新一代通信技術、物聯網和車聯網的發展將大大提升市場對FPGA芯片的需求,推動FPGA產業持續發展。中研普華預測,2025年中國市場FPGA芯片銷售額將達到339.2億元。
FPGA芯片具有靈活性高、應用開發成本低、上市時間短等優勢使其應用場景覆蓋了包括工業控制、網絡通信、消費電子、數據中心、汽車電子、人工智能等廣泛的下游市場。
FPGA芯片屬于邏輯芯片大類。邏輯芯片按功能可分為四大類芯片:通用處理器芯片(包含中央處理芯片CPU、圖形處理芯片GPU,數字信號處理芯片DSP等)、存儲器芯片(Memory)、專用集成電路芯片(ASIC)和現場可編程邏輯陣列芯片(FPGA)。與其他三類集成電路相比,FPGA芯片的最大特點是現場可編程性。
根據中研普華研究院撰寫的《2023-2028年版芯片產業政府戰略管理與區域發展戰略研究咨詢報告 》顯示:
FPGA芯片行業發展現狀前景分析
FPGA芯片因其現場可編程的靈活性和不斷提升的電路性能,下游應用領域非常豐富,包括工業控制、網絡通信、消費電子、數據中心、汽車電子、人工智能等領域,這些領域需求增長明確,發展空間廣闊。
FPGA芯片產品于20世紀80年代中期面世,發展歷史相對較短。早期的FPGA芯片由于設計、制造難度較大、價格昂貴且性能遠遠落后于專用集成電路,因此應用比較有限,一般被集成電路設計公司或者研究機構用于產品原型的驗證。
隨著FPGA技術本身的飛速發展,以及半導體制造工藝的不斷演進,當前FPGA的價格和性能已經能夠和專用集成電路競爭,又由于其可反復改寫的靈活性,全球FPGA產業在2000年以后有了大幅度的成長。
近幾年中國FPGA市場持續擴大增長,工業領域是FPGA芯片的主要應用市場之一,2022年應用于該領域的FPGA芯片中國市場銷售額將達到53.4億元,占中國FPGA芯片市場份額的31.5%,2023年至2025年年均復合增長率將達到16.1%。
FPGA芯片在工業領域應用非常廣泛,大量應用在視頻處理、圖像處理、數控機床等領域實現信號控制和運算加速功能。隨著智能化與自動化技術的發展,工業領域也正逐漸從以人力資源為核心要素轉向以自動化為核心要素的智能化無人工廠。
受益于工業智能化、無人化的發展趨勢,FPGA芯片高效能、實時性、高靈活性的特點使其在工業領域得到了廣泛應用。以數控機床的伺服系統為例,相較傳統的只能控制單一馬達的專用芯片,FPGA芯片可以做到多通道的馬達控制。
目前驅動馬達所消耗的電力占據了全球能源消耗的很大部分,在節能環保的趨勢下,未來各類能夠精準控制馬達并可以在單一芯片上實現控制多個馬達的FPGA芯片將在工業控制領域得到更多應用。
FPGA芯片由于其具有高度靈活、可擴展的特點,可以以較低成本實現算法的迭代,能夠較好地實現新場景的運算、控制和升級功能,在芯片領域內素有“萬能芯片”之稱。當前,隨著汽車電子、數據中心、人工智能等技術的興起,FPGA芯片成為支持這些新場景應用的優先選擇。
在汽車電子領域,FPGA芯片為快速增長的各種汽車電子應用需求提供了靈活的低成本高性能解決方案;在數據中心領域,FPGA芯片能夠使數據中心的不同器件更加有效的協同,最大程度避免數據轉換導致的算力空耗;在人工智能領域,FPGA芯片在矩陣運算、圖像處理、機器學習、非對稱加密、搜索排序等領域有著很廣闊的應用前景。
展望未來,多種因素將進一步刺激市場對FPGA芯片的需求。首先,隨著新一代通信技術的商用化,通信基站、服務器、智能終端等產品的需求將進一步擴大,從而帶動FPGA芯片市場需求的提升。
新一代通信技術、物聯網和車聯網的發展將大大提升市場對FPGA芯片的需求,推動FPGA產業持續發展。中研普華預測,2025年中國市場FPGA芯片銷售額將達到339.2億元。
和傳統FPGA芯片不同,現場可編程系統級芯片的特點是單芯片高度集成了電子信息設備所需的CPU、FPGA、存儲接口、IO外設接口甚至人工智能專用引擎等所有模塊,單顆芯片可完成應用情景的所有功能需求。FPGA芯片技術正在向更先進工藝、更高速電路結構、復雜異構SoC系統發展。目前國際主流FPGA芯片公司逐漸形成了在FPGA芯片中加入處理器的技術路線,并形成了可編程系統級芯片這一新產物。
此外,受到先進制程迭代的推動,FPGA的架構不斷更新。為了滿足業界對超大容量與超高性能FPGA持續不斷的需求,Xilinx公司和Intel公司都在不斷增加FPGA芯片的邏輯規模和系統性能并追求最先進的芯片制程工藝。但受制于芯片的物理特性,芯片的面積越大其良率也就越低,因此一部分超大規模的FPGA芯片開始采用硅通孔技術將多個裸片堆疊以三維封裝的方式實現。未來,為了繼續擴大FPGA芯片的邏輯規模,實現大容量、高性能、低功耗的目標,FPGA芯片公司將主要從先進制程與先進封裝兩方面持續推進其研發路線。
芯片行業報告對中國芯片行業的發展現狀、競爭格局及市場供需形勢進行了具體分析,并從行業的政策環境、經濟環境、社會環境及技術環境等方面分析行業面臨的機遇及挑戰。還重點分析了重點企業的經營現狀及發展格局,并對未來幾年行業的發展趨向進行了專業的預判。
本報告同時揭示了芯片市場潛在需求與潛在機會,為戰略投資者選擇恰當的投資時機和公司領導層做戰略規劃提供準確的市場情報信息及科學的決策依據,同時對政府部門也具有極大的參考價值。
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2023-2028年版芯片產業政府戰略管理與區域發展戰略研究咨詢報告
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