AMD有意收購競爭對手、可編程邏輯芯片制造商賽靈思（Xilinx），收購價格有望超過300億美元。 Xilinx是FPGA的發明者，也是目前全球最大的FPGA公司。2015年，英特爾收購Altera，從而進入FPGA高端玩家之列。此次如果AMD收購賽靈思成功，將對AMD對抗英特爾處于更有利的位置，并迅速在電信和國防市場占據更大地位。 目前全球FPGA供應市場呈現雙寡頭格局，Xilinx和英特爾合計市場占有率高達87%左右，再加上Lattice和MicroChip合計5.6%的市場份額，前四家美國公司即占據了全世界92%以上的FPGA供應市場。 與標準芯片不同，FPGA可以在制造出來后重新編程，在研發時需要配套軟件將用戶設計燒錄到芯片上才能實現相應功能，需要軟件硬件協同才能完成，因此進入FPGA行業的門檻極高。毫無疑問，AMD收購Xilinx成功后，未來FPGA領域將成為AMD和英特爾對決的戰場。

一、FPGA芯片定義及分類

FPGA（Field Programmable Gate Array）芯片基于可編程器件（PAL、GAL）發展而來，是半定制化、可編程的集成電路。 發明者：賽靈思聯合創始人Ross Freeman于1984年發明FPGA集成電路結構。全球第一款商用FPGA芯片為賽靈思XC4000系列FPGA產品。 FPGA芯片按固定模式處理信號，可執行新型任務（計算任務、通信任務等）。FPGA芯片相對專用集成電路（如ASIC芯片）更具靈活性，相對傳統可編程器件可添加更大規模電路數量以實現多元功能。 物理結構：FPGA芯片主要由三部分組成，分別為IOE（input output element，輸入輸出單元）、LAB（logic array block，邏輯陣列塊，賽靈思定義為可配置邏輯塊CLB）以及Interconnect（內部連接線）。

二、FPGA芯片的特點及分類

FPGA芯片在實時性（數據信號處理速度快）、靈活性等方面具備顯著優勢，在深度學習領域占據不可替代地位，同時具有開發難度高的特點。 FPGA芯片具備以下特點：適用性強：是專用電路中開發周期最短、應用風險最低的器件之一（部分客戶無需投資研發即可獲得適用FPGA芯片）。 并行計算：FPGA內部結構可按數據包步驟多少搭建相應數量流水線，不同流水線處理不同數據包，實現流水線并行、數據并行功能。 兼容性強：FPGA芯片可與CMOS、TTL等大規模集成電路兼容，協同完成計算任務。 設計靈活：屬于硬件可重構的芯片結構，內部設置數量豐富的輸入輸出單元引腳及觸發器。 地位提升：早期在部分應用場景是ASIC芯片的批量替代品；近期隨微軟等頭部互聯網企業數據中心規模擴大，FPGA芯片應用范圍擴大。 FPGA廠商主要提供基于兩種技術類型的FPGA芯片：Flash技術類、SRAM技術類（Static Random-access Memory，靜態隨機存取存儲器）。兩類技術均可實現系統層面編程功能，具備較高計算性能，系統門陣列密度均可超過1兆。

核心區別：基于Flash的可編程器件具備非易失性特征，即電流關閉后，所存儲數據不消失。而基于SRAM技術的FPGA芯片不具備非易失性特征，是應用范圍最廣泛的架構。

三、中國FPGA芯片產業鏈分析

FPGA芯片構成人工智能芯片重要細分市場，產業鏈細長，FPGA廠商作為中游企業對上游軟、硬件供應商及下游客戶企業議價能力均較強 中國FPGA芯片行業產業鏈由上游底層算法設計企業、EDA工具供應商、晶圓代工廠、專用材料及設備供應商，中游各類FPGA芯片制造商、封測廠商及下游包括視覺工業廠商、汽車廠商、通信服務供應商、云端數據中心等在內的應用場景客戶企業構成。

