《電子行業“FPGA五問五答”系列報告三：FPGA在各行業究竟用在哪里？未來哪個下游最有機會？-231225（22頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《電子行業“FPGA五問五答”系列報告三：FPGA在各行業究竟用在哪里？未來哪個下游最有機會？-231225（22頁）.pdf（22頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、 敬請參閱報告結尾處的免責聲明 東方財智 興盛之源 行業研究 東興證券股份有限公司證券研究報告 FPGAFPGA在各行業究竟用在哪里？未來哪個在各行業究竟用在哪里？未來哪個下游最有機會？下游最有機會？“FPGA五問五答”系列報告三 2023 年 12 月 25 日 看好/維持 電子電子 行業行業報告報告 分析師分析師 李美賢 電話：13718969817 郵箱 limx_ 執業證書編號：S1480521080004 投資摘要：FPGAFPGA 目前是一個全球目前是一個全球 8080 億億+美元的市場，美元的市場，2828 年增長至接近年增長至接近 200200 億美元（億美元（CAGR 15%

2、+CAGR 15%+），由中國市場引領增長），由中國市場引領增長。當前，中國 FPGA市場規模約為 16 億美元，預計 28 年規模約為 45 億美元，復合增速 18%，高于全球其他地區。在我們的 FPGA 五問五答系列報告一和二中，我們指出 FPGA 無可比擬的靈活性，以及確定性的低時延優勢，是 FPGA 為客戶提供的獨一無二的價值。作為作為本系列第三篇報告本系列第三篇報告，我們將重點回答，我們將重點回答同樣是投資人同樣是投資人經常問及的問題經常問及的問題：F FPGAPGA 在替代什么？未來是什在替代什么？未來是什么因素么因素支撐支撐 F FPGAPGA 的的成長？成長？F FPGAPGA

3、 在每個下游都用在哪里？在每個下游都用在哪里？F FPGAPGA 的國產替代空間有多大？的國產替代空間有多大？復盤復盤 1 1984984-20222022，FPGAFPGA 是怎么成長的？是怎么成長的？自從 1984 年發明以來到 90 年代之前，受限于當時的晶圓制造的技術，價格昂貴的 FPGA一直只在膠合邏輯領域使用。直到 90 年代初，FPGA 突破了門級數的限制，才開始脫離粘合邏輯的場景，逐步開始替代 ASIC。1995-2000 年，FPGA 擴展到通信和網絡下游，獲得廣泛的無線基站和數通網絡設備的訂單。進入 00 年后，FPGA 從高端的通信市場下沉至低成本的消費電子市場，小容量的

4、 FPGA 對 CPLD 和低成本 ASIC 市場、以及高性能 FPGA 對 DSP 的替代，支撐了 FPGA市場 2000-2010 年的成長。2010 年后，隨著以 AlexNet 為代表的的神經網絡模型問世，FPGA 在人工智能、加速計算找到新方向和成長邏輯，AI 成為 FPGA 龍頭賽靈思增速最快的下游。FPGAFPGA 在低時延處理擁有巨大的優勢。在低時延處理擁有巨大的優勢。CPU 擅長復雜的控制，在高并行計算中，FPGA 的時延優勢更突出。FPGA 相比 CPU 的時延優勢來自于以下三個方面：1）FPGA 是硬件編程電路，無需指令集，減少了 CPU 的取指、譯碼等步驟耗費的時間；2

5、）高并行的架構，數十萬個 CLB 可以同步執行；3）避免了 CPU 在分支預測、亂序執行等模塊上耗費的時間。FPGAFPGA 未來增長的驅動力？未來增長的驅動力？電信、數據中心電信、數據中心&AI&AI、國防、國防&航空航天、汽車四大下游航空航天、汽車四大下游，愈發增愈發增長長的低時延處理和高靈活的變化場景的低時延處理和高靈活的變化場景驅動驅動 FPGAFPGA 成長。成長。通信通信是 FPGA 最重要的市場，主要用在無線網絡、有線通信、原型驗證；在汽車汽車領域領域，FPGA 主要用于 ADAS 的傳感器融合領域，激光雷達信號處理主芯片，配合 SoC 完成座艙域信號橋接，以及車身的電機控制，未

