2022-2023年FPGA芯片行业洞察报告PPT

2022-10-1720XX年汇报人：李肇芬2022-2023年FPGA芯片行业洞察报告目录contens01行业发展概述02行业环境分析03行业现状分析04行业格局及发展趋势“十二五十二五”以来，国家强调集成电路产业作为先导性产业的地位，以来，国家强调集成电路产业作为先导性产业的地位，更加重视芯片科技发展对工业制造转型升级和信息技术发展的推更加重视芯片科技发展对工业制造转型升级和信息技术发展的推动力。国家从市场需求、供给、产业链结构、价值链等层面出发，动力。国家从市场需求、供给、产业链结构、价值链等层面出发，出台多项利好政策出台多项利好政策FPGA芯片设计复杂度持续提高20162016至至20182018年年，全全球球FPGAFPGA研研发发领领域域高高性性能能、高高安安全全性性可可编编程程芯芯片片设设计计项项目目比比重重提提高高，FPGAFPGA设设计计复复杂杂度度日日趋趋提提升升，具具体体可可以以安安全全特特性性设设计计增增加加为为例例；安安全全特特性性需需求求增增加加可可以以安安全全关关键键标标准准、指指南南增增加加为为表表现现。20162016年年及及历历史史FPGAFPGA开开发发项项目目多多基基于于一一个个安安全全关关键键标标准准进进行行，20182018年年及及以以后后，更更多多FPGAFPGA研研发发项项目目以以一一个个或或多多个个安安全全关关键键标标准准、指指南南进进行行开开发发。安安全全保保证证硬硬件件模模块块设设计计多多用用于于加加密密密密钥钥、数数字字权权限限管管理理密密钥钥、密密码码、生生物物识识别别参参考考数数据据等等领领域域。相相对对20162016年年，20182018年年全全球球FPGAFPGA安安全全特特性性模模块块设设计计项项目目占占比比显显著著增增加加（增增幅幅超超5%5%）。安全特性提升增加设计验证需求及验证复杂度。）。安全特性提升增加设计验证需求及验证复杂度。摘要页广泛应用于机器学习强化项目医医学学诊诊断断、工工业业视视觉觉等等领领域域对对机机器器学学习习需需求求增增强强，且且面面临临神神经经网网络络演演化化带带来来的的挑挑战战。相相对对CPUCPU、GPUGPU，FPGAFPGA技技术术更更适适应应非非固固定定、非非标标准准设设计计平平台台，与与机机器器学习融合度加深学习融合度加深第一章 行业发展概述01行业定义FPGA（FieldProgrammableGateArray）芯片基于可编程器件（PAL、GAL）发展而来，是半定制化、可编程的集成电路。赛灵思联合创始人RossFreeman于1984年发明FPGA集成电路结构。全球第一款商用FPGA芯片为赛灵思XC4000系列FPGA产品。FPGA芯片按固定模式处理信号，可执行新型任务（计算任务、通信任务等）。FPGA芯片相对专用集成电路（如ASIC芯片）更具灵活性，相对传统可编程器件可添加更大规模电路数量以实现多元功能。FPGA芯片主要由三部分组成，分别为IOE（inputoutputelement，输入输出单元）、LAB（logicarrayblock，逻辑阵列块，赛灵思定义为可配置逻辑块CLB）以及Interconnect（内部连接线）。FPGA芯片行业定义产业链上游底层算法架构设计企业:FPGA芯片设计对底层算法架构依赖度较低，上游算法供应商对中游FPGA芯片研发制造企业议价能力有限。境外算法架构设计企业包括高通、ARM、谷歌、微软、IBM等。专用软件供应商:FPGA芯片企业需通过EDA等开发辅助软件（quartus、vivado等）完成设计。可提供EDA软件的国际一流企业（如Synopsys）向芯片研发企业收取高昂模块使用费。中国市场可提供EDA产品的企业较少，以芯禾电子、华大九天、博达微科技等为代表，中国EDA企业研发起步较晚，软件产品稳定性、成熟度有待提高。中国FPGA芯片研发企业采购境外EDA软件产品成本高昂，远期有待境内EDA企业消除与境外同类企业差距，为中游芯片企业提供价格友好型EDA产品。