1、中國FPGA芯片產業鏈上游分析 FPGA芯片作為可編程器件，流片需求較少，對上游代工廠依賴度較低，需專業設計軟件、算法架構支持。 底層算法架構設計企業FPGA芯片設計對底層算法架構依賴度較低，上游算法供應商對中游FPGA芯片研發制造企業議價能力有限。境外算法架構設計企業包括高通、ARM、谷歌、微軟、IBM等。 專用軟件供應商FPGA芯片企業需通過EDA等開發輔助軟件（quartus、vivado等）完成設計。可提供EDA軟件的國際一流企業（如Synopsys）向芯片研發企業收取高昂模塊使用費。中國市場可提供EDA產品的企業較少，以芯禾電子、華大九天 、博達微科技等為代表，中國EDA企業研發起步較晚，軟件產品穩定性、成熟度有待提高。中國FPGA芯片研發企業采購境外EDA軟件產品成本高昂，遠期有待境內EDA企業消除與境外同類企業差距，為中游芯片企業提供價格友好型EDA產品。

當前中國主流晶圓廠約30家，在規格上分別涵蓋8英寸晶圓、12英寸晶圓。其中，8英寸晶圓廠相對12英寸晶圓廠數量較多。中國本土12英寸晶圓廠以武漢新芯、中芯國際、紫光等為例，平均月產能約65千片。在中國設立晶圓廠的境外廠商包括Intel、海力士等。中國晶圓廠發展速度較快，如武漢新芯12寸晶圓以平均月產能200千片超過海力士平均月產能160千片。 2、中國FPGA芯片行業產業鏈中游分析 中國FPGA芯片行業中游企業擁有較大利潤空間，隨研發能力積累及應用市場成熟，中游行業格局或發生裂變，從發展硬件、器件研發業務轉向發展軟件、平臺搭建業務。

FPGA芯片利潤空間巨大：相對CPU、GPU、ASIC等產品，FPGA芯片利潤率較高。 中低密度百萬門級、千萬門級FPGA芯片研發企業利潤率接近50%（可參考iPhone毛利率接近50%的水平）。高密度億門級FPGA芯片研發企業利潤率近70%（可以賽靈思、Intel收購的Altera為例）。 中國中游企業面臨市場潛力釋放節點： 相較賽靈思、Intel等巨頭，中國FPGA在研發方面起步晚，但研發進度逐漸趕上（與全球頭部廠商相差3代縮短至約2代）。

2017年起，中國FPGA邁入發展關鍵階段（從反向設計向正向設計全面過渡）。本報告期內中美貿易摩擦加劇背景下，完成初期積累的中國FPGA行業中游企業面臨較好發展機遇。相對全球集成電路領域超4,600億美元市場規模，FPGA市場規模較小，存在增量釋放空間。

產業格局或發生變化：

隨FPGA行業中游企業集中度提高，行業格局或發生裂變。中國企業可通過市場策略調整，從硬件研發業務轉向軟件設計，從器件研發轉向平臺建設。

3、中國FPGA芯片行業產業鏈下游分析

中國FPGA芯片行業下游應用市場覆蓋范圍廣泛，以電子通信、消費電子占據頭部，工業控制、機器人控制、視頻控制、自動駕駛和服務器等多領域具備巨大發展潛力。

FPGA廠商偏重通信市場及消費電子場景中國FPGA應用市場以消費電子、通信為主。本土芯片在產品硬件性能等方面落后于境外高端產品，在高端民用市場尚不具備競爭力，但短期在LED顯示、工業視覺等領域出貨量較高。隨中國企業技術突破及5G技術成熟，中國FPGA廠商在通信領域或取得市場份額高增長。 汽車、數據中心應用緊隨其后2025年后，邊緣計算技術及云計算技術在智慧交通網絡、超算中心全面鋪開，自動駕駛、數據中心領域FPGA應用市場成長速度將超過通信、消費電子市場。

FPGA芯片下游應用市場規模增長情況：2018年，通信、消費電子、汽車三大場景構成全球FPGA芯片總需求規模約80%以上，且市場規模持續擴大。FPGA器件作為5G基站、汽車終端設備、邊緣計算設備核心器件，加速效果顯著，面臨下游市場確定性增量需求。隨中游本土企業實力提升，遠期國產FPGA芯片產品或以低價優勢切入下游市場，降低下游企業采購高端可編程器件成本。

四、FPGA芯片行業市場規模

1、全球市場規模分析 隨著目前5G時代的進展以及AI的推進速度，FPGA全球市場規模近年來穩步增 長，從2013年的45.63億美元，增至2018年的63.35億美元。根據Market Research Future的預測，FPGA全球市場規模在2025年有望達到約125.21 億美元。

