国产FPGA厂商的机会在哪些应用领域？

（文/程文智）这几年FPGA市场发生了很大的变化，最先采用先进工艺的FPGA已经不见踪影；对门数的追求热情也没那么高了；纯FPGA产品越来越少了；软件所占的比重越来越大，甚至头部的FPGA厂商都投身体量更大的厂商了……反而是国内出现了多家独立的FPGA厂商，比如，有经历了倒闭后重新出发的京微齐力，也有经营多年的复旦微电子、紫光同创、高云半导体、安路科技、AGM遨格芯微、智多晶、中科亿海微电子、成都华微电子、以及近几年才成立的易灵思等数家。
 
国内增速快于全球，FPGA市场机会还在
根据 Frost&Sullivan的统计，FPGA全球市场规模从2016年的43.4亿美元，增长至2020年的60.8亿美元，年均复合增长率约为8.8%，该机构预计到2025年，全球规模可达125.8亿美元。
 
而中国的FPGA市场则从2016年的65.5亿元增长到了2020年的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，Frost&Sullivan预计到2025年，中国市场FPGA芯片销售额将达到332.2亿元，2021至2025年年均复合增长率将达到17.1%，中国市场FPGA芯片出货量将达到3.3亿颗， 2021至2025 年年均复合增长率将达到15.0% 。
 
FPGA芯片因为具有现场可编程的灵活性和不断提升的电路性能，拥有丰富的下游应用，包括了网络通信、工业控制、消费电子、数据中心和汽车电子等。从调研机构的数据来看，目前通信和工控占了中国FPGA市场的70%以上的市场份额；数据中心占11%左右；汽车电子的市场份额约为6%，仍然待开发中；消费电子也仅占6%。
 
也就是说国内FPGA企业要想扩大市场份额就需要从这些方面入手。其实，这些年来，国内的FPGA厂商虽然很多，但应用的领域其实还不太广泛，主要集中在通信和消费电子这两个领域，相互竞争也很明显。
 
其实，国内FPGA企业可以从下面几个领域去做突破，因为这些市场要么是新的增长点，要么是可替代的机会更大。
 
工控领域：应用广泛，机会更多
FPGA在工业领域的应用非常广泛，比如视频处理、图像处理、伺服控制等需要用到信号控制和运算加速功能的领域。根据Frost&Sullivan的报告，2020年中国用于工控领域的FPGA芯片销售额为47.4元，占中国FPGA芯片市场份额的31.5%。
 
记得小编刚进入媒体行业参加Altera线下活动时，他们像媒体介绍的就是FPGA在伺服控制系统中的应用。赛灵思近年推出的Kria K26、Kria KR260、Kria VR260都是针对工业和机器人领域SOM产品。可见他们对工控市场的重视。
 
随着工业智能化、无人化趋势的发展，FPGA的控制功能可以更好地体现出来，比如电机控制。现在很多的高能效电机采用了BLDC或者PMSM电机，这类电机需要控制算法的支持，而FPGA芯片可以实现多通道电机控制，且性能更强，可以实现更加复杂的算法。
 
当然国内已经有些FPGA厂商开始行动了，比如安路科技、紫光同创等，据说他们已经有相关的应用案例了。
 
通信领域是传统，替换仍有机会
FPGA的一个传统应用领域就是通信，以前很多标准还没有确定的时候，先采用FPGA，等确认后，可以直接升级到确认版本。根据Frost&Sullivan的统计，2020年中国通信用FPGA的销售额约为62.1亿元，占国内市场的41.3%。
 
这个市场的主要玩家是赛灵思等海外FPGA厂商，不过由于目前的市场环境，国内一些FPGA厂商快速进入了这个市场，并开始扎稳脚跟。这块国内厂商的主要机会来自于替代。
 
汽车智能化，打开增量空间
这几年汽车的电动化和智能化给各大芯片厂商带来了新的增长点，这个市场机会对所有的芯片厂商来说都是新的增长机会。目前，可以看到的是FPGA可以用在汽车电子的系统接口及控制领域，比如FPGA可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。
 
另外，在视频桥接和融合领域，FPGA可以用来实现多个图像传感器的信号桥接、3D环视视频融合；在辅助驾驶和自动驾驶领域，FPGA可以用来实现机器视觉和目标检测等功能。比如现在很多自动驾驶汽车厂商的算法就是在FPGA平台上开发的。
 
拿激光雷达来说，激光雷达的核心零部件包括芯片、激光器、光电探测器，以及其他光学零部件。其中，激光雷达芯片主要包括FPGA芯片及模拟芯片两大类，FPGA芯片是激光雷达的主控芯片，模拟芯片是激光雷达中光电信号相关的处理芯片。
 
目前，激光雷达芯片的相关参与者包括赛灵思、英特尔、德州仪器等，主要是外国芯片企业，当然，国内紫光同创、复旦微电子、国微电子等企业也在加大力度研发寻求突破口。
 
据消息人士透露，高云近三年推出了4款车规FPGA芯片，车规级芯片的出货量已经超过100万片，量产客户主要用于多屏显示、360环视、车联网、智能驾舱和驾驶监控等应用；紫光同创的车规级FPGA已经送样激光雷达，且有3颗CPLD通过了ISO26262认证；安路科技的募投项目中就包含了车规级项目；复旦微电子虽然FPGA产品没有上车，但其在不久前发布了车规级的MCU产品。
 
结语
除了上面提到的，FPGA在数据中心、人工智能方面的应用也有很多，只是赛灵思和Altera被收购后，FPGA更多时候是与CPU等集成在一起使用，独立性越来越低。人工智能在现在算法还需要市场更新的时候，需要用到FPGA，但未来算法一旦固定，FPGA可能就换成了ASIC。
 
当然，这仅仅是一家之言，如果大家有更好的看法，欢迎跟我们交流。