FPGA这块芯片究竟有什么特别之处

据媒体报道，全球最大的可编程芯片（FPGA）厂商赛灵思日前正式推出了有史以来最大容量的FPGA芯片——Virtex UltraScale+ VU19P。

VU19P采用16nm工艺，基于Arm架构，拥有350亿颗晶体管，还拥有史以来单颗芯片最高逻辑密度、最大I/O数量（900万个系统逻辑单元、2072个用户I/O接口），用于当前最先进的AI芯片、5G芯片、汽车芯片的仿真与原型设计，2020年秋天上市。

阿里达摩院发布了一项关于AI语音的FPGA芯片技术——Ouroboros，该技术能将语音生成算法的计算效率提高百倍以上。那么，FPGA究竟有什么特别之处？它的市场前景如何，又将催生怎样的投资机会呢？

FPGA（现场可编程门阵列），是在硅片上预先设计实现的具有可编程特性的集成电路，它能够按照设计人员的需求配置为指定的电路结构，让客户不必依赖由芯片制造商设计和制造的ASIC芯片，广泛应用在原型验证、通信、汽车电子、工业控制、航空航天、数据中心等领域。

相对于ASIC，FPGA具有3点优势：

（1）灵活性：通过对FPGA编程，FPGA能够执行ASIC能够执行的任何逻辑功能。FPGA的独特优势在于其灵活性，即随时可以改变芯片功能，在技术还未成熟的阶段，这种特性能够降低产品的成本与风险，在5G初期这种特性尤为重要。

（2）上市时间：由于FPGA买来编程后既可直接使用，FPGA方案无需等待三个月至一年的芯片流片周期，为企业争取了产品上市时间。

（3）成本：FPGA与ASIC主要区别在后者有固定成本而FPGA方案几乎没有，在使用量小的时候，FPGA方案由于无需支付一次性百万美元的流片成本，同时也不用承担流片失败风险，FPGA方案的成本低于ASIC。随着使用量的增加，FPGA方案在成本上的优势逐渐缩小，超过某一使用量后，ASIC方案由于大量流片产生了规模经济，在成本上更有优势。

根据WSTS的数据，2018年全球集成电路市场规模达到4688亿美元，同期全球FPGA市场规模约63亿美元，仅占集成电路市场约1.34%。市场虽小，但未来受益于5G基础设施全球布局及AI技术持续发展，FPGA行业需求量增长具确定性。

5G时代，FPGA市场面临量价齐升机遇。由于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FPGA出货量提高来源于两方面。一是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。二是单基站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。

此外，FPGA由于其灵活性及高速运算能力，在AI加速卡领域应用广泛。根据Semico Research的数据，AI领域FPGA市场规模2023年有望达52亿美元，相比于目前63亿美元的FPGA市场，AI领域的应用不可小觑。