近日，AMD向供应链客户发送内部函件，宣布将对旗下赛灵思（Xilinx）品牌的FPGA产品进行涨价。在涨价幅度方面，最低8%，最高25%。目前，该消息已经得到AMD授权分销商的确认。

而在三季度开始的时候，业界也已经传出英特尔对于旗下FPGA产品涨价的消息，其中较旧料号涨价幅度为 20%。

FPGA需求缺口在扩大

当然，无论是AMD还是英特尔，两大巨头对于FPGA产品的涨价并非是资源垄断之后的肆意妄为，而是有背后的市场因素在推动。

AMD 在信中表示，导致本次 FPGA 器件价格上调的重要原因是需要加大对现有供应链的投资力度，而供应商涨价也是另一方面的原因。英特尔当时的涨价传闻也指出，涨价是因为供应链成本压力和持续的旺盛需求。

对于FPGA而言，一个较为明显的成本上涨是因为代工厂涨价，当然英特尔则是因为自己工厂的原材料涨价，比如晶圆。实际上这些成本上升在去年年底就已经给出信号了，比如联电在一份涨价声明中提到，2022年8寸晶圆制程涨价5%，12寸晶圆制程涨幅5%到10%；台积电则是在年初时段被指出，将对8英寸和12英寸制程价格上调10%至20%。实际上，由于物流成本以及晶圆材料涨价，2022年IDM、晶圆代工厂都涨价了，这其中定然也包括英特尔。

再看需求端，根据Susquehanna Financial Group的统计数据，市场主流FPGA交期都达到了52周交期上限内的最大值，这个笔者也在上文中提到了，分销商网站上对于主流FPGA产品的标注，确实都是生产周期为52周。Susquehanna分析师Chris Rolland在报告中指出，FPGA短缺受影响的主要是网络、光学和电信设备。

从技术层面来看，推动FPGA需求大涨的背后因素就是5G和AI，如果说到市场层面的话，那就是汽车、数据中心、5G通信和工业。根据Frost&Sullivan的统计数据，2021年全球FPGA芯片的市场规模约为68.6亿美元，同比增长12.8%。不要看相较于GPU、CPU、MCU等，FPGA市场规模并不大，但是这个“小而美”的市场却非常重要。

比如在5G市场，由于5G通信通道数大幅增加，尤其是大规模MIMO里的通道数是此前的数倍到数十倍，因此5G基站单站的FPGA用量就大幅上涨。根据测算，4G基站单站可能只需要1-2块FPGA，5G基站需要4-5块，同时5G基站密度大概是4G基站的1.5倍。因此，5G时代，基站对于FPGA的需求量大概就是4G时代的3倍以上。

在AI方面，产业已经进入实质性的落地阶段，边缘AI成为产业发展的重心。而随着AI和边缘终端的结合越来越紧密，ASIC的弊端开始显现。一般情况下，芯片用量需要达到10万片以上，这样开发ASIC才能够有价值。但在边缘AI领域，大部分市场都达不到这个芯片用量。这部分需求基本都转向了FPGA，通过对FPGA编程，FPGA能够执行ASIC可执行的任何逻辑功能，并且无需等待三个月至一年的芯片流片周期。

同时，在广泛的工业领域，FPGA由于具备接口灵活和可编程的特性，解决了工业AI对于CAN、PCIe、JESD204等多种接口的复杂需求，更提升了工业生产的柔性。在物联网领域，AIoT理念也是带来了大量的FPGA需求。

因此，过往产业对于FPGA的定义实际上过于狭隘了，导致FPGA的潜力无法充分释放，在5G和AI的推动下，FPGA迎来了量价齐升的好时代。根据Frost&Sullivan的研究数据，预计到2025年，全球FPGA市场规模将达到125.8亿美元，相较于2021年近乎翻倍。

“万能”的FPGA芯片

FPGA芯片，又称“现场可编程门阵列”芯片，其中的“可编程”三个字，正是它“万能”优势的集中体现。

常规的硬件芯片，往往依托特定的指令集来实现特定的功能。只需置入到可运行环境，芯片便可以自动运转，无需操作人员指挥。但作为代价，常规芯片的设计电路以及运行逻辑也因此固定下来。而FPGA芯片则完全不必默守陈规。

完成封装后的FPGA芯片，仅有内置的独立逻辑单元，并没有任何预设的计算功能；此外，FPGA芯片内部的金属连接线，可经用户编程，配置成任意的连接方式。

形象地讲，接入电路的FPGA芯片，就像一台新装系统的个人电脑，你不向它输入命令，它就原地立正，不做任何动作。而一旦你向它发送编程指令，它可以任由你的操作，在任何电路环境中驰骋。

比如你可以把它变成Pic单片机，作为微处理单元来支持各种大型电子仪器的运转；你可以将它编辑为驱动器，控制数以万计的LED；经由编程配置后的FPGA芯片，甚至可以和大型CPU组成异质芯片系统组，进而用于5G、物联网、人工智能、航空航天等多个领域。

