提高至43.94%,此间原因也主要因为下游应用市场在未来的主要增长大部分集中在亚太地区。

按照FPGA下游应用来分拆FPGA的市场规模的话,我们可以看到在2018年而言,通讯领域所用FPGA占据约40%,消费电子占据23%,为最大的应用下游;根据MRFR预测至2025年时最大的应用领域将是汽车,占比29%,而数据中心以及工业的占比也将直线上升至13%和19%。

对于未来FPGA的重要发展趋势:汽车、数据中心而言,我们通过总结延伸出未来FPGA最重要的核心其实依旧是AI、大数据、以及云计算但我们仍然将从以下汽车以及数据中心两个最大的增长点进行具体的应用领域简述。

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