2、中國市場規模分析：

隨下游應用市場拓展，中國FPGA行業市場規模持續提升。2018年，中國范圍FPGA市場規模接近140億元。5G新空口通信技術及機器學習技術發展將進一步刺激中國FPGA市場擴容。預計2023年，中國FPGA芯片市場規模將接近460億元。 3、市場份額分析 亞太市場需求顯著亞太地區市場是FPGA的主要應用市場，占全球市場份額超40%。截至2018年底，中國FPGA市場規模接近140億元，且隨5G通信基礎設施鋪開而面臨較大增量需求空間。

北美龍頭企業把持頭部市場北美地區賽靈思、Intel（收購Altera）保持FPGA市場雙寡頭壟斷格局。中國FPGA市場中，賽靈思份額超過50%，Intel份額接近30%。

五、全球FPGA市場競爭格局

全球FPGA芯片市場競爭高度集中，頭部廠商占領“制空權”，新入局企業通過產品創新為行業發展提供動能，智能化市場需求或將FPGA技術推向主流。 全球FPGA市場由四大巨頭Xilinx賽靈思，Intel英特爾（收購Altera）、Lattice萊迪思、Microsemi美高森美壟斷，四大廠商壟斷9,000余項專利技術，把握行業“制空權”。

截至2018年底，全球范圍FPGA市場規模由賽靈思占據首位（49%），英特爾（Altera）占比超30%，Lattice及Microsemi占據全球市場規模均超5%。相對而言，中國廠商整體僅占全球FPGA市場份額不足3%。 FPGA芯片行業形成以來，全球范圍約有超70家企業參與競爭，新創企業層出不窮（如Achronix Semiconductor、MathStar等）。產品創新為行業發展提供動能，除傳統可編程邏輯裝置（純數字邏輯性質），新型可編程邏輯裝置（混訊性質、模擬性質）創新速度加快，具體如Cypress Semiconductor 研 發 具 有 可 組 態 性 混 訊 電 路 PSoC（Programmable System on Chip），再如Actel推出Fusion（可程序化混訊芯片）。此外，部分新創企業推出現場可編程模擬數組FPAA（Field Programmable Analog Array）等。

六、中國FPGA芯片行業企業

中國FPGA芯片研發企業可以紫光同創、國微電子、成都華微電子、安路科技、智多晶、高云半導體、上海復旦微電子和京微齊力為例。從產品角度分析，中國FPGA硬件性能指標相較賽靈思、Intel等差距較大。紫光同創是當前中國市場唯一具備自主產權千萬門級高性能FPGA研發制造能力的企業。上海復旦微電子于2018年5月推出自主知識產權億門級FPGA產品。中國FPGA企業緊跟大廠步伐，布局人工智能、自動駕駛等市場，打造高、中、低端完整產品線。 中國FPGA企業競爭突破口：現階段中國FPGA廠商芯片設計軟件、應用軟件不統一，易在客戶端造成資源浪費，頭部廠商可帶頭集中產業鏈資源，提高行業整體競爭力。

紫光同創：推出自主知識產權的大規模FPGA開發軟件Pango DesignSuite，可支持千萬門級FPGA器件設計開發。 高云半導體：推出中國首顆55nm嵌入式Flash SRAM非易失性FPGA芯片，實現可編程邏輯器件、嵌入式處理器無縫連接。 安路科技：開展28nm、12nm千萬門級、五千萬門級FPGA、SoCFPGA研發工作，自主開發HDL描述至片上調試的完整系統。 遨格芯微：推出中國首個通用FPGA產品系列，在軟件及硬件引腳封裝等方面保持較高相互兼容性，支持低中高端嵌入式應用和升級。 復旦微電子：集成專用超高速串并轉換模塊、高靈活可配置模塊、等適用億門級FPGA應用的模塊電路。 智多晶：實現55nm、40nm工藝中密度FPGA量產，自主研發FPGA開發軟件“HqFpga”, 支持布局布線、時序分析、內邏輯分析等任務。 京微齊力：采用40納米工藝芯片應用于智能穿戴設備領域，具備100項以上FPGA專利及專有技術（國際專利）授權及二次開發權。 聯捷科技：研發基于CNN的圖片分析技術，推出FPGA加速方案，可將基于神經網絡的人臉識別速度提升兩倍。 深維科技：側重于FPGA AI應用開發，團隊具備Cadence、IBM、中科院等大廠經驗，產品工程能力占據優勢。 傲睿智存：提供新型FPGA視頻轉解碼服務，無需更換、添加硬件即可支持深度學習應用直接開發。

責任編輯：xj

原文標題：AMD和英特爾的對決，一文看懂FPGA產業鏈及市場格局

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