除了适应能力强，值得一提的是，FPGA芯片还有另一个显著优势：模仿能力。

由于是用基础编程指挥硬件运算，FPGA芯片运算不但速度更快，而且可以模拟特定芯片的计算功能。也就是说，FPGA芯片不仅啥都能变，而且变谁像谁！堪称“芯片界的孙悟空”。

这种无与伦比的泛用性，让FPGA芯片自1985年诞生起，就受到整个半导体领域的普遍重视。而在经历几十年的技术完善之后，FPGA芯片更是被业内公认为当前物联网革命中的必备半导体器件。

然而，在20年的时间，我国并没有跟上FPGA芯片技术的东风。

全球FPGA市场直指百亿美元 广阔空间

FPGA近百亿美元广阔市场，受益于数据中心和AI等应用，未来5年增长加速。随着数据中心建设，人工智能和自动驾驶等新兴市场的 加速发展，FPGA需求将持续增长。根据Gartner预测，2020-2026年全球FPGA出货量从5.11亿颗增至8.25颗，CAGR为8.3%；FPGA市场 规模从55.85亿美元增至96.9亿美元，CAGR为9.6%。


中国FPGA市场规模快速增长

近几年中国FPGA市场持续扩大增长，整体增速领先全球。根据Frost&Sullivan测算，2020年中国FPGA出货量达到1.6亿颗，市场规模达 到150.3亿元。随着国内AI应用的快速发展以及国产替代进程的进一步加速，中国FPGA市场需求量有望以领先全球的速度持续扩大， Frost&Sullivan预计2021-2025年，中国FPGA芯片出货量将从1.9亿颗增至3.3亿颗，CAGR约为15.0%；市场规模将从176.8亿元增至332.2 亿元，CAGR约为17.1%。


FPGA下游覆盖领域广泛，通信和工业为主要应用市场

通信和工业为最大下游市场，汽车市场份额保持上升趋势。从下游应用市场来看，通信和工业市场份额位居FPGA芯片一二位，同时通 信市场份额有望持续提升，而工业市场则呈小幅下降趋势。全球军工、航天FPGA应用市场份额稳定在15%左右。汽车为增长最快速的 下游市场，Gartner预计其市场份额将由2020年的5.9%增至2026年的12.3%。消费电子预计将是FPGA芯片份额最小的下游市场，主要是 因为FPGA虽然以其灵活性适宜于消费电子快速迭代的节奏，但在具有显著规模效应的消费电子市场，FPGA相比ASIC的成本劣势明显 。因此从生命周期来讲，FPGA的应用具有一定局限性。


通信是当前FPGA最大的下游市场，未来保持高于平均的增速

通信是目前FPGA规模最大的应用市场，且随着通讯技术持续的迭代，FPGA应用优势逐步扩大，市场需求仍将保持高增长。未来几年 国内外通信FPGA市场规模的复合年增长率均高于FPGA整体，通信市场的应用份额也将稳中有升。根据Gartner数据，2026年全球通信 FPGA芯片市场规模将达到32.3亿美元，2020-2026年CAGR为10.4%。Frost&Sullivan预测2025年中国通信应用的FPGA芯片市场规模将达 到140.4亿元，2021-2025年CAGR约17.5%。


工业制造智能升级，FPGA或将成为产业快速发展的迭代手段

在加速转型的工业领域，FPGA大有取代ASIC的趋势。工业4.0是德国与工业界为制造业制定的未来蓝图，也是工业转型升级的指路明 灯。工业4.0的大部分应用场景对边缘智能的硬件加速提出了新的需求，要求更低延迟的数据处理能力。另一方面，新设备需要具有可 重新编程的能力，以应对标准或者协议的演变。此外，智能工厂的建立离不开大数据处理及AI技术的应用。FPGA提供灵活的解决方案 ，因此大有取代ASIC的趋势，特别是在工业通讯、电机控制、机器视觉、边缘计算、工业机器人等应用场景。


国产FPGA开始实现替代

虽然起步晚，但受益于庞大的技术人才储备和半导体市场需求，在短短十几年的发展中，中国已成功培育出多家FPGA研发企业，如深圳紫光同创、上海安路科技、广州高云半导体等等。

同时，作为FPGA领域的领军企业，华为也开发出了FPGA云平台，为全球人工智能、大数据等领域的专家，提供颠覆式的开发模式。

在诸多国产品牌的努力下，截至2021年，外企在我国的市占率已经从最初的100%下降到不足90%，其中仅安路科技一家，就成功夺回了6%的国内份额。

而被台媒誉为“国产FPGA芯片龙头企业”的紫光同创，也顺利度过投资集中期，2021年实现营收7.82亿元，净利润从2020年的亏损0.26亿元扭转为盈利0.41亿元。

相信随着产业需求的不断扩大，FPGA芯片的国产替代率会继续攀升。