半导体行业专题系列：一文看懂FPGA芯片投资框架-20210722-国信证券-11页_806kb

报告摘要

FPGA芯片投资框架分析总结

核心内容

FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑芯片，具备高度的灵活性和实时处理能力，适用于需要持续更新底层运算逻辑的领域，如人工智能算法优化、数据中心、5G通信基站、汽车电子等。相比CPU、GPU和ASIC，FPGA具有更低的延迟、更高的并行处理能力，且无需流片即可实现定制化功能，具有显著的成本优势。

主要观点

市场需求强劲
- 全球FPGA市场规模预计从2018年的63.35亿美元增长至2025年的125.21亿美元，年复合增长率达10.22%。
- 中国FPGA市场增长更快，预计从2016年的65.5亿元增长至2025年的332.2亿元，年复合增长率达23.1%。
增长驱动因素
- 5G技术发展：5G基站数量快速增加，单基站FPGA用量从4G时期的1-3块提升至5G时期的4-5块，FPGA单价也将随之提高。
- 人工智能加速：FPGA在AI领域具有高灵活性、强并行处理能力，适合实时决策和模型压缩后的端侧推理，成为云侧和端侧AI加速的重要方案。
- 汽车智能化：随着自动驾驶等级提升，传感器数量增加，FPGA因低延迟、高吞吐量成为ADAS和自动驾驶解决方案的核心组件。
FPGA应用领域广泛
- 下游应用涵盖工业控制、消费电子、数据中心、通信、汽车电子等多个领域，其中通信和汽车电子增长尤为显著。
- 2025年中国FPGA在通信领域市场规模预计达140.4亿元，汽车领域达26.3亿元，工业控制领域达100.8亿元，消费电子领域达17.6亿元。
市场竞争格局
- 全球FPGA市场高度集中，由赛灵思、Altera、Lattice、Microsemi四家企业占据CR4达97%。
- 国内FPGA企业如复旦微、安路科技、紫光同创、高云半导体正在加速发展，有望在国产化趋势下占据更大市场份额。

关键信息

FPGA芯片结构与特性

结构组成：FPGA由可编程逻辑单元（LC）、输入输出单元（IO）和开关连线阵列（SB）构成。
编程方式：通过EDA软件对逻辑单元和开关阵列编程，实现特定功能的集成电路。
优势：高度灵活、低延迟、高并行处理能力、无需流片，适用于算法不断更新的场景。

FPGA与CPU、GPU、ASIC对比

指标	FPGA	ASIC	CPU	GPU
基本架构	门电路资源	固定门电路资源	60%逻辑单元+40%计算单元	60-70%计算单元+30%逻辑控制单元
功耗	非常低	较低	较高	非常高
灵活性	非常高	最低	最高	一般
延迟	低	低	高	较高
峰值运算能力	非常高	最高	中等	高
量产成本	非常高	非常低	一般	一般
易用性	一般	较难	容易	较容易

国内FPGA企业表现

复旦微：正在上市询价，2020年FPGA营收1.52亿元，占总收入9.17%。28nm亿门级FPGA产品已量产，客户覆盖229家。
安路科技：已提交IPO注册，2020年FPGA营收2.80亿元，出货量突破2000万颗，28nm产品已量产，FinFET工艺产品已开展预研。
紫光同创：由紫光国微持股29.47%，产品覆盖高、中、低端市场，Titan系列高端FPGA销售额接近1亿元，打破国外垄断。
高云半导体：曾研发并量产国内首款55nm中密度FPGA，2018年推出国内首款28nm中高密度FPGA，由台积电代工。

市场趋势与投资机会

随着5G、AI和汽车电子的快速发展，FPGA需求将持续增长，国内厂商有望在国产化趋势下扩大市场份额。
未来FPGA市场将呈现“量价齐升”趋势，尤其是在通信和AI领域。
国内企业加大研发投入，设计能力逐步提升，有望缩小与国际龙头差距。

风险提示

宏观经济波动、自然灾害、疫情等系统性风险可能影响行业增长。
政策利好、收购整合、外延扩张等可能低于预期。
半导体产业链国产化进程可能低于预期。

投资评级

股票投资评级：买入（股价表现优于市场指数20%以上）、增持（股价表现优于市场指数10%-20%之间）、中性（介于市场指数±10%之间）、卖出（弱于市场指数10%以上）。
行业投资评级：超配（行业指数表现优于市场指数10%以上）、中性（介于市场指数±10%之间）、低配（弱于市场指数10%以上）。