一文看懂 FPGA 芯片投资框架
国信证券  7月22日
FPGA芯片需求增长，国内厂商谁或拔得头筹

1、什么是FPGA芯片？与CPU、GPU、ASCI芯片有何不同？

2、全球FPGA芯片需求规模超过125亿美金，年复合增速超过10%，增长的核心源动力来自何处？

3、FPGA芯片市场竞争格局如何？多家国内厂商申报IPO，谁或拔得头筹？

核心逻辑：

近年来FPGA芯片市场需求强劲，主要由于5G渗透率提升、AI智能推进以及汽车智能化的不断演进。据Market Research Future预计，2025年全球FPGA市场规模将增长至125亿美元，复合增速超过10%。目前全球FPGA市场，主要被海外企业垄断，CR4份额达97%，赛灵思、Altera遥遥领先。同时在国产芯片自主可控趋势下，国内FPGA企业积极加大研发投入，有望迎来加速成长期。

目前国内FPGA公司主要有复旦微(正在上市询价)、安路科技(已提交IPO注册)、紫光同创(紫光国微持股29.47%)、高云半导体等，我们预计随着相关公司上市，国内资本市场将密切关注FPGA领域的核心机会。

什么是 FPGA 芯片？

FPGA 中文全称为现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array），是逻辑芯片的一种，逻辑芯片还包括 CPU、 GPU、DSP 等通用处理器芯片，以及专用集成电路芯片 ASIC。集成电路芯片包括数字芯片和模拟芯片两大类，数 字芯片可以分为存储器芯片和逻辑芯片。

FPGA，主要由“可编程逻辑单元+输入输出单元+开关连线阵列”等三种功能单元构成。FGPA 通常由可编程的逻 辑单元(Logic Cell, LC)、输入输出单元(Input Output Block, IO)和开关连线阵列(Switch Box, SB)三种功能单元构成。

FPGA 的可编程性是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中查找表(LUT)值决定了 逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与 I/O 间的联接方式，开关阵列能够通过内部 MOS 管的开关控制信号 连线的走向，因此用户可以通过对逻辑单元和开关阵列的编程，在 FPGA 内部形成不同逻辑电路，以满足所需功能。

FPGA 和 CPU、GPU、ASIC 的等核心区别：其底层逻辑运算单元的连线及逻辑布局未固化，适用于底层算法需要 持续更迭的运算领域，例如人工智能算法优化。FPGA 芯片，其底层逻辑运算单元的连线逻辑布局并未固化。用户 可通过 EDA 软件对逻辑单元和开关阵列编程，进行功能配置，从而去实现特定功能的集成电路芯片。

而其他类别逻辑芯片，像 ASIC、CPU 和 GPU 等，物理底层逻辑单元的运算关系均已固定且不可变。打个比方， 如果 ASCI、CPU 和 GPU 等是像建好的楼房，楼房中房间、走廊及楼梯等路线方式是已经固定了。而 FPGA 的内 部类似霍格沃兹中的魔法楼梯，可以随时改变房间到房间的路线关系。

并且 FPGA 不需要像 CPU 和 GPU 在软件应用层面的指令系统编译，对 FPGA 进行编程是使用硬件描述语言，并 直接编译烧录为晶体管电路的组合，即直接用晶体管电路实现用户的算法。因此 FPGA 方案芯片无需像传统芯片制 造需要流片，可以节约大量流片生产成本，也无需承担由流片带来的数个季度的时间成本。由于 FPGA 是一种半定制芯片，具有现场可编程性，特别适用于需求物理运算逻辑需要持续更迭的应用领域，例如 人工智能算法优化、数据中心应用等。