FPGA芯片可编程特性具备更强灵活性，技术迭代带来容量和性能提升。

　　FPGA芯片在制造完成后功能并未固定，用户可以根据需要将设计的电路通过专用 EDA软件对FPGA芯片进行功能配置，转化为具有特定功能的芯片，且可以多次配 置。FPGA较其他芯片灵活性更强，擅长大规模并行计算且能耗较低。FPGA芯片的并行计算的性能由其容量来提供，高容量的FPGA允许部署更多的处理电路，因而带来了更高的处理性能。技术迭代比如先进工艺、先进封装、基本组成单元LUT的电路优化等带来容量和性能提升金字招牌，诚信至上。FPGA芯片以自身灵活性在各行业里获取市场份额，对产品定义和产品线丰富程度提出高要求。

　　FPGA芯片下游应用广泛，行业保持快速增长。

　　随着数据中心建设，人工智能和自动驾驶等新兴市场的加速发展，FPGA需求将持续增长。根据Gartner预测，2020-2026年全球FPGA市场规模从55.85亿美元增至96.9亿美元，CAGR为9.6%。中国FPGA市场增速领先全球，根据Frost&Sullivan预测，2021-2025年中国FPGA市场规模将从176.8亿元增至332.2亿元，CAGR为17.1%。从下游应用领域来看，通信和工业是FPGA芯片前两大市场，通信市场占比受新技术驱动有望持续提升，汽车为增长最快速的下游市场。

　　‍

　　行业集中度高，中低容量和成熟制程FPGA满足当前市场主流需求。

　　‍

　　FPGA芯片行业集中度高，头部企业占据绝大多数市场份额。根据Gartner数据，2021年AMD、Intel、Lattice和Microchip的市占率分别达51%、29%、7%和6%，前四家美国公司占据全球93%的FPGA市场。国内厂商有望从中低容量和成熟制程起步不断突破，目前国内主要的FPGA厂商有紫光国微（含紫光同创）、复旦微电、安路科技等，2021年占据国内市场16%的份额。

　　1.1 FPGA芯片简介

　　 逻辑器件（数字芯片）可以大致分为标准器件和定制芯片两类，一般越偏向定制，逻辑器件的性能（速度）、集成度（门数）和设计自由度等方面越有优势，但设计、制造相关的开发费用越高，从下单到出货的周转时间也越长。其中，标准器件中有一类逻辑器件被称为可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD），FPGA是PLD的一种，其比以往（狭义）的PLD设计自由度更高，并有近似于门阵列的构造，故被命名为FPGA（ Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）。

　　 FPGA最早由Xilinx于1985年推出首款产品，目前其制造工艺已经达到7nm。

　　图表：FPGA的定位

　　图表：FPGA的发展历程

　　1.2 FPGA芯片原理与组成

　　 FPGA由可编程的逻辑单元（Logic Cell，LC）、和外部进行信号交互的输入输出单元（Input Output Block，IO）、连接前两种元素的开关连线阵列（Switch Box，SB）三个部分构成。

　　 FPGA的逻辑单元通过数据查找表（look-up table，LUT）中存放的二进制数据来实现不同的电路功能。LUT本质上是一种静态随机存取存储器（SRAM），其大小由输入端的信号数量决定，常用的查找表电路是四输入查找表（LUT4）、五输入查找表（LUT5）和六输入查找表（LUT6）。查找表输入端越多，可实现逻辑电路越复杂，因此逻辑容量越大。

　　 由布尔代数理论可知，对于一个n输入的逻辑运算，不论是何种门运算，最多只有2 n种结果，因此若事先将相应结果存放于存储单元，则相当于实现了逻辑电路功能。一般k输入的查找表由2 k个SRAM单元和一个2 k输入的数据选择器组成。查找表的输入就是内存表的地址信号，输出就是该地址所选字的1位数据。k输入的查找表可以实现2 2 k种逻辑函数。FPGA通过烧写文件配置查找表的内容，从而在相同的电路下实现不同的逻辑功能。

　　图表：查找表结构