FPGA（FieldProgrammableGateArray，现场可编程逻辑门阵列）是一种可通过重新编程来实现用户所需逻辑电路的半导体器件。

FPGA 硬件三大指标：制程、门级数及 SERDES 速率，配套 EDA 软件工具同样重要。比较 FPGA 产品可以从技术指标入手。从 FPGA 内部结构来看，主要包括：可编程输入/输出单元（I/O）、可编程逻辑块（LC）、 完整的时钟管理（CMT）、嵌入块式 RAM（BRAM）、布线资源、内嵌的底层功能单元和专用硬件模块等。

FPGA在专用ASIC的基础上发展而来，不但继承了ASIC的大规模、高集成度、高可靠性等优点，同时克服了一般ASIC设计周期长、投资大、灵活性差等缺点，是复杂数字硬件电路设计的首选。

相对于ASIC，FPGA具有3点优势：

1、可编辑，更灵活

2、产品上市时间短，节省了 ASIC 流片周期

3、避免一次性工程费用，用量较小时具有成本优势。

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 ASIC 方案有固定成本而 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。

4）技术趋势：制程迭代驱动 33 年发展，平台型产品是未来。

1985 年赛灵思发明 FPGA 以来，其容量提高了一万倍以上，速度提高了一百倍以上，价格和能耗缩小了一千倍以上。受到先进制程迭代的推动，FPGA 的架构不断更新。1985 年，Xilinx 公司推出了全球第一款 FPGA 产品 XC2064，采用 2μm 工艺，包含 64 个逻辑模块和 85,000 个晶体管，门数量不超过 1000 个。对比 2016 年赛灵思发布的 VIRTEX UltraScale，16nm 制程，系统逻辑单元最高达378 万个。FPGA 制程迭代在提高算力的同时降低了功耗，减小了芯片面积，推动了 FPGA 的性能提升。

未来，在技术趋势上，制程迭代+平台产品将是未来产品发展方向。我们仍然看好先进制程带给 FPGA 的性能提升，同时新的产品形态（平台型产品）的出现让FPGA 性能有了进一步提升的可能。

FPGA应用场景多

民用方面，FPGA在通讯、工业控制、人工智能等方面应用广泛。

通信领域，在通讯协议经常变化和升级的情况下，市场很难快速推出成熟的5G的ASIC芯片，得益于可编程的灵活性以及低延时性，FPGA具有独特优势。

工业控制领域，FPGA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。人工智能领域，FPGA会与CPU搭配，把CPU的部分数据运算卸载至FPGA，将部分需要实时处理/加速定制化的计算交由FPGA执行，起到CPU加速卡的作用。

由于FPGA具有集成度高、设计周期短、投资小、灵活性好的特点，因此在军工领域的应用也较为广泛。在弹载方面，FPGA可进行数据的接收和传递；

在机载方面，FPGA可完成数据采集、产生各类信号、计算当前飞机相对本地接收天线的方位和距离、与DSP实时交换数据、上传报表等功能；

在军用门禁控制类方面，可用于人员的指纹识别等工作；此外，FPGA还可以内置加密解密电路，通过对配置数据进行不可逆加密，从而加密、解密数据。

细分板块需求增长，整体规模持续扩大

从全球市场来看，由于FPGA灵活性高、开发时间短，其应用场景覆盖工业控制、网络通信、数据中心等多种类型，市场规模不断扩大。

未来随着通信市场的扩张，以及工业控制等领域的持续发力，市场规模有望从2022年的79.4亿美元增长到2025年的125.8亿美元，3年CAGR为16.58%。

从国内市场来看，FPGA的使用场景可拆分为工业领域、通信、消费电子、数据中心、汽车、人工智能等，市场规模有望从2022年的208.8亿元增长到2025年的332.2亿元，3年CAGR为16.74%。

从各个细分板块来看，通信领域是FPGA市场最重要的组成部分。

一方面，FPGA芯片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，在通讯协议暂未规范，ASIC芯片不适合大规模普及的情况下，FPGA芯片又可依靠其高度的灵活性以适应通信协议持续迭代。

现阶段，FPGA已经开始在通信行业大规模普及，随着市场份额的扩大以及FPGA芯片在市场的不断推广，未来3年通信领域有望始终占据国内40%以上的市场份额，规模从2022年的86.7亿元增长到2025年的140.4亿元，3年CAGR为17.43%。

工业领域方面，FPGA芯片广泛应用于视频处理、图像处理、数控机床等领域实现信号控制和运算加速。

受益于工业智能化、无人化的发展，FPGA芯片高效能、高灵活性、设计周期短的特点使其在工业领域得到了广泛应用。

此外，LED显示屏控制系统是需要融合计算机控制技术、视频技术、光电子技术、通信技术等多学科技术，主流的LED显示屏多以FPGA芯片或FPGA芯片与其他芯片结合，作为主控芯片。

数据中心是FPGA的新兴市场，用来在网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。

相比于CPU，FPGA的体系结构决定其能够同时提供强大的计算能力和足够的灵活性；相比于GPU，FPGA具有低延迟及高吞吐的优点；相比于ASIC，FPGA在研发周期、性能、灵活性等方面可以达到出色的平衡。

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进一步提高，FPGA芯片在数据中心芯片中的价值占比也将提升。

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未来的智能硬件必然不是像智能手机一样的全球通用标准品，而是会根据不同应用场景进行差异化细分。如果在产品设计中引入FPGA，充分借助其可编程的定制化优势，拓展灵活创新的功能，则有望在智能硬件浪潮中占据先机。