日前賽靈思推出最大容量FPGA芯片，阿里達摩院也發(fā)布了關于AI語音的FPGA芯片技術。FPGA芯片有何特別之處？它和當下最熱的5G、AI領域又有何關系呢？
據(jù)媒體報道，全球最大的可編程芯片（FPGA）廠商賽靈思日前正式推出了有史以來最大容量的FPGA芯片——Virtex UltraScale＋ VU19P。
VU19P采用16nm工藝，基于Arm架構，擁有350億顆晶體管，還擁有史以來單顆芯片最高邏輯密度、最大I／O數(shù)量（900萬個系統(tǒng)邏輯單元、2072個用戶I／O接口），用于當前最先進的AI芯片、5G芯片、汽車芯片的仿真與原型設計，2020年秋天上市。
而就在21日，阿里達摩院發(fā)布了一項關于AI語音的FPGA芯片技術——Ouroboros，該技術能將語音生成算法的計算效率提高百倍以上。
那么，F(xiàn)PGA究竟有什么特別之處？它的市場前景如何，又將催生怎樣的投資機會呢？
FPGA是可以先購買再設計的“萬能”芯片
FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列），是在硅片上預先設計實現(xiàn)的具有可編程特性的集成電路，它能夠按照設計人員的需求配置為指定的電路結構，讓客戶不必依賴由芯片制造商設計和制造的ASIC芯片，廣泛應用在原型驗證、通信、汽車電子、工業(yè)控制、航空航天、數(shù)據(jù)中心等領域。
相對于ASIC，F(xiàn)PGA具有3點優(yōu)勢：
（1）靈活性：通過對FPGA編程，F(xiàn)PGA能夠執(zhí)行ASIC能夠執(zhí)行的任何邏輯功能。FPGA的獨特優(yōu)勢在于其靈活性，即隨時可以改變芯片功能，在技術還未成熟的階段，這種特性能夠降低產(chǎn)品的成本與風險，在5G初期這種特性尤為重要。
（2）上市時間：由于FPGA買來編程后既可直接使用，F(xiàn)PGA方案無需等待三個月至一年的芯片流片周期，為企業(yè)爭取了產(chǎn)品上市時間。
（3）成本：FPGA與ASIC主要區(qū)別在后者有固定成本而FPGA方案幾乎沒有，在使用量小的時候，F(xiàn)PGA方案由于無需支付一次性百萬美元的流片成本，同時也不用承擔流片失敗風險，F(xiàn)PGA方案的成本低于ASIC。隨著使用量的增加，F(xiàn)PGA方案在成本上的優(yōu)勢逐漸縮小，超過某一使用量后，ASIC方案由于大量流片產(chǎn)生了規(guī)模經(jīng)濟，在成本上更有優(yōu)勢。
FPGA市場規(guī)模雖小 5G和AI帶來確定性增長
根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)，2018年全球集成電路市場規(guī)模達到4688億美元，同期全球FPGA市場規(guī)模約63億美元，僅占集成電路市場約1．34％。市場雖小，但未來受益于5G基礎設施全球布局及AI技術持續(xù)發(fā)展，F(xiàn)PGA行業(yè)需求量增長具確定性。
5G時代，F(xiàn)PGA市場面臨量價齊升機遇。由于FPGA主要用在收發(fā)器的基帶中，5G時代由于通道數(shù)的增加，計算復雜度增加，所用 FPGA的規(guī)模將增加，由于FPGA的定價與片上資源正相關，未來通信領域FPGA單顆成本也將上升，目前基站收發(fā)器中的FPGA單價通常在幾百元人民幣的范圍，未來有望進一步提高。收發(fā)器的主要成本和功耗由基帶部分貢獻，未來技術復雜度將再次推升收發(fā)器成本，進而傳導到基站AAU價格上升。
5G帶來的FPGA出貨量提高來源于兩方面。一是通信基站數(shù)量提高帶動FPGA零部件用量提高。5G初期基站鋪設數(shù)量環(huán)比提高，另一方面由于5G信號衰減較快，小基站需求量巨大，未來十年有望超1000萬座，同比4G時期增長明顯。二是單基站FPGA用量提高帶動FPGA通信市場用量整體提高。由于5G Massive MIMO的高并發(fā)處理需求，單基站FPGA用量有望從4G時期2－3塊提高到5G時期4－5塊，將帶動FPGA整體用量。
此外，F(xiàn)PGA由于其靈活性及高速運算能力，在AI加速卡領域應用廣泛。根據(jù)Semico Research的數(shù)據(jù)，AI領域FPGA市場規(guī)模2023年有望達52億美元，相比于目前63億美元的FPGA市場，AI領域的應用不可小覷。
國內(nèi)市場：紫光同創(chuàng)為龍頭 領先同行一代
國內(nèi)FPGA市場以紫光同創(chuàng)、上海安路、廣州高云半導體為代表，也正在探索從消費級到通信端的市場機會。國內(nèi)企業(yè)目前工藝技術最高且正在量產(chǎn)的40nm級，并在積極研發(fā)28nm 級產(chǎn)品，整體工藝水平較賽靈思落后約2－3代。
紫光同創(chuàng)（原名同創(chuàng)國芯）是深圳國微電子于2013年12月以貨幣資金1．5億注冊成立的子公司，專業(yè)從事FPGA的研發(fā)和銷售。2017年11 月，為保證紫光同創(chuàng)持續(xù)研發(fā)投入以及加快產(chǎn)品市場化進程，促進其業(yè)務健康發(fā)展，公司控股股東對其進行增資2．51億元，紫光國微持股比例由73％下降至36．5％，不再納入合并報表。
紫光同創(chuàng)擁有國內(nèi)行業(yè)最多的專利技術，最先進的生產(chǎn)工藝，其40nm產(chǎn)品可達2000＋萬門。國內(nèi)同行200萬門左右的55nm和65nm級產(chǎn)品，較紫光的工藝落后1代。新時代證券指出，F(xiàn)PGA方面，紫光國微積極推動Titan、Logos、Compact三個系列產(chǎn)品的應用及產(chǎn)業(yè)化，28nm工藝的新一代FPGA產(chǎn)品的研發(fā)進展順利。受益于國產(chǎn)替代，未來成長空間巨大。
《科創(chuàng)板日報》（上海，季晟）