FPGA行业研究报告：国产替代（31页）

行业报告下载 2019年08月05日 09:20 管理员

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。