6、來汽車低時延和高度靈活的處理需求正在不斷提升對 FPGA 的需求；工業工業領域領域不斷提升的精確控制需求正在驅動 FPGA 的成長，FPGA 可以完成精確、無抖動的伺服驅動，實時的工業相機圖像處理，亦常用于儀器儀表的信號處理，激光加工領域的電控系統，此外，FPGA 高靈活度可以適應工業通信中不斷演進的 TSN 標準。在半導體仿真領域，當代最大的 FPGA 往往用于 Nvidia 的 GPU 等超大型芯片的原型設計和驗證；FPGA 在醫療醫療領域領域常用于醫療影像的實時處理，例如超聲、CT、MR 等設備的實時高清成像，增長來自于醫療影像的高清化對實時處理能力的需求。LED 顯示和橋接是 FPGA

7、 在消費電子消費電子領域領域密集使用到的場景，隨著視頻清晰度和實時傳輸的要求提升，多媒體多媒體&廣播廣播對 FPGA 的需求在提升。FPGA 在國防和航空航天國防和航空航天有著非常普遍的應用，常用于導彈和雷達，民航、無人機/反無人機、衛星以及火星等太空探索項目，未來增長主要驅動力來自于精確打擊武器和衛星通信的發展。在數據數據中心中心&AI&AI，FPGA 的增長驅動力主要來自于低時延推理的需求。FPGA 的高并行、低時延、低功耗的特性非常適合需要實時推理的場景，例如，使用 Zynq 則可實現壓縮后的 YOLOv7 模型，在 30 幀率下實現 15ms 的低時延推理。除此之外，FPGA 在數據中

8、心常用于計算加速，比如云計算的加速實例、金融的高頻/低時延的交易系統處理，FPGA 還廣泛應用于數據中心的互聯、存儲控制系統。對于國產廠商來說，對于國產廠商來說，28nm28nm 是最需要抓住的市場是最需要抓住的市場，16nm16nm 制程是考慮到未來制程是考慮到未來 5 5-1010 年增長必須首先占據優勢的位置。年增長必須首先占據優勢的位置。目前，500K以內的 FPGA 占中國 70%的市場，60%以上的市場是 28-90nm 的 FPGA。盡管如此，全球 FPGA 的制程正在向 16nm 過渡。2028 年，20-90nm FPGA 的市場占比將從 2019 年的 49%降至 46%，

9、而16nm 的 FPGA 將從 36%提升至 44%。目前目前，我們估算我們估算 F FPGAPGA 國產化率達到國產化率達到 8 8.4%.4%，2 2028028 年國產年國產 F FPGAPGA 合計收入有望超合計收入有望超 2 20000 億元人民幣億元人民幣，國產化率將達到，國產化率將達到 1 16%6%。國產 FPGA在低容量可以快速替代，中端 FPGA 可以漸進替代，高端 FPGA 目前處于從 0-1 的突破階段。我們測算，2022 年，以全球 83 億美元 FPGA 市場計算，國產 FPGA 全球市占率合計達到 8.4%。2028 年，國產廠商合計收入將有望達到 214 億元人

10、民幣，屆時全球市場份額將達到 16%。風險提示：風險提示：下游需求不及預期，中美貿易摩擦加劇。uZjXdYqUmZuZcZsUvXkX9PdN8OsQnNnPpMjMnMmOkPmOpR9PrQpPxNpOwOuOoPmO 東興證券深度報告東興證券深度報告 FPGA 在各行業究竟用在哪里？未來哪個下游最有機會？“FPGA 五問五答”系列報告三 P3 敬請參閱報告結尾處的免責聲明 東方財智 興盛之源 目目 錄錄 1.復盤復盤 1984-2022：FPGA 市場是如何成長的？未來成長的驅動力？市場是如何成長的？未來成長的驅動力？.4 2.FPGA 在每個下游的增長驅動力？在每個下游的增長驅動力？.

