相比几十亿出货量，市场规模千亿美元的CPU和GPU，市场规模还未超百亿美元的FPGA并非大众关注的焦点。

不过，在提升国产芯片自主化率的大背景下，与CPU、GPU、DSP共称为国产芯片“四大件”的FPGA对于真正实现芯片国产自主有着基础性作用，已经有中国FPGA公司在设计环节打破了对国外公司的依赖，直接参与FPGA的全球竞争。

FPGA的独特性，让国产FPGA已经在中低端市场可以不被EDA卡脖子。未来五年，国产FPGA在高端市场有望深度突破。当然，软硬件技术挑战以及全球FPGA市场格局的变化都是国产FPGA实现高端和极高端市场突破的挑战。

CPU、GPU、DSP、FPGA这四大类计算芯片中，FPGA更容易实现完全自主可控。这是因为，CPU、GPU、DSP可以归类为ASIC芯片（专用集成电路），全球范围内想要设计这三类芯片的公司难以摆脱EDA（电子设计自动化工具）三巨头和美英IP公司的依赖。

与此不同，FPGA设计流程中用到EDA和IP需要芯片厂商向客户提供，以适应客户的要求。全球几家市占率较高的几家FPGA公司都是向客户提供自家的EDA工具。这就意味着，FPGA的设计更容易摆脱国外EDA和IP公司的限制。

高云半导体总裁宋宁对雷锋网(公众号：雷锋网)表示：“目前，高云是在国产化进程中有实力提供自主研发的独立完备FPGA应用设计体系（IC、IP、EDA融汇结合）的公司，打破并打通了FPGA设计中的关键依赖环节，直接参与FPGA领域的全球竞争 。”

目前，国产FPGA芯片已经广泛应用于消费电子领域，但主打中低端产品。FPGA芯片的重要性能指标之一是查找表（Look-Up-Table，LUT），LUT数量的多少与FPGA的性能呈正相关关系。

国产FPGA起步于消费电子市场，主打的是低端(<10K-LUT级别)和中端 (<100K-LUT级别) 的FPGA芯片，如今正快速涉及通信、汽车市场，主打产品将会从中端 (<100K-LUT级别) 推向高端(从100至500K-LUT级别) 的FPGA芯片。

迈向高端的过程对国内FPGA公司而言并非易事。

全球FPGA市场最近几年发生了重要的变化。自1984年赛灵思（Xilinx）发明FPGA以来，经过多年的整合兼并，FPGA市场呈现了赛灵思和Altera平分秋色，Lattice和Actel（2010年被MicroSemi收购）暗中抢占市场份额的格局。

2015年，intel以167亿美元收购Altera打破了原有的FPGA市场格局。

有意思的是，去年10月，intel的竞争对手AMD也宣布将以350亿美元收购赛灵思，预计交易将于2021年底完成。两大FPGA芯片公司相继被收购是AI、5G和云计算的技术发展趋势下的行业整合，巨头间的整合也改变着全球FPGA市场的格局。

长远利好的竞争格局下，国产FPGA向高端市场迈进的软硬件挑战依然巨大。高端(从100至500K-LUT级别) 和极高端（500K，乃至1M或nM-LUT以上）FPGA芯片，先进工艺非常重要。

赛灵思在28nm工艺节点的代工厂从联华电子转向台积电后，开始领先于Altera。到了20nm，赛灵思进一步拉大与Altera的差距。之后，Altera被intel收购后转向intel的14nm工艺，一定程度影响了其产品进展，而赛灵思则借台积电的16nm工艺进一步扩大优势。

2019年时，两大巨头公司相继发布了全球“最大”FPGA。赛灵思在8月发布的全球最大容量的FPGA基于台积电的16nm工艺，集成350亿个晶体管、900万个系统逻辑单元。三个月后，英特尔宣布推出全球容量最大的FPGA，采用14nm工艺制造，集成了443亿个晶体管，在70 x 74毫米的封装面积内拥有1020万个逻辑单元。

在制程和EDA工具提升的过程中，还会涉及到专利保护的问题。

正在快速发展的5G和AI也是不容忽视的好机遇。

根据Market Research Future（MRFR）的统计，2019年全球 FPGA 市场规模约为69亿美元。MRFR预计，在5G和AI的推动下，2025年全球FPGA市场规模有望达到125亿美元，年复合增长率为10.22%，其中亚太地区是重要的增量市场。

通信作为FPGA的重要应用市场，5G基站以及终端都对FPGA有巨大的需求。雷锋网了解到，目前国产FPGA在5G领域最大的机会在用户端消费电子领域，尤其在各式各样的音、视频转换接口，以及各式各样的通信协议转换接口领域。究其原因还是FPGA芯片可编程，多I/O的特点非常适合各类转换接口的设计。

至于AI，FPGA的机会在于与超强算力的CPU结合，在云端结合大数据进行分析和预测应用，例如人脸识别，声纹识别，身份识别，行为识别等等。“中国拥有全球最大的超级数据库以及与之相关联的大数据类分析、预测的应用场景，所以，国产FPGA在AI领域机会巨大。”宋宁表示。

作为国产FPGA的代表之一，高云会如何抓住5G和AI的机会突破高端市场？

据介绍，高云半导体从一开始就致力建立独立完备FPGA应用设计体系的高度，打造自行开发的FPGA应用设计EDA 工具，以及成体系的FPGA应用软核IP库，在市场需求的变化下，打造具备多样内嵌功能块硬核的低功耗，小型薄片化FPGA IC 产品。同时，推进高端产品的研发。

宋宁说：“高云在5G市场进行了六个方面的产品优化和布局，包括核心电压低至0.95V的低功耗化，间距只有0.4mm的封装小型化，将FPGA内核与多种存储体内核组合的多样化，将特定功能硬核接口内置FPGA的集成化，将MCU硬核内置FPGA的智能化，以及面向各种应用配备各类软核IP的灵活化。”

面向AI市场，高云在2020年推出了适用于AI边缘计算的产品，利用高云的FPGA SoC内嵌MCU，提供快速反应、高效处理定制化数据，性价比高的FPGA，与巨头的超强CPU与FPGA结合的策略形成差异。

在这个过程中，国产FPGA也可以从低端的消费类音频FPGA市场，拓展到中低端工业控制、监控FPGA市场，最终迈向中高端的通信、汽车FPGA市场。

多个市场研究机构预测，2021年到2026年中国FPGA市场规模有望占到全球FPGA市场规模的一半以上，中国将成为FPGA公司的必争之地。不过，国外公司仍旧主导这一市场的竞争，在国产替代的背景下，包括高云在内的国内FPGA公司第一生存级别的竞争对手仍旧是国外公司。

国产FPGA的高端替代机遇与挑战共存。宋宁预计，未来五年，国产FPGA有望在低端和中端市场市场上占主动地位，在高端市场有望深度突破，极高端市场仍任重道远。

2018年，FPGA国产化率仅4%，5年后FPGA的国产化率值得期待。