盒子网作者 | 昨辰
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核心看点：
1、FPGA下游应用场景广泛，需求稳健增长，未来在5G、AI、数据中心、自动驾驶等高算力需求推动下，FPGA芯片市场需求量增长具确定性，据 Frost&Sullivan预计，全球 FPGA 市场规模2025年将有望达到125.8亿美元，16-25年平均CAGR约为 11%；
2、相较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%，高密度亿门级 FPGA 芯片研发企业利润率近 70%，赛灵思近十个季度的毛利率保持在65%以上，高于英伟达和AMD同期毛利率；
3、FPGA进入壁垒较高，需软硬件协同开发：FPGA 专用 EDA 软件技术壁垒高，硬件结构复杂且良率低，使得全球FPGA市场呈双寡头垄断竞争格局，其中，赛灵思市占率常年超一半，与Intel（Altera）合计占80%以上的市场份额，行业马太效应明显；
4、受益于5G、AI、自动驾驶等技术演进以及数据中心的发展推动市场规模扩张，近两年FPGA龙头赛灵思实现营收V型反转，FY22Q2营收、毛利、净利均保持双位数同比增长；
5、5G时代来临，预计5G移动通信基站未来市场建设规模为千万级别，再加上FPGA的定价与片上资源正相关，未来单价有望进一步提高，因此，作为5G基础设施和终端设备的核心零部件，FPGA有望实现量价齐升；
6、由于其灵活性及高速运算能力，FPGA在AI加速卡领域应用广泛，受益于人工智能领域的广阔发展前景，未来应用于AI领域的FPGA 需求量将持续向好；
7、数据中心FPGA主要用于硬件加速，低延迟+高吞吐奠定了FPGA 的核心优势，相比传统的 CPU 方案后，采用FPGA方案处理自定义算法可实现显著的加速效果，从 2016 年开始，微软 Azure、亚马逊 AWS、阿里云的服务器上都开始部署 FPGA 加速器；
8、采用FPGA的异构计算平台，能够处理因传感器数量增多所带来的数据爆炸性增长，缩短将多传感器同步和融合所带来的系统整体响应时间，并提升灵活性和扩展性，实现从边缘传感器到域控制器的可扩展性，同时提供动态重编程能力，降低系统成本与损耗，20年6月中旬，FPGA龙头赛灵思已有约7000万颗汽车芯片用于ADAS中；
9、未来，在5G浪潮推动下，FPGA有望实现量价齐升，同时FPGA龙头赛灵思也将持续受益于AI、数据中心、自动驾驶等FPGA应用市场的需求放量。
作为逻辑芯片的分支之一，FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）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，被称为“万能芯片”。FPGA具备现场可编程性（灵活性高），上市时间短（节省流片周期），成本低于完全定制化的ASIC（节省流片费用），相较通用型产品拥有更大的并行度等优势。
FPGA下游应用场景广泛，需求稳健增长，主要覆盖网络通信（5G）、工业物联网、消费电子、数据中心、汽车电子（自动驾驶）、人工智能（AI）等领域。其中，网络通信、消费电子、汽车电子是其主要应用场景，占比总需求 80%以上。未来在5G、AI、数据中心、自动驾驶等高算力需求推动下，FPGA芯片市场需求量增长具确定性。另外，随着Intel、AMD等公司逐步在高算力场景中将CPU与FPGA结合，加大对异构计算的投入，全球 FPGA市场规模还会进一步打开。据 Frost&Sullivan预计，全球 FPGA 市场规模2025年将有望达到125.8亿美元，16-25年平均CAGR约为 11%。
相较CPU、GPU、ASIC 等产品，FPGA 芯片利润率较高。据悉，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%，高密度亿门级 FPGA 芯片研发企业利润率近 70%。如下图所示，赛灵思近十个季度的毛利率保持在65%以上，高于英伟达和AMD同期毛利率。