11、6 3.FPGA 在低時延場景的巨大優勢在低時延場景的巨大優勢.8 4.FPGA 在每個下游市場究竟用在哪里？在每個下游市場究竟用在哪里？.9 5.從現在開始，中國對從現在開始，中國對 FPGA 的主流需求在哪里？的主流需求在哪里？.17 6.FPGA 國產替代的空間？國產替代的空間？.18 7.風險提示風險提示.19 相關報告匯總相關報告匯總.20 插圖目錄插圖目錄 圖圖 1：FPGA 各下游應用場景、市場規模、國產化進展及未來增長一覽各下游應用場景、市場規模、國產化進展及未來增長一覽.4 圖圖 2：全球全球 FPGA 市場成長復盤及未來展望（市場成長復盤及未來展望（1990-2022，20

12、23E-2028E）.5 圖圖 3：中國中國 FPGA 市場未來市場未來 5 年年 CAGR 18%，高于全球，高于全球.6 圖圖 4：FPGA 相比相比 CPU 在時延上的巨大優勢的原因在時延上的巨大優勢的原因.8 圖圖 5：FPGA 在電信市場中的應用場景在電信市場中的應用場景.9 圖圖 6：FPGA 在汽車市場中的應用場景在汽車市場中的應用場景.10 圖圖 7：FPGA 在工業市場中的應用場景在工業市場中的應用場景.12 圖圖 8：FPGA 在醫療市場中的應用場景在醫療市場中的應用場景.13 圖圖 9：FPGA 在消費電子中的應用場景在消費電子中的應用場景.13 圖圖 10：FPGA 在

13、國防在國防&航空航天市場中的應用場景航空航天市場中的應用場景.14 圖圖 11：近近 5 年來美國太空活動轉向活躍，且以地球、火星、探月為主要目標年來美國太空活動轉向活躍，且以地球、火星、探月為主要目標.15 圖圖 12：FPGA 在多媒體在多媒體&廣播市場中的應用場景廣播市場中的應用場景.15 圖圖 13：FPGA 在數據中心在數據中心&AI 的應用場景的應用場景.16 圖圖 14：中國中國 FPGA 市場需求主要在市場需求主要在90nm，包括 0.25/0.22 m，0.18/0.15 m 和 0.13 m，主要用于高可靠的航天應用；2）20-90 nm，包括 20/22 nm,28 nm

14、,40/45 nm,55/60/65 nm,90 nm。其中，國防&航空航天（A&D）對 28-90 nm 的 FPGA 均有需求，汽車市場主要集中在 28-65 nm FPGA，消費電子則常用 28nm 或 45nm 的 FPGA，電信的空口側主要使用 28nm FPGA；3）16nm，包括 16 nm,14 nm,10 nm,7 nm。其中，14/16nm FPGA 主要應用在電信領域的基帶單元和有線網絡，汽車領域的激光雷達，工業中的安防和儀器儀表，還有醫療影像、ASIC 驗證、多媒體&廣播，以及國防&航空航天中密集的視覺處理和通信場景，7nm FPGA 目前主要應用在數據中心加速計算。目

15、前，中國目前，中國 FPGA 主流主流需求大多需求大多集中在制程為集中在制程為 28nm-90nm、邏輯單元邏輯單元數數在在 500K 以內以內的的成熟成熟市場。市場。Frost&Sullivan 數據顯示，中國市場 2019 年以銷售額計，邏輯單元100K 的 FPGA 芯片占據了 38.2%的市場份額，100K-500K 邏輯單元的 FPGA 芯片占據了 31.7%的市場份額，500K 以內的 FPGA 合計占據近 70%的市場。制程上看，60%以上的市場是 28-90nm 的 FPGA。對于國產廠商來說，對于國產廠商來說，28nm 是最需要抓住的市場。是最需要抓住的市場。圖圖14：中國中

16、國 FPGA 市場需求主要在市場需求主要在100K（2019 銷售額）銷售額）圖圖15：中國中國 FPGA 市場需求主要在市場需求主要在 28-90nm（2019 銷售額）銷售額）資料來源：Frost&Sullivan，安路科技招股書，東興證券研究所 資料來源：Frost&Sullivan，安路科技招股書，東興證券研究所 盡管如此，全球盡管如此，全球 FPGA 的制程正在向的制程正在向 16nm 過渡，過渡，16nm 制程是考慮到未來制程是考慮到未來 5-10 年增長必須首先占據優勢年增長必須首先占據優勢的位置。的位置。14/16nm FGPA 的優勢在于，能在同樣功耗下做到更大容量、更高性能

