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产业深度:2019年FPGA芯片产业发展状况年度报告

FPGA作为目前仅有的支持再编程的芯片,应对未来5G时代到来后激增的芯片设计及功能使用需求,FPGA可以避免如ASSP或者ASIC所需要的较长的生产及设计周期,而是直接与FPGA芯片上实现再编程,对硬件进行更改从而满足用户或设计需求。

根据MRFR统计以及预测,在2013年全球FPGA的市场规模在45.63亿美元,至2018年全球FPGA的市场规模缓步增长至63.35亿美元。但随着目前5G时代的进展以及AI的推进速度,MRFR预测FPGA在2025年有望达到约125.21亿美元。

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图表 12:2013-2018年全球FPGA 全球市场规模

图表 61:2019-2025年全球FPGA 全球市场规模预测

核心是AI、大数据、以及云计算,应用下游是汽车、数据中心、和工业。根据HIS以及MRFR的统计以及预测,未来FPGA的市场增量点将会集中在汽车(智能驾驶)、数据中心、以及工业智能自动化上。在2018年,通讯领域所用FPGA占据约40%,消费电子占据23%,为最大的应用下游;根据MRFR预测至2025年时最大的应用领域将是汽车,占比29%,而数据中心以及工业的占比也将直线上升至13%和19%。

FPGA 市场需求广,但是门槛之高在芯片行业里无出其右。IBM、德州仪器、飞利浦、东芝、三星等 60 多家公司先后斥资数十亿美元投入这个行业,但是最终成功的只有位于美国硅谷的两家公司:Xilinx 与 Altera(被Intel 收购)。FPGA行业高速集中,Xilinx以及Altera占据超过70%的全球市场份额,国产化发展空间较大。目前全球2018年FPGA的市场规模约在63亿美元的层次,而Xilinx以及Altera占据了绝大一部分,国产FPGA芯片的身影在国际舞台上较难看见,但同时也意味着此间留给中国进行国产替代化的空间较大。

国产FPGA企业逐步加大FPGA领域的建设。虽然技术壁垒高铸于此细分行业,但是目前中国仍然有约10家企业开始发力,统计了几家关于FPGA研发的几家公司,其FPGA的进展已经成功进入该行业,并且成功出货,供入军方订单。2018年我国FPGA国产供给规模达到0.6亿美元,占国内需求的比重为4.2%,同比增长16.6%。预计到2025年我国FPGA产业市场规模将达到33.36亿美元。占全球规模的比重为26.64%。预计到2025年我国FPGA产业国产化率达到15%,国内供给规模达到5亿美元。

