FPGA(Field Programmable Gate Array)即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是专用集成电路(ASIC)中集成度最高的一种。由输入/输出块、可配备逻辑性块和可编程互联三部分构成，不一样的程序编写信息，能够造成不一样的电源电路作用。
资料来源：公开资料整理(华经产业研究院)
据Gartner公布的资料显示，2019年全世界FPGA市场容量预估为69亿美金，我国FPGA市场容量约占全世界三分之一，约在20亿美金左右，且呈持续增长发展趋势。Gartner还预估，随之人工智能AI和5G获得不断应用推广，FPGA市场容量即将在2025年超过125亿美金，特别是在我国，FPGA销售市场增长速度更加显著。
FPGA市场现状与趋势
FPGA应用广泛，其中通信市场占比超过40%，工业市场占约20%，是最大的两个FPGA目标市场。FPGA是５G、数据中心、人工智能等新兴增量市场的重要硬件计算平台，也是国外领先厂商战略布局的方向。
全球FPGA市场被国外四大巨头Xilinx（赛灵思），Altera（阿尔特拉已被英特尔收购）、Lattice（莱迪思）、Microsemi(美高森美)垄断，“四巨头”手握9，000余项专利技术，牢牢握住行业“制空权”。
从2018年全球市场来看，Xilinx占比为49%，Intel（Altera）占比为32%，Lattice与Microsemi分别占据了全球市场的6%，而国产FPGA仅占据全球市场2%的份额。其实，自FPGA芯片面世以来，全球超过70家企业斥巨资试图进入该领域，包括一些国际半导体巨头在内，最终铩羽而归。
尽管如此，FPGA领域依然有新兴业者出现，例如Achronix Semiconductor、MathStar等。且除了单纯数字逻辑性质的可程序逻辑装置外，混讯、模拟性质的可程序逻辑装置也展露头角，例如Cypress Semiconductor的PSoC(Programmable System-on-Chip)即具有可组态性的混讯电路，或如Actel公司也提出可程序化的混讯芯片：Fusion，或者也有业者提出所谓的现场可程序化模拟数组(Field Programmable Analog Array；FPAA)等，相信这些都能为可程序化芯片带来更多的发展动能。
随着智能化市场需求变化越来越快，定制芯片(SoC asic)项目巨减趋势已不可逆。采用ASIC方案的投资量大幅增加，周期长， 市场风险大幅加大。而相对来说FPGA技术正逐渐在向主流迈进。FPGA 拥有并行计算优势，在高性能、多通道领域可以代替部分ASIC和DSP，FPGA的并行计算在多通道处理方面可以对传统的ASIC方案进行优化。
以5万片流片为临界点，FPGA 在高价值、批量相对较小、多通道计算的专用设备（如雷达、航天飞机、路由器）有取代ASIC的趋势。
FPGA开发周期比ASIC低55%，可以用来快速抢占市场。这也许是Lattice在批量较大的消费电子市场最重要的胜负手。而Intel治下Altera FPGA的终极目标，应该是利用其在高性能低功耗及在深度学习的优势，最终融入CPU技术中，成就异构计算数据中心的明天。
中国FPGA产业瓶颈与突破
2017年中国FPGA市场规模已达到100亿元，得益于AI、5G、云计算等新兴市场的兴起与发展，预计未来10年FPGA市场规模将会持续快速增长。预计到2022年，中国市场规模将超过300亿元，2017-2020六年间年复合增长率超25%。
2017-2022年中国FPGA行业市场规模及增长
资料来源：公开资料整理（华经产业研究院）
面对国内市场的增长，中国本土的FPGA企业只有快马加鞭，才能争取早日实现替代进口，这样方能摆脱受制于人的局面。当前，限制中国FPGA产业发展的瓶颈主要来自技术、人才、资金投入等方面。
在技术方面，Xilinx、Intel、Lattice、Microsemi等厂商拥有共计9000余件专利，占总量60+%，FPGA架构和核心电路、应用方案，基本被国外专利网覆盖，限制初创公司技术发展。
人才方面，全球绝大部分FPGA专业人才，集中在美国四家龙头厂商，其他厂商人才匮乏。因此，FPGA产业发展资金投入巨大。
资金投入方面，芯片需要最先进制造封测工艺、软件开发难度大、IP多而杂，需要众多产品才能支撑市场，一次性投入巨大，研发成本偏高。
