> **来源：[研报客](https://pc.yanbaoke.cn)** # FPGA：逐步切入 AI 服务器 ## 核心内容总结 FPGA（现场可编程门阵列）是一种通过软件手段配置内部连接结构和逻辑单元的数字集成电路，具备高度灵活性和低时延特性。其内部主要由输入/输出要素、可编程逻辑要素和可编程布线要素三部分组成，逻辑块以查找表为核心，实现逻辑功能；输入输出块负责芯片与外部电路的连接；布线要素通过开关块、连接块和布线通道实现不同逻辑块之间的连接。 FPGA 的主要优势在于其**灵活性**和**低时延**。相较于 ASIC，FPGA 可通过更新配置文件适应算法或协议的升级，无需重新设计硬件，从而延长硬件生命周期。相较于 CPU/GPU，FPGA 的低时延特性源于其算法直译硬件、数据流驱动和并行运算能力，使其在 AI 推理、通信协议处理等场景中具备显著优势。 FPGA 在 AI 服务器中主要应用于**控制、互联和计算**三个层面： - **控制**：用于 AI 服务器的系统管理与电源时序控制，如 CPLD/FPGA 可在数十纳秒内响应电源状态，确保多芯片（GPU、HBM、交换芯片、DPU 等）的稳定供电。 - **互联**：支持多协议并存与动态重配，如英伟达 Groq3LPX 架构中，FPGA 可部署多套协议栈，实现不同协议间的桥接与转换，具备较高的兼容性和灵活性。 - **计算**：在 AI 推理中，FPGA 通过硬件加速实现高能效比、低时延确定性和高功能集成度，如 Altera Agilex 系列集成 AI Tensor Block，微软已验证其在数据中心推理场景中的吞吐量提升。 随着 AI 大模型的快速演进，FPGA 在 AI 服务器中的渗透路径正从控制与互联逐步向计算层扩展，未来在 AI 服务器中的单机价值量有望持续提升。 --- ## 主要观点 - FPGA 的灵活性使其在 AI 算法快速演进和通信协议频繁升级的场景中具备独特优势。 - FPGA 的低时延特性源于其算法直译硬件、数据流驱动和并行运算能力，适用于对时延敏感的 AI 推理任务。 - FPGA 在 AI 服务器中可承担控制、互联、计算等多重角色，且在计算层的应用已得到实际验证。 - AI 服务器的多协议互联需求和大模型推理的复杂性，为 FPGA 提供了广阔的应用空间。 --- ## 关键信息 ### 技术特性 - **逻辑块**：基于查找表（LUT），支持四输入、五输入、六输入等配置。 - **输入输出块**：连接 I/O 引脚与内部布线，实现信号驱动与匹配。 - **布线要素**：通过开关块、连接块和布线通道实现逻辑模块之间的连接，支持动态重配。 ### 应用场景 - **控制层**：负责电源时序管理、过流保护等，适应高功耗 AI 服务器需求。 - **互联层**：支持多协议并存与动态在线重配，如 NVLink、UALink、SUE、UB 等。 - **计算层**：作为加速器，支持主流推理框架调用，提升吞吐量和能效比。 ### 投资建议 - **复旦微电（688385）**：买入 - **紫光国微（002049）**：增持 - **安路科技（688107）**：未评级 - **成都华微（688709）**：未评级 ### 风险提示 - 下游需求不及预期 - 技术研发不及预期 - 行业竞争加剧 --- ## 行业评级 - **看好（维持）** --- ## 图表与数据概览 | 日期 | 电子 | 沪深300 | |--------|------|--------| | 25/06 | 0% | 0% | | 25/07 | ~10% | ~5% | | 25/08 | ~25% | ~10% | | 25/09 | ~40% | ~15% | | 25/10 | ~55% | ~20% | | 25/11 | ~45% | ~25% | | 25/12 | ~60% | ~25% | | 26/01 | ~70% | ~25% | | 26/02 | ~75% | ~25% | | 26/03 | ~65% | ~25% | | 26/04 | ~55% | ~25% | | 26/05 | ~90% | ~25% | | 26/06 | ~130%| ~30% | 表 1：数据中心的 Scale-Up、Scale-Out、Scale-Across | 层级 | Scale-Up | Scale-Out | Scale-Across | |------------|-----------------|------------------|------------------| | 定义 | 垂直扩展单一系统 | 水平扩展多个系统 | 跨数据中心扩展 | | 现有协定 | NVLink、UALink、SUE、UB | InfiniBand、Ethernet、UE | Ethernet | | XPU 带宽 | ~8 Tbps | 400 / 800 Gbps | ~100 Gbps (E) | | 延迟要求 | <1 μs | <10 ms | <20 ms (E) | | 节点数 | <10k | 10-100k | 1-10M | | 传输距离 | <500 m | 500 m - 10 km | <40 km | | 拓扑 | Clos、3D Torus、Dragonfly+ | Clos、Dragonfly+ | Clos、Dragonfly+ | | 硬件技术 | 铜线为主，逐步转向光纤 | 光纤 | 光纤 | --- ## 投资建议与标的 - **复旦微电（688385）**：买入 - **紫光国微（002049）**：增持 - **安路科技（688107）**：未评级 - **成都华微（688709）**：未评级 --- ## 证券分析师 - **薛宏伟**：执业证书编号 S0860524110001 邮箱：xuehongwei@orientsec.com.cn 电话：021-63326320 - **贾国瑞**：执业证书编号 S0860526030002 邮箱：jiaguorui@orientsec.com.cn 电话：021-63326320