FPGA芯片是什么？市場規模、應用場景和主要廠商介紹

2021-10-19 12:02:50 作者：C-C 5023

1 什么是FPGA芯片

FPGA (Field Programmable Gate Array)芯片是一種半定制化、可編程的集成電路，由可編程器件(PAL、 GAL)發展而來，它是由賽靈思聯合創始人Ross Freeman于1984年發明，全球第一款商用FPGA芯片為賽靈思XC4000系列FPGA產品。FPGA芯片特性具有可編程靈活性高、成本較高、開發周期短、功耗較大、并行計算效率高、編程設計難度大等特性

2 FPGA、GPU、ASIC芯片在性能上的對比

2.1靈活性

1) ASIC專用芯片作為協處理器在吞吐量、延遲和功耗三方面具有優勢;

2) GPU在峰值性能和內存接口帶寬上具有優勢，但ASIC和GPU受制于功能的固化，應用范圍較為狹窄;

3) FPGA芯片擁有更高的靈活性和更豐富的選擇性，通過對FPGA編程，用戶可隨時改變芯片內部的連接結構，實現任何邏輯功能;

2.2并行性

1)CPU、GPU都屬于馮·諾依曼結構，該結構具有軟件編程的順序特性;

2) FPGA是典型的硬件邏輯，每個邏輯單元與周圍邏輯單元的連接構造在重編程(燒寫)時就已經確定，寄存器和片上內存屬于各自的控制邏輯，無需通過指令譯碼、共享內存來通信，各硬件邏輯可同時并行工作，大幅提升數據處理效率;

2.3產品上市周期

FPGA買來編程后即可直接使用，無需等待三個月至一年的芯片流片周期，為企業爭取了產品上市時間;

2.4用量成本

1) ASIC等方案有固定成本;

2) FPGA方案幾乎沒有。對客戶而言，由于FPGA方案無需支付高額的流片成本，也不用承擔流片失敗風險，對于小批量多批次的專用控制設備，FPGA 方案的成本低于ASIC等方案，具有成本優勢。

3 FPGA芯片市場規模和應用場景

FPGA芯片在網絡通信、消費電子、數據中心、汽車電子、人工智能等場景廣泛應用，根據Frost&Sullivan 發布的數據顯示，FPGA全球市場規模在2020 年約60.8億美元，年均復合增長率約為8.8%。隨著全球新一代通信設備以及人工智能與自動駕駛技術等新興市場領域需求的不斷增長，預計全球FPGA市場規模將從2021年的68.6億美元增長至2025年的125.8 億美元，年均復合增長率約為16.4%。中國FPGA市場從2016年的約65.5 億元增長至2020 年的約150.3 億元，年均復合增長率約為23.1%。隨著國產替代進程的進一步加速，預計到2025年中國FPGA市場規模將達到約332.2億元。