据悉，以Xilinx、Altera为例，两家厂商每年研发投入分别为约为5亿美元、4亿美元（Xilinx研发投入占毛利润的22%、占净利润的84%）。国产厂商大多刚刚起步，资金实力薄弱，研发投入严重不足。以紫光同创为例，目前每年研发投入不足0.5亿美元。
尽管国内也有像上海复旦微，紫光同创、京微齐力、高云半导体、上海安路、西安智多晶等FPGA厂商，但是同国外领先厂商相比，国产FPGA厂商不论从产品性能、功耗、功能上都有较大差距。
国产FPGA虽落后但追赶进度较快，继紫光同创开发出中国唯一一款自主产权千万门级高性能FPGA PGT180H以来，上海复旦微电子也发布了新一代自主知识产权亿门级FPGA产品，填补了国内超大规模亿门级FPGA的空白。
上海安路科技副总经理黄志军在近期的演讲中表示，国产FPGA与国际厂商还有很大的水平差距。首先是制造工艺方面，国产厂商目前达到28nm，但国际厂商已达7nm；其次是硬件架构方面，国外厂商已经达到ACAP异构NOC，而国产厂商仍然是传统FPGA整列架构以及单核CP；在软件能力方面，国内目前只有两家具有商用软件全流程技术、其他都需要外购逻辑综合工具；在产品丰富度方面，国产厂商只有3个系列10余款芯片，而国外厂商已经发展到10代，拥有30个系列、数百款芯片；在应用领域方面，国产厂商仅发展到通信设备、工业控制、消费电子的部分领域，而国外厂商已经实现大部分领域通用。
他认为想要拉近与国际厂商的距离，国产厂商需要突破国产FPGA技术瓶颈，突破国产FPGA芯片的技术瓶颈突破国产FPGA的质量瓶颈。以“质量第一”为目标，当中国FPGA产业进入“质量取胜”的时代时，胜利也就来了。
智多晶董事长贾红认为，国产FPGA开始真正地向前发展，并且大有潜力。贾红透露：“智多晶将决战2020年，新一代28nmFPGA芯片规模在200K-300K范围的产品也将应势而出。”
紫光同创在近期展示了基于28nm工艺的自主产权高速Serdes模块，并在现场演示了6.6Gbps Serdes环回测试过程，将国产FPGA产业进程又向前推进了一大步。除了即将上市的28nm产品之外，紫光同创也启动了更先进工艺高端FPGA器件的研发工作。
据高云公司官网介绍，自2017年1月首单批量出货以来，截至2019年3月，高云半导体出货量累计1，500万片。高云半导体目前已成功推出两大家族、4个系列，多达11个型号、50多种封装类型的国产FPGA芯片，全部拥有完全自主知识产权，填补了国内技术空白。
高云研发副总裁王添平认为国内FPGA厂商应该抓住国产替代存量市场，深入5G、AI边缘，消费等新需求，布局全球。同时鼓励公司创新、国际国内专利申请，逐步形成竞争力。
京微齐力已经在中美申请了200余件发明专利，目前量产的8颗FPGA芯片，封装成几十种不同型号的产品，以低成本，低功耗和高性能属性见长，其产品将FPGA与CPU、MCU、Memory、ASIC、AI等多种异构单元集成在同一芯片上，实现了可编程、自重构、易扩展、广适用、多集成、高可靠、强算力、长周期等特点。
京微齐力创始人兼CEO 王海力在近期的采访中表示，“FPGA行业技术门槛非常高、产品可替代性难度大，这是一个需要积累的过程，所幸经过10多年的发展，我们正在逐步缩小与国际的代差。”
他认为，首先从架构设计技术来说，美国已经申请了很多专利来保护他们的底层架构，对于我们来说，如何创新设计更好的架构，并使用自己的专利，是努力的方向之一。第二是产品制造过程中的技术突破，比如在性能和功耗之间取得一个平衡点。第三是FPGA使用过程中需要配套提供给客户的EDA工具的研发。第四是生态环境的建立。
将这四个维度难点糅合在一起，形成一个性价比非常高的产品，还要跟美国公司进行竞争，是京微齐力，也是国产FPGA同行正在努力的方向。
小结
FPGA是典型的投入大，周期长的项目，具备“人才密集型，资本密集型，市场密集型，政策密集型，产业密集型”等特点，市场前景诱人。由于FPGA软件开发难度大，需要最先进的制造封测工艺、IP多且杂，因此中国目前的发展存在滞后。
从信息、产业和国防安全等方面考虑，中国一定会加速FPGA的国产化，政府对国有半导体产业会有一定力度的扶持。复旦微电子的FPGA产品目前和军方取得合作，在国防和航空航天领域已经取得应用，公司将在FPGA国产化这一进程中扮演重要角色。
此外，在AI、LoT、5G快速发展的推动下，中国将有庞大的FPGA增量市场。因此，这是国内FPGA厂商快速切入的时机。