晶圆代工厂:当前中国主流晶圆厂约30家，在规格上分别涵盖8英寸晶圆、12英寸晶圆。其中，8英寸晶圆厂相对12英寸晶圆厂数量较多。中国本土12英寸晶圆厂以武汉新芯、中芯国际、紫光等为例，平均月产能约65千片。在中国设立晶圆厂的境外厂商包括Intel、海力士等。中国晶圆厂发展速度较快，如武汉新芯12寸晶圆以平均月产能200千片超过海力士平均月产能160千片。产业链上游FPGA芯片产品可快速切入应用市场，具备不可替代性，现阶段应用场景较为分散。随技术成熟度提升，终端厂商或考虑采用ASIC芯片置换FPGA芯片以降低成本（ASIC量产成本低于FPGA）。相对CPU、GPU、ASIC等产品，FPGA芯片利润率较高。中低密度百万门级、千万门级FPGA芯片研发企业利润率接近50%（可参考iPhone毛利率接近50%的水平）。高密度亿门级FPGA芯片研发企业利润率近70%（可以赛灵思、Intel收购的阿尔特拉为例）。2017年起，中国FPGA迈入发展关键阶段（从反向设计向正向设计全面过度）。本报告期内中美贸易摩擦加剧背景下，完成初期积累的中国FPGA行业中游企业面临较好发展机遇。相对全球集成电路领域超4,600亿美元市场规模，FPGA市场规模较小，存在增量释放空间。产业链上游中国FPGA应用市场以消费电子、通信为主。本土芯片在产品硬件性能等方面落后于境外高端产品，在高端民用市场尚不具备竞争力，但短期在LED显示、工业视觉等领域出货量较高。随中国企业技术突破及5G技术成熟，中国FPGA厂商在通信领域或取得市场份额高增长。2025年后，边缘计算技术及云计算技术在智慧交通网络、超算中心全面铺开，自动驾驶、数据中心领域FPGA应用市场成长速度将超过通信、消费电子市场。2018年，通信、消费电子、汽车三大场景构成全球FPGA芯片总需求规模约80%以上，且市场规模持续扩大。FPGA器件作为5G基站、汽车终端设备、边缘计算设备核心器件，加速效果显著，面临下游市场确定性增量需求。随中游本土企业实力提升，远期国产FPGA芯片产品或以低价优势切入下游市场，降低下游企业采购高端可编程器件成本。第二章 行业环境分析02010203行业政策环境1中国制造2025将集成电路作为将集成电路作为“新一代信息技术产业新一代信息技术产业”，纳入，纳入大力推动突破发展的重点领域，着力提升集成大力推动突破发展的重点领域，着力提升集成电路设计水平，掌握高密度封装及三维微组装电路设计水平，掌握高密度封装及三维微组装技术技术关于软件和集成电路产业企业所得税优惠政策有关问题的通知明确了在集成电路企业的税收优惠资格认定等非明确了在集成电路企业的税收优惠资格认定等非行政许可审批取消后，规定集成电路设计企业行政许可审批取消后，规定集成电路设计企业可享受关于进一步鼓励软件产业和集成电路可享受关于进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展企业所得税政策的通知有关企业所产业发展企业所得税政策的通知有关企业所得税减免政策需要的条件，再次从税收政策上得税减免政策需要的条件，再次从税收政策上支持集成电路设计行业的发展支持集成电路设计行业的发展装备制造业标准化和质量提升规划加快完善集成电路标准体系，推进高密度封装、三维微组装、处理器、高端通信加快完善集成电路标准体系，推进高密度封装、三维微组装、处理器、高端通信网络等领域集成电路重大创新技术标准修订，开展集成电路设计平台、网络等领域集成电路重大创新技术标准修订，开展集成电路设计平台、IPIP核等核等方面的标准研究方面的标准研究国务院国务院质检总局、国家质检总局、国家标准委、工信部标准委、工信部发改委、财政部、工信部发改委、财政部、工信部将集成电路作为“新一代信息技术产业”，纳入大力推动突破发展的重点领域，着力提升集成电路设计水平，掌握高密度封装及三维微组装技术行业政治环境优化产业结构，推进集成电路及专用装备关键核心技术突破和应用提出推动集成电路、第五代移动通信、飞机发动机、新能源汽车、