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证券时报记者 王一鸣
FPGA（现场可编程门阵列）芯片赛道热点不断。
6月2日，AMD发文庆祝首款商用FPGA问世40周年。5月中旬，中科芯磁宣布完成数千万元战略投资。4月29日，国内FPGA厂商紫光同创拟开启IPO。4月18日，英特尔宣布与私募机构银湖资本达成协议，拟以44.6亿美元出售旗下FPGA子公司Altera 51%的股份，Altera的新战略方向指向由AI驱动的新兴高增长市场……
自20世纪80年代诞生以来，FPGA芯片虽然问世时间不长，但凭借“可编程”等独特优势，在百花齐放的芯片浪潮中夺得一席之地，应用领域不断拓展，技术日新月异。
“在当前全球半导体产业格局下，中国市场正展现出独特的发展潜力。预计未来几年，中国FPGA市场增速将显著高于全球平均水平，一方面是国家政策对供应链本土化的持续推动；另一方面是边缘计算、汽车电子等新兴产业的快速发展。虽然中国FPGA产业与国际大厂在技术积累上有一定差距，但随着国产FPGA在制程工艺、工具链完善、生态建设等方面的持续突破，中国FPGA产业有望在全球市场中占据更加重要的位置。”安路科技总经理文华武近日在分析行业前景时向证券时报记者表示。
“变色龙”芯片
相较于CPU、GPU，同属于逻辑芯片的FPGA，较少为外界所知。后者与CPU、GPU最大的不同在于，颠覆性的“现场可编程”和“可重构性”，其可根据不同的应用需求搭建出千变万化的硬件逻辑。所以，FPGA又被称为“变色龙”芯片。
“FPGA除了逻辑可实时改变，还有并行处理能力强、延迟小、开发周期短等核心优势。这使得FPGA被广泛应用于通信系统、航空航天、视频图像处理、高速接口设计、人工智能、工业自动化、汽车电子及数据中心等领域。例如，在5G基站、自动驾驶、航空航天等对响应速度要求苛刻的场景中，FPGA能快速处理传感器数据并作出决策，确保系统的稳定性和安全性。”北京社科院研究员王鹏向证券时报记者阐述。
在文华武看来，FPGA的高并行架构赋予其高实时性和高带宽特性，能并行处理多数据流易多投资，满足高效计算需求。并且，FPGA可以根据特定应用的需求进行定制化开发，提供最优的性能和效率，使得FPGA在一些领域如通信、图像处理等具有更强的竞争力。此外，Time to market（快速上市）也是其一大优势，相比ASIC等需要长时间设计和制造的专用芯片，FPGA开发周期更短，能够更快地将产品推向市场。
一位大厂资深芯片工程师告诉证券时报记者，在专业音视频领域，协议越来越多，对画质、无损率以及延时的要求越来越高，但CPU或者GPU出厂后很难增加针对这些协议的硬件模块，用软件处理对性能影响较大，而FPGA可通过改变自身的逻辑功能，直接生成这些协议和标准的硬件处理模块。
他还指出，在并行处理上，高清视频处理的数据量极大，比如，8K视频单帧像素高达3300万，每秒60帧时数据量达20亿像素，GPU虽可多核渲染，但很难做到这么高像素级并行。FPGA则可以将视频处理流程分解为多个阶段，每个阶段设计专门的硬件模块去处理。并且，FPGA还能保证确定性的延时。
行业龙头锚定新兴领域
从行业规模来看，据多家机构预测，FPGA市场在2025—2030年间有望维持高增长态势。例如，Mordor Intelligence预测市场将在2025年达到111.4亿美元，到2030年增长至187.6亿美元，复合年均增长率（CAGR）为10.98%。Grand View Research预计2023—2030年的CAGR为10.8%，市场规模将从2022年的104.6亿美元，增长至2030年的233.4亿美元；增长主要由电信、数据中心与AI计算、汽车、航空航天等行业驱动。
国内市场前景更为显著。据中研普华报告的预测，2024年中国FPGA芯片市场规模达249.9亿元人民币，同比增长19.78%，预计2025年将突破332.2亿元人民币，2025—2030年复合年均增长率为22.5%。
行业格局方面，长期以来，FPGA国际市场主要由Xilinx和Altera两家主导，目前两者份额超过70%；在国内市场，紫光同创、安路科技、复旦微电、高云半导体、易灵思等本土企业也在稳步扩大市场份额。
事实上，伴随各类新技术的涌现，FPGA重要性正日益显现。TrendForce在近期发布的研报中认为，FPGA恰如其分地契合AI、边缘计算、机器人技术、云平台及下一代无线网络等高增长领域的蓬勃需求，展现出巨大的应用潜力。
在此背景下，国内外龙头均在积极布局。在今年4月银湖资本成为Altera控股股东后，Altera新任CEO宣称要将公司打造为“世界第一的FPGA解决方案提供商”。新战略方向指向边缘计算和机器人技术等新兴市场。同时，公司将继续深耕传统优势领域。
