5G时代下将促使FPGA的高速发展

（文章来源：半导体行业观察）

FPGA是5G基础设施和终端设备的零部件，5G全球部署持续推进，基站、IoT、 终端设备、边缘计算的FPGA用量将显著提升。通信是FPGA下游应用场景中规模最大的分支，根据MRFR的数据，FPGA通信市场规模 2017年达 23.5亿美元， 占整体FPGA应用市场比例超40%，2017-2025年CAGR预计 8%。全球5G基础 设施建设进程下，FPGA作为核心零部件，用量也会随之提升，5G应用中，IoT、 终端设备及边缘计算领域的FPGA需求也将增长。未来在通信市场的增长具有确定性。

相比较CPU和GPU，通信领域FPGA在I/O 、运算速度及延迟上均具有优势。在5G建设初期，FPGA可以被用于基站天线的收发器中，5G时代Massive MIMO技术让收发通道数从16T16R提高到64T64R甚至128T128R，FPGA可以用于多通道信号波束成形。目前业界在FPGA和ASIC方案的选择上具有差异，京信通信等公司采用更加灵活的FPGA方案。

以一个64通道毫米波MIMO全DBF收发器为例，如图收发器分为两部分，左半 部分为中频&基带子系统，包涵Xilinx的Kintex-7 FPGA；右半部分为毫米波收发器射频前端，包涵中频振荡器及电源管理模组等。每一个基带子板(baseband daughter board)中都具有一块Xilinx’s Kintex-7 FPGA，2个双通道12-bitADC，1个4通道16-bit DAC，2个QSFP+光接口用于通用无线接入。

FPGA主要用在收发器的基带中，5G时代由于通道数的增加，计算复杂度增加，所用FPGA的规模将增加，由于FPGA的定价与片上资源正相关，未来通信领域FPGA单颗成本也将上升，目前基站收发器中的FPGA单价通常在几百 元人民币的范围，未来有望进一步提高。收发器的主要成本和功耗由基带部分贡献，未来技术复杂度将再次推升收发器成本，进而传导到基站AAU价格上升。

5G带来的出货量提高来源于两方面：1. 通信基站数量提高带动FPGA 零部件用量提高。5G初期基站铺设数量环比提高，另一方面由于5G信号衰减较快， 小基站需求量巨大，未来十年有望超1000万座，同比4G时期增长明显。2. 单基站FPGA用量提高带动FPGA通信市场用量整体提高。由于5G Massive MIMO的高并发处理需求，单基站FPGA用量有望从 4G时期2-3块提高到5G时期4-5块，将带动FPGA整体用量。