新材料等产业发展，实施重大短板装备专项工程，推进智能制造，发展工业互联网平台，创建“中国制造2025”示范区对实验设备依赖程度低和实验材料耗费少的基础研究、软件开发、集成电路设计等智力密集型项目，提高间接经费比例，500万元以下的部分为不超过30%，500万元至1,000万元的部分为不超过25%，1,000万元以上部分为不超过20%国务院关于落实国务院关于落实“政府政府工作报告工作报告”重点工作部门重点工作部门分工的意见分工的意见关于优化科研管理提升科关于优化科研管理提升科研绩效若干措施的通知研绩效若干措施的通知“十三五十三五”国家信息化国家信息化规划规划国家高新技术产业开发国家高新技术产业开发区区“十三五十三五”发展规划发展规划FPGA芯片行业政策支持十四五规划政府报告国家政策领导讲话国务院发布政策、十四五规划、政府报告、领导讲话等都有对国务院发布政策、十四五规划、政府报告、领导讲话等都有对FPGAFPGA芯片行业做了一些芯片行业做了一些纲领性的指导，合理的解读能够为纲领性的指导，合理的解读能够为FPGAFPGA芯片行业做了好的发展指引。芯片行业做了好的发展指引。行业政策支持FPGA芯片行业社会环境改革开放以来，我国经济不断发展，几度赶超世界各国，一跃而上，成为GDP总量仅次于美国的唯一一个发展中国家。但同时我们也应看到其中的不足之处，最基本的问题便是就业问题，我国人口基数大，在改革开放后，人才的竞争更显得尤为激烈，大学生面对毕业后的就业情况、失业人士一直困扰着我国发展过程中，对于国家来说，促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决；对于个人来说提前做好职业规划、人生规划也是人生发展的重中之重。中国当前的环境下，挑战与危机并存，中国正面临着最好的发展机遇期，在风险中寻求机遇，抓住机遇，不断壮大自己。自改革开放以来，政治体系日趋完善、法治化进程也逐步趋近完美，市场经济体系也在不断蓬勃发展；虽在一些方面上弊端漏洞仍存，但在整体上，我国总体发展稳中向好，宏观环境稳定繁荣，二十一世纪的华夏繁荣美好，对于青年人来说，也是机遇无限的时代。行业社会环境行业社会环境传统FPGA芯片行业市场门槛低、缺乏统 一行业标准，服务过程没有专业的监督等问题影响行业发展。互联网与电 烙铁的结合，缩减中间环节,为用户 提供高性价比的服务。90后、00后等各类人群，逐步成为 FPGA芯片行业的消费主力。行业社会环境第三章 行业发展现状03行业现状随着下游通讯和工业领域需求稳步发展，新兴领域如汽车电子等领域高速扩张，我国FPGA芯片市场规模整体表现为快速增长，数据显示2020年我国FPGA芯片市场规模达150.3亿元，同比2019年增长16%。就趋势而言，随着5G基站和AI领域持续发展，FPGA有望受益持续高增速发展。不同FPGA工艺节点对应不同的主流应用场景，国际第一大FPGA厂商赛灵思将28nm以上制程产品均定义为先进产品，目前国内能够实现28nm工艺节点FPGA量产的公司较少，市场的主要份额仍由赛灵思等行业龙头占领。目前所有国产厂商在国内市场的营收份额占比很少，而复旦微电是国内首家研发出28nmFPGA产品的公司，就市场结构而言，目前FPGA芯片28nm仅在2成以上，仍有较大渗透空间。行业现状应用场景对FPGA芯片存量需求持续提升，5G、人工智能技术发展推动中国FPGA市场扩张，刺激增量需求释放。随下游应用市场拓展，中国FPGA行业市场规模持续提升。2018年，中国范围FPGA市场规模接近140亿元。5G新空口通信技术及机器学习技术发展将进一步刺激中国FPGA市场扩容。2023年，中国FPGA芯片市场规模将接近460亿元。亚太地区市场是FPGA的主要应用市场，占全球市场份额超40%。截至2018年底，中国FPGA市场规模接近140亿元，且随5G通信基础设施铺开而面临较大增量需求空间。北美地区赛灵思、Intel（收购阿尔特拉）保持FPGA市场双寡头垄断格局。中国FPGA市场中，赛灵思份额超过50%，I