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半導體行業FPGA專題報告：“萬能”芯片點燃成長新動力，國產替代未來可期。靈活性、低功耗、并行計算優勢鑄就不可替代性，FPGA 是未來數據中心的關鍵。 FPGA 最大的特點是可編程性，用戶在使用過程中可以通過軟件靈活地配置芯片內 部的資源，以實現不同的電路功能；同時，FPGA 因其結構特點而適用于并行計算， 且以更低的功耗主打能耗比、性價比優勢。我們看好 FPGA 在數據中心的增長潛 力主要由于：（1）芯片層面：芯片制造工藝所遇到的功耗瓶頸問題使得暗硅效應 產生，基于 CPU+GPU 以及 CPU+FPGA 的異構成為未來高性能計算的發展趨勢； （2）數據中心層面：超算數據中心性能飛速提升，帶來嚴重的能源成本與散熱壓 力問題，相較于 GPU，FPGA 能夠為數據中心提供更高的能耗比和性價比。

市場空間超行業預期，數據中心為 FPGA 市場再添新動力。相較于其他邏輯芯片 而言，FPGA 在靈活性、性能、功耗、成本之間具有較好的平衡，在工業控制、網 絡通信領域有廣泛的應用，兩大領域合計占有中國 FPGA 市場空間的 73%（2019 年）。數據中心是未來 FPGA 市場增長的新動力，據 Semico 預測，FPGA 加速器 市場有望從 2018 年的 10 億美元增長至 2023 年超過 50 億美元。2022 年，受益 于數據中心行業發展的驅動，FPGA 市場規模迎來爆發式增長，同比增速接近 30%，遠超 Frost&Sullivan 所預期的 15.7%增速值。根據 FPGA 龍頭廠商 Intel （Altera）于 2023 年年中給出的市場預測，2023 年市場增長預計將超過 16%， 未來 5 年的增長勢頭向好，預計將繼續保持 10%以上的復合年均增長率。

FPGA 國產替代：從硬件實力到軟件生態，關關難過關關過。國產 FPGA 與國際 龍頭實力懸殊，主要體現在：（1）發展歷史：國際龍頭大多創立于上個世紀 80 年 代，積累至今已形成全面覆蓋從數十 K 至數千 K 個邏輯單元量級、從低端到高端 的全系列、全領域產品線。國產 FPGA 尚處于中低端市場耕耘與拓展階段。（2） 競爭格局：國際龍頭占據全球市場絕對份額，2019 年全球前四大 FPGA 廠商合計 占據 94.4%的市場份額，國產化率尚且較低。（3）硬件水平：國際龍頭已進入 7nm 制程，且已采用更為前沿的存儲與互連技術。國產仍處于 28nm 向 1Xnm 研發的 過程中。（4）軟件水平：海外 FPGA 廠商已建立成熟的 EDA 軟件生態環境，國產 FPGA 廠商也有自研 EDA 工具，軟件層面的研發投入未來仍將占據較大比重。

FPGA 國產替代：機遇和挑戰并存，前路漫漫亦燦燦。我們看好 FPGA 國產替代 的原因包括：（1）國際龍頭未來預計將配合母公司數據中心戰略重點發力高端市 場，中端 FPGA 市場占位機遇出現；（2）中國 FPGA 市場仍以低端容量和中端制 程為主，國產 FPGA 可觸達市場空間依然廣闊；（3）國產 FPGA 廠商開始崛起， 據我們測算，主要國產 FPGA 設計公司合計營業收入自 2018 年的 2 億元增長至 2022 年的 33 億元，中高端 FPGA 新品也已布局研發，國產替代加速進行中。我 們認為國產替代進程：短期內可關注國產 FPGA 廠商已觸達的中低端市場景氣程 度、以及各家廠商的客戶拓展，我們認為中低端市場國產替代大有可為；長期來看， 國產 FPGA 廠商在 28nm 以下新產品的研發進展對高端市場的拓寬至關重要，有 望成為國產 FPGA“第二成長曲線”。