中国FPGA市场2021-2025年规模复合增速预计达17.1%,显著高于全球市场同期的10.8%,人工智能部署加速正是这一增长的核心引擎之一。AI大模型从训练走向推理落地,带动FPGA在云端推断与边缘推断场景的需求快速释放,叠加国产算力基础设施建设的政策推动,中国FPGA市场正迎来结构性增长机遇。

增速差异背后的需求结构

FPGA(现场可编程门阵列)具备硬件可重构、开发周期短、编程灵活的特点,在人工智能、5G通信这类技术迭代频繁的领域是较为理想的解决方案。全球FPGA市场规模预计从2021年的82.9亿美元增长至2025年的125.2亿美元,年均复合增长率约10.8%;而中国市场规模预计从2021年的175亿元增长至2025年的330亿元,复合增速达17.1%,明显快于全球平均。

增速差距主要源于两股力量的叠加:一是全球共同的AI推理需求扩张,二是中国特有的国产算力基建提速。在AI推断环节,FPGA凭借灵活性和可深度优化的特点,有望继GPU之后在云端数据中心市场迎来增长;在边缘推断场景,FPGA作为低功耗异构芯片,开发周期快、编程灵活,也正被越来越多地采用,例如终端智能安防领域已有厂商采用FPGA方案实现AI硬件加速。

AI部署如何传导至FPGA需求

AI芯片按用途分为训练和推断两类。训练阶段计算规模庞大,目前应用最多的主要是GPU;而推断阶段计算量相对较小,更注重能耗、时延、成本等综合指标,CPU、GPU均可胜任,FPGA与ASIC同样适用。当前大部分大模型仍处于开发阶段,训练芯片需求更大,但随着模型逐步成熟并在生产生活中落地,推断类AI芯片的占比有望逐步提升——这正是FPGA增长的关键时间窗口。

在云端数据中心,FPGA可以处理用户实时计算请求以及小计量大批次的计算,阿里云、亚马逊、微软等云服务商均已探索“云服务器+FPGA芯片”的模式。在中国AI算力规模快速扩张的背景下,FPGA作为CPU+XPU异构计算架构中的重要加速组件,其增量需求与AI基础设施的建设节奏高度相关。

国产厂商的机遇与挑战

从竞争格局看,全球FPGA市场由海外巨头主导,赛灵思和Altera(英特尔)的市占率分别为52%和35%;中国市场同样由这两家主导,但国产厂商已开始崭露头角,紫光国微、复旦微电和安路科技在2021年的合计市占率超过15%。

技术实力上,国产厂商与国际领先水平仍有差距:工艺制程方面,国产厂商先进制程集中在28nm,落后于国际16nm水平;门级规模方面,国产旗舰产品处于200K水平,约为国际高端产品的25%。但在国产化加速推进的背景下,中国FPGA厂商有望快速追赶,在AI边缘推理等差异化场景中寻找切入机会。

常见问题

FPGA在AI芯片中扮演什么角色?

FPGA是AI芯片四大家族(CPU、GPU、FPGA、ASIC)之一,通用性低于CPU和GPU,但运算效率更高。在AI推断环节,FPGA凭借硬件可重构、开发周期短、功耗可控等特性,适合处理实时计算请求和小计量大批次的计算任务,是云侧和边缘侧AI加速的重要方案。

为什么中国FPGA市场增速高于全球?

一方面是全球AI推理需求扩张的共同拉动,另一方面是中国国产算力基础设施建设加速带来的额外增量。政策驱动下,国产FPGA厂商在AI边缘推理等场景的切入机会增多,推动中国市场规模以更快速度扩张。

国产FPGA与国际领先水平的差距在哪里?

主要体现在工艺制程和门级规模两个核心指标上。国产厂商先进制程集中在28nm,国际领先水平为16nm;国产旗舰产品门级规模处于200K水平,约为国际高端产品的四分之一。不过随着国产化进程推进,这一差距正在逐步缩小。