FPGA进入壁垒较高，需软硬件协同开发：FPGA 专用 EDA 软件技术壁垒高，硬件结构复杂且良率低，因此全球FPGA市场常年处于双寡头垄断竞争格局，前四大巨头为Xilinx、Intel（Altera）、Lattice和Microchip，CR4≥90%。其中，赛灵思在全球FPGA的市场份额常年在50%以上，Top1集中度仅次于 PC CPU、GPU 市场，与Intel（Altera）合计占80%以上的FPGA市场份额，行业马太效应明显。
FPGA两大重要指标：工艺制程和逻辑门密度
FPGA需求结构目前仍以 28nm以上制程与100K 以下逻辑单元为主。
在工艺制程方面，由于具备较高的性价比和良品率，28-90nm制程的FPGA芯片占据主要地位。而先进制程则具有更低功耗和更高性能，预计28nm以下制程的FPGA芯片将进入快速发展时期。在逻辑门密度方面，目前 100K 以下逻辑单元的 FPGA 芯片需求量最大，其次是100K-500K 逻辑单元部分。
作为赛灵思最大的市场，亚太地区（尤其是中国）对公司的营收有着举足轻重的影响。据Frost&Sullivan，2019 年以销售额计的中国FPGA市场，28-90nm制程，与28nm 以下制程的 FPGA 芯片市占率分别为63.3%和20.9%；100K以下逻辑单元，与100K-500K逻辑单元的FPGA 芯片市占率分别为 38.2%和31.7%。
受益于5G、AI、自动驾驶等技术演进以及数据中心的发展推动市场规模扩张，近两年FPGA龙头赛灵思实现营收V型反转。赛灵思FY22Q2营收同比增22.1%至9.36亿美元；毛利同比增16.7%至6.32亿美元；净利同比增21%至2.35亿美元。
截止22年1月11日收盘，赛灵思21年涨幅为49.84%，22年至今涨幅为-5.43%，跑输同期标普500指数ETF(SPY：-1.1%)、费城半导体指数(SOXX：-2.04%)及纳指100ETF(QQQ：-3.02%)的涨幅。
赛灵思（Xilinx）成立于1984年，并于同年发明现场可编程逻辑门阵列（FPGA），是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商。作为FPGA、可编程SoC及ACAP的发明者，赛灵思致力于为业界提供最灵活的处理器技术，其高度灵活的可编程芯片由一系列先进的软件和工具提供支持，可用于网络通信、汽车电子、消费电子和数据中心等领域。目前，公司满足了全世界对 FPGA产品50%以上的需求。
赛灵思的营收主要源于AIT（航空航天与国防、工业、测试与测量部门），汽车、广播和消费电子，有线和无线以及数据中心四大业务。
通信领域是FPGA应用最广泛的场景
相较于其他类型的芯片，一方面，FPGA的可编程特性（灵活性）高度契合通信协议持续迭代升级的特点；另一方面，FPGA极强的实时处理和并行处理能力，可以有效满足通信领域高速的通信协议处理需求。因此，FPGA 芯片被大量应用在无线通信和有线通信设备中。
5G时代来临，FPGA量价齐升。在数量方面，由于5G无线电的频率更高，要想达到与4G同样的覆盖目标，大约需要4G基站数量的3-4倍（以中国为例，截止20年底，中国移动通信基站总数达931万个，全年净增90万个，其中4G基站总数达575万个），预计未来市场建设规模为千万级别。同时，由于大规模天线整列的高并发处理需求，相比4G单基站，5G单基站FPGA用量将从原来的2-3块提升至4-5块。因此，作为5G基础设施和终端设备的核心零部件，FPGA用量也会随之提升。在单价方面，FPGA主要用于收发器的基带中，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，而由于FPGA的定价与片上资源正相关，未来单价有望进一步提高。FY22Q2，赛灵思有线与无线营收同比增45.6%至2.9亿美元，占总收入的31%。
2019-2028年中国及全球5G基站（无线主设备）投资规模预测（亿元）