谈及未来布局方向，复旦微电高管在今年业绩说明会上向证券时报记者表示，随着人工智能应用需求的增加，FPGA能够发挥其并行计算、灵活、可编程等技术特点，获得新的应用空间。公司将继续丰富FPGA产品系列谱系，满足人工智能和数字通信对新一代FPGA产品的市场需求。
据文华武介绍，安路科技针对工控、电力、智算、汽车电子等领域易多投资，已推出多款高性能FPGA产品，并不断优化产品性能。同时，公司也在积极探索FPGA在高端图形处理、智能医疗设备、工业物联网、低空经济等新兴领域的应用。
如何解决不足？
虽然FPGA具有鲜明的核心优势，但相较GPU、CPU市场动辄千亿美元的市场规模，FPGA为何市场规模不大？哪些因素制约了行业发展？
文华武向证券时报记者解释，虽然FPGA凭借灵活可编程、快速上市等特性，作为通用解决方案在多个领域得以应用，但它并非所有场景下的最优解。在具体应用领域中，FPGA面临着性能、功耗以及成本等方面的挑战。FPGA是需要“芯片+EDA+IP”来实现功能的产品，其生态系统的完善也至关重要，尤其在高端大规模领域，配套EDA工具的发展对FPGA的应用和推广起了很大作用。
“从成本来看，FPGA芯片的设计和制造工艺复杂，研发成本高，导致其单价相对较高，这在一定程度上限制了其在一些对成本敏感的应用领域的推广。从功耗来看，FPGA在运行过程中会产生较高的功耗，这对于一些对功耗要求严格的设备，如移动终端、物联网设备等，是一个较大的挑战。从生态方面来看，FPGA的开发工具和软件生态系统不够完善。相比之下，CPU、GPU等拥有成熟的开发工具和丰富的软件资源，更容易被广大开发者所接受。”中关村物联网产业联盟副秘书长袁帅认为。
如何改善上述问题？相比国际大厂，国内厂商存在哪些差距，如何才能实现追赶？
王鹏分析称，任何一种半导体产品或技术类型都有先天的优势与劣势，关键是从业企业如何作为；技术创新和规模效应降成本，研发低功耗技术，完善生态系统和工具链等均是FPGA厂商未来可以寻求突破的点。
文华武认为，FPGA芯片行业持续高集中度态势，中国FPGA产业研发起步晚，在技术积累上有一定差距，目前，国内FPGA公司相较于国外领先厂商的差距主要体现在超大容量FPGA芯片、高层次系统级EDA软件、高端应用三个方面。对此，安路科技正通过构建全方位服务体系，提升市场竞争力。
长期而言，他提出，国产FPGA厂商应加强与产业链上下游企业的协同合作，提升整个产业的竞争力，共建生态，共同推动FPGA产业的发展和壮大。
当FPGA遇上开源
在探讨国内半导体、AI厂商如何缩短与国际大厂差距这一话题时，开源是近年来绕不开的话题。
今年年初，以DeepSeek为代表的开源大模型改变了全球AI产业的竞争格局。在芯片领域，RISC-V作为开源、开放的硬件架构，正成为近年来全球芯片产业变革的新引擎。
王鹏认为，对于芯片设计企业而言，开源的特性降低了开发的门槛和成本，使得更多的开发者和企业能够参与进来，加速技术的迭代和创新，促进标准化和互操作性。同时，开放标准的架构有助于打破传统厂商的技术垄断，促进市场竞争，推动行业的发展。
安路科技在今年4月官微推送的《FPGA与RISC-V浅谈》中指出，RISC-V的开放模式能够大幅降低芯片设计的周期和成本，随着RISC-V商用核心的选择越来越丰富，RISC-V硬核与FPGA结合的架构也逐步显现出优势，两种单元都具备可配置性和可编程性，为多样化的算法提供了更灵活、高效的计算方案。
展望未来，文华武指出，随着边缘计算、自动驾驶、数据中心等领域的快速发展，对计算性能和灵活性的需求越来越高，FPGA融合RISC-V的架构则为它们提供了高效、灵活的计算平台，为创新应用的发展提供有力的支持。
事实上，业内对于FPGA的开源探索并不局限于RISC-V。今年3月，美国初创公司Zero ASIC发布全球首个100%开源eFPGA IP产品Platypus。其具备三大特点：采用100%开放和标准化的架构，提供100%开源的比特流格式以及配备100%开源的开发工具。
前述芯片工程师告诉证券时报记者，Platypus的颠覆力在于重构FPGA价值链条。通过开源实现技术服务各行各业，既能降低准入门槛，也将扩大行业覆盖范围。大幅降低开发及应用成本，该创新生态一旦形成规模，传统厂商斥巨资打造的护城河可能面临威胁。
不过，开放生态并非没有弱点。FPGA芯片大量用于航空航天、通信、医疗、工业控制等关键领域，开源势必存在一定挑战。“在拥抱开放的同时，行业也必须建立新的安全、标准等共识体系。”该芯片工程师说。
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