2021年FPGA芯片行业市场投资环境评估可行性研究及细分市场规模分析预测

（1）FPGA芯片介绍：

1）FPGA芯片概况：FPGA芯片属于逻辑芯片大类。逻辑芯片按功能可分为四大类芯片：通用处理器芯片（包含中央处理芯片CPU、图形处理芯片GPU，数字信号处理芯片DSP等）、存储器芯片（Memory）、专用集成电路芯片（ASIC）和现场可编程逻辑阵列芯片（FPGA）。与其他三类集成电路相比，FPGA芯片的最大特点是现场可编程性。无论是CPU、GPU、DSP、Memory还是各类ASIC芯片，在芯片被制造完成之后，其芯片的功能就已被固定，用户无法对其硬件功能进行任何修改。而FPGA芯片在制造完成后，其功能并未固定，用户可以根据自己的实际需要，将自己设计的电路通过FPGA芯片公司提供的专用EDA软件对FPGA芯片进行功能配置，从而将空白的FPGA芯片转化为具有特定功能的集成电路芯片。每颗FPGA芯片均可以进行多次不同功能配置，从而实现不同的功能。因此，就FPGA芯片公司而言，不仅需要提供芯片，还需要提供FPGA专用EDA软件来对芯片进行配置。所以FPGA芯片公司不仅仅是集成电路设计企业，还必须是集成电路EDA软件企业。

与其他三类集成电路相比，FPGA芯片产品于20世纪80年代中期面世，发展历史相对较短。早期的FPGA芯片由于设计、制造难度较大、价格昂贵且性能远远落后于专用集成电路，因此应用比较有限，一般被集成电路设计公司或者研究机构用于产品原型的验证。随着FPGA技术本身的飞速发展，以及半导体制造工艺的不断演进，当前FPGA的价格和性能已经能够和专用集成电路竞争，又由于其可反复改写的灵活性，全球FPGA产业在2000年以后有了大幅度的成长。根据中金企信统计数据，2020年，全球FPGA的年销售额已超过60亿美元。预计到2025年，全球FPGA市场将超过120亿美元。

中金企信国际咨询公布的《2021-2027年中国FPGA芯片市场分析及投资战略研究预测可行性报告》

2）FPGA芯片的主要应用场景：FPGA芯片是通过现场编程实现任意电路功能的通用集成电路芯片，芯片出厂时没有特定的功能，通过FPGA专用EDA软件现场对硬件进行编程就可以实现具体用户需要的功能。FPGA芯片因为其现场可编程的灵活性和不断提升的电路性能，下游应用领域非常丰富，包括工业控制、网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等领域，这些领域需求增长明确，发展空间广阔。

（2）FPGA芯片市场概况：FPGA芯片具有灵活性高、应用开发成本低、上市时间短等优势使其应用场景覆盖了包括工业控制、网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等广泛的下游市场，根据中金企信统计数据，从2016年的约43.4亿美元增长至2020年约60.8亿美元，年均复合增长率约为8.8%。未来，随着全球新一代通信设备部署以及人工智能与自动驾驶技术等新兴市场领域需求的不断增长，FPGA市场规模预计将持续提高。预计全球FPGA市场规模将从2021年的68.6亿美元增长至2025年的125.8亿美元，年均复合增长率约为16.4%。

2016-2025年全球FPGA市场规模现状及预测

        数据统计：中金企信国际咨询

近几年中国FPGA市场持续扩大增长，根据中金企信统计数据，中国FPGA市场从2016年的约65.5亿元增长至2020年的约150.3亿元，年均复合增长率约为23.1%。随着国产替代进程的进一步加速，中国FPGA市场需求量有望持续扩大。根据中金企信统计数据，预计到2025年，中国FPGA市场规模将达到约332.2亿元。

2016-2025年中国FPGA市场规模现状及预测

        数据统计：中金企信国际咨询

（3）工业行业FPGA芯片市场概况：工业领域是FPGA芯片的主要应用市场之一，中金企信统计数据显示2020年应用于该领域的FPGA芯片中国市场销售额将达到47.4亿元，占中国FPGA芯片市场份额的31.5%，2021年至2025年年均复合增长率将达到16.1%。

2016-2025年中国FPGA工业领域市场规模现状及预测

       数据统计：中金企信国际咨询

FPGA芯片在工业领域应用非常广泛，大量应用在视频处理、图像处理、数控机床等领域实现信号控制和运算加速功能。随着智能化与自动化技术的发展，工业领域也正逐渐从以人力资源为核心要素转向以自动化为核心要素的智能化无人工厂。受益于工业智能化、无人化的发展趋势，FPGA芯片高效能、实时性、高灵活性的特点使其在工业领域得到了广泛应用。此外，FPGA芯片的这些优势也使其在LED显示屏领域得到了广泛的应用。