17、，或者在同等容量下更小的 圖圖16：2028 年，年，16nm 及以下的及以下的 FPGA 占比將提升至接近占比將提升至接近 50%資料來源：Altera，Marketsandmarkets，Xilinx，東興證券研究所整理 1KK5.7%90nm15.8%P18 東興證券深度報告東興證券深度報告 FPGA 在各行業究竟用在哪里？未來哪個下游最有機會？“FPGA 五問五答”系列報告三 敬請參閱報告結尾處的免責聲明 東方財智 興盛之源 功耗和尺寸。我們看到，全球 FPGA 市場正在向 16nm 及更先進制程遷移，Marketsandmarkets 預計，到2028 年，20-90nm FPGA

18、的市場占比將從 2019 年的 49%降至 46%，而16nm 的 FPGA 將從 36%提升至44%，6 年復合增速 17%，高于 20-90nm FPGA 的 10%。6.FPGA 國產替代的空間國產替代的空間？目前，國產目前，國產 FPGA 在在低容量低容量領域領域可以快速替代，可以快速替代，中端中端 FPGA 可以漸進替代可以漸進替代，高端，高端 FPGA 有待突破有待突破。低容量FPGA 技術較為成熟，相當于 2000-2005 年全球龍頭達到的容量水平，幾乎所有本土廠商都有已推出多年的產品，可以快速進行替代。而中端 FPGA 推出廠商較少，大多在近 1-2 年推出，目前正逐步進行替

19、代。高端FPGA 市場進入難度較大，需要技術突破。今年我們看到，高端 FPGA 國產化替代處于從 0 到 1 階段。目前國產目前國產 FPGA 全球全球市占率市占率合計合計 8.4%，2028 年，國產廠商合計收入將年，國產廠商合計收入將有望有望達到達到 214 億元人民幣，占全球億元人民幣，占全球16%的份額。的份額。我們估計，2022 年，國產 FPGA 廠商整體收入達到 49 億人民幣，而全球 FPGA 市場為 83 億美元，整體國產化率達到 8.4%。在低容量領域，國產 FPGA 廠商占據約 14%的份額，我們認為，在 2028年這一比例將提升至 25%，是國產化進展最迅速的領域。在性

20、價比 FPGA 中，2022 年國產市占率約為 4%，預計到 28 年到10%。而高端 FPGA則長期被 Xilinx和Altera/Intel 壟斷，預計到 28 年國產廠商占比達到 5%。到 2028 年，國產廠商的收入合計可達到 214 億元，屆時整體國產化率將有望達到 16%。表表3：我們預計國產我們預計國產 FPGA 廠商在廠商在 28 年收入合計達到年收入合計達到 214 億億 注：低容量FPGA指Logic Cell 200k，中端FPGA指LC在200k-500k之間，高端FPGA指LC在500k以上；國產化率指所有國產FPGA廠商合計收入在全球FPGA市場中的比例，美元兌人民

21、幣匯率假設為1：7。資料來源：Marketsandmarkets，東興證券研究所估計 我們預計，我們預計，未來未來國產國產 FPGA 廠商的前三名將占據主要份額，而且隨著廠商的前三名將占據主要份額，而且隨著 1-2 輪產品代際周期后，其他輪產品代際周期后，其他 FPGA廠商合計市占率將會大幅降低廠商合計市占率將會大幅降低，詳細論述請參看我們的系列報告四如何理解 FPGA 商業模式？龍頭競爭優勢的來源？。東興證券深度報告東興證券深度報告 FPGA 在各行業究竟用在哪里？未來哪個下游最有機會？“FPGA 五問五答”系列報告三 P19 敬請參閱報告結尾處的免責聲明 東方財智 興盛之源 7.風險提示風

