FPGA芯片是什么？市场规模、应用场景和主要厂商介绍

2021-10-19 12:02:50 作者：C-C 5261

1 什么是FPGA芯片

FPGA (Field Programmable Gate Array)芯片是一种半定制化、可编程的集成电路，由可编程器件(PAL、 GAL)发展而来，它是由赛灵思联合创始人Ross Freeman于1984年发明，全球第一款商用FPGA芯片为赛灵思XC4000系列FPGA产品。FPGA芯片特性具有可编程灵活性高、成本较高、开发周期短、功耗较大、并行计算效率高、编程设计难度大等特性

2 FPGA、GPU、ASIC芯片在性能上的对比

2.1灵活性

1) ASIC专用芯片作为协处理器在吞吐量、延迟和功耗三方面具有优势;

2) GPU在峰值性能和内存接口带宽上具有优势，但ASIC和GPU受制于功能的固化，应用范围较为狭窄;

3) FPGA芯片拥有更高的灵活性和更丰富的选择性，通过对FPGA编程，用户可随时改变芯片内部的连接结构，实现任何逻辑功能;

2.2并行性

1)CPU、GPU都属于冯·诺依曼结构，该结构具有软件编程的顺序特性;

2) FPGA是典型的硬件逻辑，每个逻辑单元与周围逻辑单元的连接构造在重编程(烧写)时就已经确定，寄存器和片上内存属于各自的控制逻辑，无需通过指令译码、共享内存来通信，各硬件逻辑可同时并行工作，大幅提升数据处理效率;

2.3产品上市周期

FPGA买来编程后即可直接使用，无需等待三个月至一年的芯片流片周期，为企业争取了产品上市时间;

2.4用量成本

1) ASIC等方案有固定成本;

2) FPGA方案几乎没有。对客户而言，由于FPGA方案无需支付高额的流片成本，也不用承担流片失败风险，对于小批量多批次的专用控制设备，FPGA 方案的成本低于ASIC等方案，具有成本优势。

3 FPGA芯片市场规模和应用场景

FPGA芯片在网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等场景广泛应用，根据Frost&Sullivan 发布的数据显示，FPGA全球市场规模在2020 年约60.8亿美元，年均复合增长率约为8.8%。随着全球新一代通信设备以及人工智能与自动驾驶技术等新兴市场领域需求的不断增长，预计全球FPGA市场规模将从2021年的68.6亿美元增长至2025年的125.8 亿美元，年均复合增长率约为16.4%。中国FPGA市场从2016年的约65.5 亿元增长至2020 年的约150.3 亿元，年均复合增长率约为23.1%。随着国产替代进程的进一步加速，预计到2025年中国FPGA市场规模将达到约332.2亿元。