FPGA应用边界不断拓宽优质赛道价值凸显,国产FPGA步入加速期

2年前更新

随着5G、AIOT等行业的兴起，国产FPGA厂商竞争力提升，有望迎来业绩的爆发期。FPGA相比较于其他通用逻辑器件或者ASIC，在灵活性、小规模部署成本方面有优势，正好满足了5G通信业务灵活部署、AIOT市场长尾碎片化的需求。2020年是我国5G规模建设开启元年，处于全球领先地位，推动国内相关AIOT、工业控制等行业蓬勃发展，拉动FPGA需求。我们认为，从产品上看国内厂商在中低端产品领域已逐步接近国外龙头企业，随着高端产品不断突破，应用场景和案例的持续迭代，有望快速提升竞争力。

FPGA 可编程性拓展应用边界， 5G+AI+汽车电子引领行业增长

　　FPGA芯片最大的特点是可编程性，可通过改变芯片内部连接结构，实现任何逻辑功能；FPGA的灵活性使其广泛应用于网络通信(占比41.3%)、工业控制(占比31.5%)、数据中心(占比10.7%)、汽车电子(占比6.4%)、人工智能(占比3.8%)等领域。根据Frost&Sullivan，预计全球FPGA需求将从2021年68.6亿美元增长为2025年125.8亿美元，年均复合增长率约为16.4%，中国FPGA市场从2020年150.3亿元增长至332.2亿元，五年年均复合增长率23.1%，未来5G+AI+汽车智能化共同驱动FPGA行业高景气。

　　FPGA高壁垒造就高集中度，外资厂商基本垄断市场

　　就FPGA芯片公司而言，不仅需要提供芯片，还需要提供FPGA专用EDA软件来对芯片进行配置。进入壁垒较高。2019年中国FPGA芯片市场出货量前三名供应商为赛灵思、英特尔和莱蒂斯，出货量分别为5200万颗，3600万颗和3300万颗，占比36.6%、25.3%和23.2%，国产厂商安路科技出货量排在第四位，占比仅6%；若以销售额口径统计，2019年赛灵思和英特尔两家的合计占有率达91.1%，安路科技排名第四，占比0.9%。高门槛造就了极高的集中度。

　　国内龙头厂商崭露头角，奋起直追

　　2020年国内150亿FPGA市场，国内典型公司安路科技2.8亿收入，复旦微1.53亿收入；安路科技在硬件设计方面是国内首批具有先进制程FPGA芯片设计能力的企业之一；在FPGA专用EDA软件方面，公司的TangDynasty软件是国内少数全流程自主开发的FPGA专用软件；紫光同创面向特种集成电路应用，是国内FPGA特种应用领域龙头厂商之一，技术实力领先；复旦微电的亿门级FPGA芯片，基于28nm工艺制程，采用业内先进的CMOS工艺，是国内最早研制成功的亿门级FPGA芯片，且目前已经实现了量产销售。

三大新兴应用场景：消费电子、汽车电子、人工智能

消费电子：FPGA灵活支持接口转换，短开发周期特性匹配行业迭代周期

单一FPGA芯片可实现各种存储接口的控制，简化外围电路设计。消费电子产品中音视频信息需与运算芯片进行数据通信，以视频信息为例，摄像头需要将采集到的数据传递给计算芯片处理、将处理后的结果传递给屏幕进行显示等，由于设备内部信号协议都不尽相同，传统设计往往需多个专用接口芯片进行数据格式的转换，采用FPGA芯片方案后，单一FPGA芯片可以实现各种存储接口的控制，接口逻辑就都可以在FPGA芯片内部实现，大大简化了外围电路的设计。

类协处理器方案解决性价比问题，短开发周期特性匹配消费电子迭代周期。消费电子市场对产品性价比要求较为严苛，为实现性价比与差异化的平衡，消费电子厂商目前已形成一种类似协处理器、功能简单、功耗低、性价比高的以FPGA作为主芯片的解决方案。此外，消费电子产品迭代周期快，FPGA芯片开发周期较短特点与消费电子板块匹配。

汽车电子：FPGA在汽车领域应用覆盖广，头部厂商积极布局

FPGA在汽车领域可应用于ADAS、车载摄像头、传感器、激光雷达等，应用面广泛。由于FPGA具有强逻辑性，当汽车电子系统当中的逻辑单元较多时，采用FPGA技术能够将这些逻辑单元准确排列，提高汽车电子系统中逻辑单元的利用率；同时，由于FPGA内部结构较易实现分布式算法结构，对实现汽车电子中的高速数字信号处理十分有利。在系统接口及控制（驱动电控系统/连接各种车载设备/实现雷达信号处理等）、视频桥接和融合（多个图像传感器信号桥接/3D环视视频融合等）、辅助驾驶和自动驾驶（机器视觉与目标检测等）等领域，FPGA为多种应用提供灵活低成本高性能解决方案。

全球巨头积极布局汽车电子，抢占智能驾驶赛道。FPGA大厂赛灵思的汽车FPGA方案从ADAS向AD持续演进，在前视摄像头、激光雷达、成像雷达、传感器融合、计算加速平台等领域均有成功应用，截至2019年汽车领域器件出货量累计1.7亿片，激光雷达传感器市场赛灵思市场份额90%以上。赛灵思ADAS从计算机视觉逐渐过渡到AI深度学习处理，2019年赛灵思在开发者大会中预计前置摄像头在2022-2023年成为“标准功能”，同时二维雷达向成像雷达过渡，激光雷达技术高度分裂化/差异化，传感器探测目标范围将超过300米。

图表：安森美Interline Transfer CCD图像传感器采用FPGA方案