5G时代下FPGA市场将面临着怎样的变化

（文章来源：兴业证券）

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。

FPGA 在未来汽车中主要应用在ADAS/AD系统、马达控制、激光雷达、车载信息娱乐系统和驾驶员信息系统，成长空间可期。以FPGA巨头Xilinx为例，赛灵 思在汽车上已经形成了自生成熟的闭环的生态系统，提供从高级驾驶员辅助驾系统（ADAS）、自动驾驶(AD)、激光雷达到车载信息娱乐系统（IVI）和驾驶员信息（DI）的全方面支持。ADAS/AD领域是赛灵思未来中长期的增长点。而汽车级ACAP 平台的推出则是实现自动化驾驶L4的基础。未来智能驾驶技术逐渐成 熟，FPGA用量提升空间巨大。

数据中心逻辑芯片是百亿美元市场，低延迟+高吞吐奠定FPGA核心优势。根据 Intel披露的数据，数据中心领域逻辑芯片市场规模2017年达25亿美元，2022 年有望达到80-100亿美元。数据中心FPGA主要用在硬件加速，相比GPU，FPGA在数据中心的核心优势在于低延迟及高吞吐。微软Catapult项目在数据中心使用FPGA代替CPU方案后，处理Bing的自定义算法时快出40倍，加速效果显著。数据中心对芯片性能有较高要求，硬件即服务模式下，未来更多数据中心采纳。

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。

FPGA在AI领域处理效率及灵活性具有显著优势，未来伴随AI技术发展迎来增 长。在加速二值化神经网络（BNN）中比较FPGA、CPU、GPU 和ASIC，FPGA提供了超过CPU和GPU的效率。即使CPU和GPU提供高峰理论性能，它们也没有得到有效利用，因为BNN依赖于更适合定制硬件的二进制bit级操作。尽管ASIC仍然更高效，但FPGA具有更高的灵活性，无需锁定固定的ASIC解决方案。

全球FPGA市场在5G和AI两大驱动因子下未来预计享有稳健增长，而目前国内 100亿人民币市场中，国产厂商占比仅4%，国产率极低。未来随着国产FPGA 厂商技术突破，国产替代进程下，替代厂商增速有望显著高于行业平均，估值和 业绩有望双增。我们认为国产替代仍是FPGA行业投资主线，建议关注国产FPGA厂商及其相关公司的投资机会。

国内FPGA厂商主要有8家：紫光同创、国微电子、成都华微电子(6.360,0.20, 3.25%)、安路科技、 智多晶、高云半导体、上海复旦微电子和京微齐力。目前营收规模均较小，国产FPGA目前还处于起步期，专利数和国外企业有较大差距。产品角度来看，国产FPGA在硬件性能指标上也远落后于Xilinx及Altera。

近年来国产FPGA虽落后但追赶进度较快，继紫光同创开发出中国唯一一款自处产权千万门级高性能FPGA PGT180H以来，上海复旦微电子于2018年5月在第二届中国高校科技成果交易会上发布了新一代自主知识产权亿门级FPGA 产品， 新产品，填补了国内超大规模亿门级FPGA的空白。未来随着更多企业技术突破，国产替代进程将持续推进。