以数控机床的伺服系统为例，相较传统的只能控制单一马达的专用芯片，FPGA芯片可以做到多通道的马达控制。目前驱动马达所消耗的电力占据了全球能源消耗的很大部分，在节能环保的趋势下，未来各类能够精准控制马达并可以在单一芯片上实现控制多个马达的FPGA芯片将在工业控制领域得到更多应用。

最后，集成嵌入式CPU的现场可编程系统级芯片将软件编程控制、硬件编程控制、硬件并行运算的功能整合到单芯片中，具有很大的灵活性和高度的集成性，已经展现出强大的设计优势，为单芯片解决工业应用中多种需求提供了更好的系统方案，可以完成智能制造、智慧医疗、安防监控、电力控制、轨交控制等应用中从简单到复杂的各种控制和计算功能。

（4）网络通信行业FPGA芯片市场概况：网络通信领域是FPGA芯片的主要应用市场之一，中金企信统计数据显示2020年应用于该领域的FPGA芯片中国销售额将达到62.1亿元，占中国FPGA芯片市场份额的41.3%，2021年至2025年年均复合增长率将达到17.5%。

2016-2025年中国FPGA通信领域市场规模现状及预测

        数据统计：中金企信国际咨询

FPGA芯片目前被大量应用在无线通信和有线通信设备中，实现接口扩展、逻辑控制、数据处理、单芯片系统等各种功能。在有线通信领域，FPGA芯片被应用于数据接入、传送、路由器、交换机的多种电路板中，以实现信号控制、传输加速等各种功能。在无线通信领域，FPGA芯片被应用在无线通信基站和射频处理单元的多种电路板中，以实现通信协议的各种功能和未来升级需求，集成CPU的现场可编程系统级芯片产品被应用在室外微基站、室内微基站等无线网络通信中，以单芯片完成商业、住宅、工厂区域的多模覆盖、网络容量增加、人工智能计算等多样性功能需求。在网络通信领域，FPGA芯片得到大规模运用主要是由于其具有高度的灵活性、极强的实时处理和并行处理能力，大大加强了通信设备的处理能力。

在无线通信系统中，许多功能模块通常都需要大量的滤波运算，这些滤波函数往往需要大量的乘和累加操作。FPGA芯片内在的分布式逻辑和运算单元结构使其可以较容易地实现分布式的算法结构，因此可以有效地实现这些乘和累加操作，使其可以实现通信过程中大量的高速数字信号处理功能。相较于其他类型芯片，FPGA芯片一方面依靠其运算速度可以有效满足通信领域高速的通信协议处理需求，另一方面又可依靠其灵活性以适应通信协议持续迭代的特点。此外，FPGA芯片对于复杂信号、多维信号的处理能力较强，可较好适应日益复杂的网络环境。基于以上特点，FPGA芯片已被大规模应用于通信领域。

（5）消费电子行业FPGA芯片市场概况：消费电子是FPGA芯片的新兴应用市场之一，中金企信统计数据显示2020年应用于该领域的FPGA芯片中国销售额将达到9.4亿元，占中国FPGA芯片市场份额的6.3%，2021年至2025年年均复合增长率将达到13.0%。

2016-2025年中国FPGA消费电子领域市场规模现状及预测

       数据统计：中金企信国际咨询

在消费电子领域，FPGA芯片可用于智能手机、无人机、智能电视、AR/VR设备中。在消费电子产品的设计中，很多情况下视频、音频等信息均需要与运算芯片进行数据通信。比如，在视频领域，摄像头需要将采集到的数据传递给计算芯片处理，或者将处理后的结果传递给屏幕进行显示等。但由于各种设备内部的信号协议都不尽相同，传统的设计中往往需要专用的接口芯片进行数据格式的转换。如果单一设备需要的接口较多，就需要较多的外围芯片，其体积、功耗都较大，在采用FPGA芯片方案后，单一FPGA芯片可以实现各种存储接口的控制，接口逻辑就都可以在FPGA芯片内部实现，大大简化了外围电路的设计。

此外，由于终端消费者对产品的性价比较为关注，消费电子市场对于产品的成本和功耗要求较为严苛，在保持甚至提高产品性价比的同时，提高产品的差异化程度是消费电子厂商制胜的关键。为突显产品的差异化，将创新功能引入到产品中，且尽可能地避免复杂功能为应用处理器带来更高的功耗，消费电子厂商目前形成了一种类似协处理器、功能简单、功耗低、性价比高的解决方案，该方案将FPGA芯片做为主要芯片之一，为FPGA芯片在消费类电子市场的发展提供了良好的机遇。

最后，FPGA芯片的可编程特性使得产品具有独特的灵活性，可应用于不同的消费类产品，并且FPGA芯片的开发周期较短，也能够较好的匹配消费电子产品迭代周期快，新产品开发时间要求高的需求，因此，FPGA芯片被逐渐应用于消费电子板块。

（6）数据中心行业FPGA芯片市场概况：数据中心是FPGA芯片的新兴应用市场之一，中金企信统计数据显示2020年应用于该领域的FPGA芯片中国销售额将达到16.1亿元，占中国FPGA芯片市场份额的10.7%，2021年至2025年年均复合增长率将达到16.6%。