22、險提示 下游需求不及預期，中美貿易摩擦加劇。P20 東興證券深度報告東興證券深度報告 FPGA 在各行業究竟用在哪里？未來哪個下游最有機會？“FPGA 五問五答”系列報告三 敬請參閱報告結尾處的免責聲明 東方財智 興盛之源 相關報告匯總相關報告匯總 報告類型報告類型 標題標題 日期日期 行業深度 FPGA 提供了什么價值？“FPGA 五問五答”系列報告一 2023-4-17 行業深度 FPGA 和 CPU、GPU 有什么區別？為什么越來越重要？“FPGA 五問五答”系列報告二 2023-4-17 資料來源：東興證券研究所 東興證券深度報告東興證券深度報告 FPGA 在各行業究竟用在哪里？未來哪

23、個下游最有機會？“FPGA 五問五答”系列報告三 P21 敬請參閱報告結尾處的免責聲明 東方財智 興盛之源 分析師簡介分析師簡介 分析師：李美賢分析師：李美賢 中國人民大學碩士，2019 年 7 月加入東興證券研究所，從事通信及電子研究，關注新興科技領域，重點覆蓋 AI、云計算、工業互聯網等產業鏈。分析師承諾分析師承諾 負責本研究報告全部或部分內容的每一位證券分析師，在此申明，本報告的觀點、邏輯和論據均為分析師本人研究成果，引用的相關信息和文字均已注明出處。本報告依據公開的信息來源，力求清晰、準確地反映分析師本人的研究觀點。本人薪酬的任何部分過去不曾與、現在不與，未來也將不會與本報告中的具體推

24、薦或觀點直接或間接相關。風險提示風險提示 本證券研究報告所載的信息、觀點、結論等內容僅供投資者決策參考。在任何情況下，本公司證券研究報告均不構成對任何機構和個人的投資建議，市場有風險，投資者在決定投資前，務必要審慎。投資者應自主作出投資決策，自行承擔投資風險。P22 東興證券深度報告東興證券深度報告 FPGA 在各行業究竟用在哪里？未來哪個下游最有機會？“FPGA 五問五答”系列報告三 敬請參閱報告結尾處的免責聲明 東方財智 興盛之源 免責聲明免責聲明 本研究報告由東興證券股份有限公司研究所撰寫，東興證券股份有限公司是具有合法證券投資咨詢業務資格的機構。本研究報告中所引用信息均來源于公開資料，

25、我公司對這些信息的準確性和完整性不作任何保證，也不保證所包含的信息和建議不會發生任何變更。我們已力求報告內容的客觀、公正，但文中的觀點、結論和建議僅供參考，報告中的信息或意見并不構成所述證券的買賣出價或征價，投資者據此做出的任何投資決策與本公司和作者無關。我公司及報告作者在自身所知情的范圍內，與本報告所評價或推薦的證券或投資標的不存在法律禁止的利害關系。在法律許可的情況下，我公司及其所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券頭寸并進行交易，也可能為這些公司提供或者爭取提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等相關服務。本報告版權僅為我公司所有，未經書面許可，任何機構和個人不得以任何形式翻版、

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27、市場基準指數收益率 515之間；中性：相對于市場基準指數收益率介于-5+5之間；回避：相對弱于市場基準指數收益率 5以上。行業投資評級（A 股市場基準為滬深 300 指數，香港市場基準為恒生指數，美國市場基準為標普 500 指數）：以報告日后的 6 個月內，行業指數相對于同期市場基準指數的表現為標準定義：看好：相對強于市場基準指數收益率 5以上；中性：相對于市場基準指數收益率介于-5+5之間；看淡：相對弱于市場基準指數收益率 5以上。東興東興證券研究所證券研究所 北京 上海 深圳 西城區金融大街 5 號新盛大廈 B座 16 層 虹口區楊樹浦路 248 號瑞豐國際大廈 5 層 福田區益田路 6009 號新世界中心46F 郵編：100033 電話：010-66554070 傳真：010-66554008 郵編：200082 電話：021-25102800 傳真：021-25102881 郵編：518038 電話：0755-83239601 傳真：0755-23824526