“万能芯片”FPGA国产替代化进度如何

作为万能芯片,FPGA远比传统的集成电路更灵活,对比中央处理器CPU也具有更高的性能,因此当前在物联网、航天航空等高新技术领域,都能见到FPGA芯片的身影。
FPGA芯片可以把它叫做“可编程芯片”、“半定制化芯片”和“万能芯片”等。传统芯片都是全定制的,设计好了出成品,就定死了这些功能,不能做更改,如果要更改的话,那就得重新设计生产,但是,FPGA芯片最大的特点是芯片的具体功能是在制造完成以后由用户配置决定,所以才被称之为“可编程芯片”。

根据Frost&Sullivan 统计,全球FPGA芯片市场规模由2017年的58.3亿美元增长至2020年的75.5亿美元,预计2025年将达到125.2亿美元。中国FPGA 市场从2016年约65.5 亿元增长至2020 年约150.3 亿元、年均复合增长率约为23.1%,且预计到2025 年中国FPGA 市场规模将达到约332.2 亿元。

从出货量来看,2019 年中国市场排名前三的供应商分别为Xilinx、Altera 和Lattice,这三者共占据93%的市场份额。全球FPGA芯片的市场份额,前四家公司占据了全球95%的市场,前两家公司占据了86%的市场。赛灵思美国的公司,AMD有意向收购赛灵思,也是美国的公司。AItera已经被因特尔收购,同样是美国公司。所以,全球FPGA芯片基本上被美国公司垄断。因为FPGA芯片的高技术含量和门槛,导致这一块我们的处境也是非常危险的,在中美科技争端不断升级的背景下,国产FPGA芯片厂家就显得尤为重要了。

FPGA国产替代的市场规模还是很大的,因为涉及这一块的公司并不多,进入者困难,2019年我们国产厂商也就占据4%的国内市场份额,国产替代想象空间是非常大的。

就起步而言,我国和发达国家(主要是美国)存在至少20年的差距。具体来说,这种差距体现在两个方面:

1、技术积累方面
全球两大FPGA芯片巨头——赛灵思(Xlinx)与阿尔特拉(Altera),拥有近9000项技术专利,专利范围几乎涵盖了FPGA芯片从指标逻辑单元到线程工艺的所有方面。后来者想要入局FPGA研发,只能绕路走。

2、市场占有方面
FPGA产业尽显马太效应,由赛灵思(Xlinx)、阿尔特拉(Altera)、莱迪思(Lattice)、Actel、Achronix为首的五家美国企业,几乎占据FPGA芯片全球市场份额的100%。直到2019年,美企在我国FPGA芯片的市占率依然高达97%。

虽然起步晚,但受益于庞大的技术人才储备和半导体市场需求,在短短十几年的发展中,中国已成功培育出多家FPGA研发企业,如深圳紫光同创、上海安路科技、广州高云半导体等等。

同时,作为FPGA领域的领军企业,华为也开发出了FPGA云平台,为全球人工智能、大数据等领域的专家,提供颠覆式的开发模式。
在诸多国产品牌的努力下,截至2021年,外企在我国的市占率已经从最初的100%下降到不足90%,其中仅安路科技一家,就成功夺回了6%的国内份额。

而被台媒誉为“国产FPGA芯片龙头企业”的紫光同创,也顺利度过投资集中期,2021年实现营收7.82亿元,净利润从2020年的亏损0.26亿元扭转为盈利0.41亿元。
相信随着产业需求的不断扩大,FPGA芯片的国产替代率会继续攀升。

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