2016-2025年中国FPGA数据中心领域市场规模现状及预测

        数据统计：中金企信国际咨询

数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。服务器和存储器作为数据中心的通用基础设备，为了应对复杂多变的应用情景，需要FPGA芯片实现逻辑控制、数据转换、功能扩展、系统升级等功能。

在数据中心运算处理领域，相比于CPU，FPGA芯片由于其无指令、无需共享内存的体系结构，能够同时提供强大的计算能力和足够的灵活性；相比GPU，FPGA芯片在数据中心具有低延迟及高吞吐的优势；相比ASIC，FPGA芯片在性能、灵活性、同构性、成本和功耗等五个方面可以达到出色的平衡。FPGA芯片在数据中心领域主要用于硬件加速，数据中心使用FPGA芯片代替传统的CPU方案后，处理其自定义算法时可实现显著的加速效果。因此从2016年开始，微软Azure、亚马逊AWS、阿里云的服务器上都开始部署FPGA加速器用于运算加速。在云计算大面积应用的背景下，未来数据中心对芯片性能的要求将进一步提高，更多数据中心将采纳FPGA芯片方案，这将提高FPGA芯片在数据中心芯片中的价值占比。

（7）汽车电子行业FPGA芯片市场概况：汽车电子是FPGA芯片的新兴应用市场之一，中金企信统计数据显示2020年应用于该领域的FPGA芯片中国销售额将达到9.5亿元，占中国FPGA芯片市场份额的6.3%，2021年至2025年年均复合增长率将达到22.7%。

2016-2025年中国FPGA汽车领域市场规模现状及预测

        数据统计：中金企信国际咨询

随着汽车电子的不断发展，以及电动汽车、智能汽车的兴起，FPGA在汽车中的应用越来越广泛，扮演着越来越重要的角色。FPGA在汽车电子中的应用主要有以下几个领域。在系统接口及控制领域，FPGA芯片用于控制和驱动电动汽车电机控制系统，连接驾驶系统、仪表盘、雷达、超声波传感器等各种车载设备，实现激光雷达、毫米波雷达等信号处理和控制。在视频桥接和融合领域，FPGA芯片可用于实现多个图像传感器的信号桥接、3D环视视频融合、倒车辅助视频、辅助驾驶视频等功能。在辅助驾驶和自动驾驶领域，FPGA芯片可用于实现机器视觉与目标检测等各种功能。

相较其他通用芯片方案，FPGA方案在辅助驾驶的视频分析功能中可采用超低延时精确算法对来自车辆摄像机的实时视频输入信号进行分析，及时做出判断，并且FPGA方案可以在不进行重新设计的前提下实现重新编程，以适应不断发展的算法，从而缩短整体方案的开发周期。FPGA芯片的这些优势为快速增长的各种汽车电子应用需求提供了灵活的低成本高性能解决方案。在高级驾驶辅助系统（ADAS）、汽车信息娱乐系统等新兴汽车电子领域，FPGA芯片成功地应对了自动驾驶要求的快速演变，成为提升用户驾驶体验和信息娱乐体验不可或缺的一部分。

（8）人工智能行业FPGA芯片市场概况：人工智能是FPGA芯片的新兴应用市场之一，中金企信统计数据显示2020年应用于该领域的FPGA芯片中国销售额将达到5.8亿元，占中国FPGA芯片市场份额的3.9%，2021年至2025年年均复合增长率将达到16.9%。

2016-2025年中国FPGA人工智能领域市场规模现状及预测

        数据统计：中金企信国际咨询

人工智能算法的硬件芯片实现分为云侧处理和端侧处理，其中，云侧处理又可分为训练和推断两大任务。在云侧与端侧的不同任务中，FPGA芯片均已与GPU及ASIC等芯片一起成为人工智能处理芯片的重要选择之一。在云侧处理时，FPGA芯片由于其高度灵活性及强大的并行运算能力，在人工智能领域的推断任务处理上具有广阔的前景和巨大的潜力。和GPU及ASIC芯片相比，FPGA芯片内在并行处理单元达到百万级，可以做到真正并行运算，其可编程性又可实现灵活搭建数据处理流水线，因此运算速度快，数据访问延迟低，较为适合人工智能的实时决策需求。

在端侧处理领域，随着智能终端对实时响应和多样化应用的需求，越来越多的推断任务被转移到端侧来完成，FPGA芯片可实现快速推断决策的特点也使其可广泛应用于该领域。为实现推断任务的转移，目前人工智能算法模型发展的重要趋势是将训练后的模型进行压缩后应用到推理环节。因此，FPGA芯片具有的现场可编程、可实现定制功能、高吞吐量和低延迟等特点有效地满足了用户对各种神经网络设计的要求，成为适配各种经过压缩优化的神经网络部署和升级的理想选择。