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证券研究报告算力芯片系列之一：FPGA行业深度研究

新领域打开新空间，产品力提升加速国产化

摘要

FPGA芯片可编程特性具备更强灵活性，技术迭代带来容量和性能提升。FPGA芯片在制造完成后功能并未固定，用户可以根据需要将

设计的电路通过专用EDA软件对FPGA芯片进行功能配置，转化为具有特定功能的芯片，且可以多次配置。FPGA较其他芯片灵活性更

强，擅长大规模并行计算且能耗较低。FPGA芯片的并行计算的性能由其容量来提供，高容量的FPGA允许部署更多的处理电路，因而

带来了更高的处理性能。技术迭代比如先进工艺、先进封装、基本组成单元LUT的电路优化等带来容量和性能提升。FPGA芯片以自身

灵活性在各行业里获取市场份额，对产品定义和产品线丰富程度提出高要求。

FPGA芯片下游应用广泛，行业保持快速增长。随着数据中心建设，人工智能和自动驾驶等新兴市场的加速发展，FPGA需求将持续增

长。根据Gartner预测，2020-2026年全球FPGA市场规模从55.85亿美元增至96.9亿美元，CAGR为9.6%。中国FPGA市场增速领先全球，

根据FrostSullivan预测，2021-2025年中国FPGA市场规模将从176.8亿元增至332.2亿元，CAGR为17.1%。从下游应用领域来看，通信和

工业是FPGA芯片前两大市场，通信市场占比受新技术驱动有望持续提升，汽车为增长最快速的下游市场。

行业集中度高，中低容量和成熟制程FPGA满足当前市场主流需求。FPGA芯片行业集中度高，头部企业占据绝大多数市场份额。根据

Gartner数据，2021年AMD、Intel、Lattice和Microchip的市占率分别达51%、29%、7%和6%，前四家美国公司占据全球93%的FPGA市场

。国内厂商有望从中低容量和成熟制程起步不断突破，目前国内主要的FPGA厂商有紫光国微（含紫光同创）、复旦微电、安路科技等

，2021年占据国内市场16%的份额。

投资建议：FPGA国产化率仍处于较低水平，头部企业有望在国产化浪潮中占据先机。国内厂商产品认可度不断提升，但在产品丰富度

与技术实力仍与海外厂商存在差距，未来成长空间大，我们建议重点关注安路科技、紫光国微和复旦微电。

风险提示：中美贸易/科技摩擦升级风险；技术研发进展不及预期；下游市场需求不达预期；市场竞争加剧导致毛利率下降的风险等。

目录

一、FPGA芯片简介与技术要点

二、FPGA产业现状与发展机遇

三、FPGA国内外公司现状

四、FPGA行业投资机会与盈利预测

1.1FPGA芯片简介

逻辑器件（数字芯片）可以大致分为标准器件和定制芯片两类，一般越偏向定制，逻辑器件的性能（速度）、集成度（门数）和设计

自由度等方面越有优势，但设计、制造相关的开发费用越高，从下单到出货的周转时间也越长。其中，标准器件中有一类逻辑器件被

称为可编程逻辑器件（ProgrammableLogicDevice，PLD），FPGA是PLD的一种，其比以往（狭义）的PLD设计自由度更高，并有近似

于门阵列的构造，故被命名为FPGA（Field-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列）。

FPGA最早由Xilinx于1985年推出首款产品，目前其制造工艺已经达到7nm。

图表：FPGA的定位图表：FPGA的发展历程

资料来源：《FPGA原理和结构》，中信建投资料来源：《深度神经网络FPGA设计进展》，中信建投

1.2FPGA芯片原理与组成

FPGA由可编程的逻辑单元（LogicCell，LC）、和外部进行信图表：查找表结构

号交互的输入输出单元（InputOutputBlock，IO）、连接前两

种元素的开关连线阵列（SwitchBox，SB）三个部分构成。

FPGA的逻辑单元通过数据查找表（look-uptable，LUT）中存

放的二