FPGA行业研究报告：国产替代（31页）

FPGA 是 5G 基础设施和终端设备的零部件，5G 全球部署持续推进，基站、IoT、 终端设备、边缘计算的 FPGA 用量将显著提升。通信是 FPGA 下游应用场景中规 模最大的分支，根据 MRFR 的数据，FPGA 通信市场规模 2017 年达 23.5 亿美元， 占整体 FPGA 应用市场比例超 40%，2017-2025 年 CAGR 预计 8%。全球 5G 基础 设施建设进程下，FPGA 作为核心零部件，用量也会随之提升，5G 应用中，IoT、 终端设备及边缘计算领域的 FPGA 需求也将增长。未来在通信市场的增长具有确 定性。 相比较 CPU 和 GPU，通信领域 FPGA 在 I/O 、运算速度及延迟上均具有优势。 在 5G 建设初期，FPGA 可以被用于基站天线的收发器中，5G 时代 Massive MIMO 技术让收发通道数从 16T16R 提高到 64T64R 甚至 128T128R，FPGA 可以用于多 通道信号波束成形。目前业界在 FPGA 和 ASIC 方案的选择上具有差异，京信通 信等公司采用更加灵活的 FPGA 方案。

以一个 64 通道毫米波 MIMO 全 DBF 收发器为例，如图收发器分为两部分，左半 部分为中频&基带子系统，包涵 Xilinx 的 Kintex-7 FPGA；右半部分为毫米波收发 器射频前端，包涵中频振荡器及电源管理模组等。每一个基带子板(baseband  daughter board)中都具有一块 Xilinx’s Kintex-7 FPGA，2 个双通道 12-bit ADC，1 个 4 通道 16-bit DAC，2 个 QSFP+光接口用于通用无线接入。 5G 时代，FPGA 面临价提量升。 价提：FPGA 主要用在收发器的基带中，5G 时代由于通道数的增加，计算复杂度 增加，所用 FPGA 的规模将增加，由于 FPGA 的定价与片上资源正相关，未来通 信领域 FPGA 单颗成本也将上升，目前基站收发器中的 FPGA 单价通常在几百 元人民币的范围，未来有望进一步提高。收发器的主要成本和功耗由基带部分贡 献，未来技术复杂度将再次推升收发器成本，进而传导到基站 AAU 价格上升。 量增：5G 带来的出货量提高来源于两方面，1. 通信基站数量提高带动 FPGA 零 部件用量提高。5G 初期基站铺设数量环比提高，另一方面由于 5G 信号衰减较快， 小基站需求量巨大，未来十年有望超 1000 万座，同比 4G 时期增长明显。2. 单基 站 FPGA 用量提高带动 FPGA 通信市场用量整体提高。由于 5G Massive MIMO 的高并发处理需求，单基站 FPGA 用量有望从 4G 时期 2-3 块提高到 5G 时期 4-5 块，将带动 FPGA 整体用量。

应用场景会保持分散的格局，ASIC 在成本上的规模经济限制了 FPGA 应用场景 的集中度，FPGA 不可替代性奠定市场基础。由于 ASIC 具有明显的规模经济， 当单一芯片产品用量极大时（一般为超过 10 万片），使用 ASIC 方案将有成本优 势，因此 FPGA 的应用场景被限制在了用量小、技术不稳定、灵活性需求高的领 域，一旦技术成熟且需求放量，终端厂商就会考虑 ASIC 方案替代 FPGA 方案来 降低成本。但由于 FPGA 在用量小、技术不稳定及灵活性需求高的领域具有不可 替代性，FPGA 的市场基础稳固，未来量的增长主要看新技术带来的新周期。 国产 FPGA 厂商产品下游应用场景更偏重消费电子，未来在通信市场的增长值得 期待。根据 Xilinx 的年报，2019 财年（财年结日为 2019 年 3 月 30 日）其产品终 端应用场景及占比为通信（36%）、工业航空及国防（28%）、数据中心及封测医 疗仿真（20%）、汽车广播及消费电子（15%）。而国产 FPGA 厂商由于产品性能 相对落后，在高端民用领域暂时不具有竞争力，但在 LED 显示、工业等领域出货 量较大。随着国内厂商技术突破，未来在通信市场份额的提高将开启国产 FPGA 厂商增长。