正文目录

1、FPGA 概述... 6

1.1、FPGA发展... 6

1.2、FPGA 特点... 10

1.2、FPGA 发展趋势... 16

1.4、FPGA产业链... 17

1.5、FPGA 发展制约因素... 18

2、全球FPGA产业状况... 19

2.1、全球FPGA 市场规模... 19

2.2、全球FPGA地区分布... 19

2.3、全球FPGA下游分布... 20

2.4、全球FPGA 市场份额... 21

2.5、全球主要FPGA企业状况... 23

2.5.1、Xilinx. 23

2.5.2、莱迪斯半导体... 26

2.5.3、Altera. 27

2.5.4、Actel 28

2.5.5、Omnitek. 28

2.6、产品趋势... 30

3、全球细分应用发展状况... 32

3.1、应用领域... 32

3.2、汽车领域... 33

(1)应用状况... 33

(2)、应用规模... 34

3.3、数据中心领域... 34

(1)、应用状况... 34

(2)、应用规模... 35

3.4、5G通讯领域... 36

(1)、应用状况... 36

(2)、应用规模... 38

4、我国FPGA产业发展... 39

4.1、我国主要FPGA 产品... 39

4.2、我国FPGA产业发展... 41

4.3、我国FPGA产业供需... 43

4.4、2019年我国FPGA产业发展态势... 44

(1)、安路科技发布ELF3 FPGA产品... 44

(2)、复旦微电子拟申请科创板上市... 47

(3)、中国电子成功研发7000万门级FPGA.. 47

(4)、高端FPGA芯片市场需求爆发,华为海思正力求将其国产化... 48

4.5、我国FPGA产业人才匮乏... 49

5、国内 FPGA 公司分析... 52

5.1、复旦微电子... 52

5.2、紫光国微... 55

5.3、智多晶微电子... 60

5.4、高云半导体科技... 63

5.5、成都华微电子科技... 67

5.6、上海安路信息科技... 67

5.7、亿海微电子... 69

6、2019-2025年FPGA应用前景展望... 74

6.1、“5G+AI”带来 FPGA 新增长引擎... 74

6.2、推进工业4.0,FPGA不可或缺... 76

6.3、信息安全,FPGA是核心... 77

6.4、基于FPGA定制计算构建AI系统... 79

7、2019-2025年FPGA产业投资前景... 86

7.1、全球FPGA 市场规模预测... 86

7.2、全球FPGA 市场地区预测... 87

7.3、全球FPGA 市场应用结构预测... 88

7.4、国内FPGA产业市场规模预测... 89

7.5、国内FPGA产业投资机遇展望... 90

7.6、我国FPGA产业投资风险预警... 91

图表目录

图表 1:FPGA 与ASIC、DSP 和SOC 的区别... 7

图表 2:FPGA 基本架构... 8

图表 3:FPGA 芯片... 9

图表 4:FPGA 在深度学习领域应用的重大事件历程... 10

图表 5:FPGA 比ASIC 的设计流程大幅减小... 11

图表 6:FPGA 与 CPU 进行矩阵算法能耗性能对比... 12

图表 7:FPGA 与 CPU 进行矩阵算法性能对比... 12

图表 8:FPGA 与 GPU 性能对比... 13

图表 9:FPGA 与 ASIC、ASSP 的八维度对比... 13

图表 10:Xilinx 16 纳米 FPGA:Virtex、Kintex. 16

图表 11:英特尔 14 纳米 Stratix® 10. 16

图表 12:Xilinx 官网所示芯片进化历程... 17

图表 13:FPGA 供应链... 18

图表 14:2013-2018年全球FPGA 全球市场规模... 19

图表 15:2018 市场按地区分布... 19

图表 16:2018 市场按下游应用分布... 20

图表 17:FPGA 在互联网行业中的应用... 21

图表 18:2017年 FPGA 市占情况... 21

图表 19:2018年FPGA 主要公司市占率... 22

图表 20:2019年赛灵思各部分收入占比... 24

图表 21:赛灵思提供的 FPGA 与 CPU 性能对比优势... 24

图表 22:赛灵思 FPGA 被应用在亚马逊 AWS 中... 24

图表 23:采用 Xilinx FPGA 进行深度学习应用的部分厂商案例... 25

图表 24:微软使用 FPGA 进行 Bing 搜索加速... 27

图表 25:微软 Azure 从 2015 年开始就布局 FPGA 的使用... 28

图表 26:英特尔Stratix 10 GX 10M FPGA. 30

图表 27:三大需求共推 FPGA. 32

图表 28:智能驾驶中 FPGA 的应用区域... 33

图表 29:2017-2018年全球汽车FPGA应用规模... 34

图表 30:数据中心面临的挑战... 35

图表 31:2017-2018年全球汽车FPGA应用规模... 35

图表 32:嵌入式 FPGA(e FPGA)集成在了 5G 基带芯片内... 36

图表 33:4G 基站与 5G 基站分别需要的 FPGA 个数对比(个)... 37

图表 34:4G 基站与 5G 基站的价值量对比... 38

图表 35:2017-2018年全球电子通讯FPGA应用规模... 38

图表 36:国内厂商 FPGA 产品... 39

图表 37:具备 FPGA 芯片中国公司... 42

图表 38:2015-2018年我国FPGA需求规模... 43

图表 39:2015-2018年我国FPGA供给规模... 43

图表 40:2015-2018年我国FPGA产业国产化率... 44

图表 41:复旦微电子发展历程... 52

图表 42:2017 年公司收入分拆... 53

图表 43:FPGA 业务... 54

图表 44:北斗导航业务... 54

图表 45:紫光国微发展历程... 55

图表 46:2011-2018年两大核心业务领域相对变化(单位:亿元)... 56

图表 47:2012-2018年公司集成电路业务结构变化(单位:亿元)... 56

图表 48:Titan 系列芯片... 57

图表 49:Logos 系列芯片... 57

图表 50:软件工具... 58

图表 51:Seagull 1000系列... 61

图表 52:工业机器人、ETHER CAT. 62

图表 53:GW2A 系列... 65

图表 54:GW1N系列... 65

图表 55:安路科技产品... 68

图表 56:安路FPGA器件在数控机床上的应用... 69

图表 57:亿海微电子发展历程... 71

图表 58:亿海微电子测试、设计系统... 73

图表 59:FPGA VS CPU 性能(单位:毫秒)... 75

图表 60:FPGA VS CPU 功耗(单位:焦)... 75

图表 61:FPGA 大幅提升了硬件加速的单位功耗性能... 75

图表 62:动力控制终端系统结构... 77

图表 63:视频终端控制系统结构... 77

图表 64:现有基带解决方案... 78

图表 65:采用FPGA 的解决方案... 78

图表 66:2019-2025年全球FPGA 全球市场规模预测... 87

图表 67:2025年市场按地区分布预测... 87

图表 68:2025年市场按下游应用分布预测... 88

图表 69:2013-2025年下游应用分布趋势变化... 88

图表 70:2019-2025年我国FPGA 全球市场规模预测... 89

图表 71:2019-2025年我国FPGA产业国产化率预测... 89

图表 72:2019-2025年我国FPGA产业国内供给规模... 90

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