全球FPGA市场预计将从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%。人工智能算力需求的爆发,正在通过异构计算架构的普及,深刻重塑FPGA产业链上下游的协作模式与价值分配:上游先进制程与封装资源向AI倾斜,下游AI推理、通信等场景成为增长主引擎,而AI巨头自研ASIC芯片则与FPGA形成既竞争又互补的格局。

AI异构计算:FPGA从配角到关键加速器

在AI服务器的主流计算架构中,CPU+XPU的异构形式已成为标配。CPU负责读取和准备数据,而GPU、FPGA、ASIC等XPU则作为加速芯片处理大规模并行计算。其中,FPGA凭借硬件可重构、开发周期短、效率高的特性,在AI推断市场潜力巨大

FPGA的中文名称是现场可编程门阵列,用户可通过软件重新配置芯片内部资源来实现不同功能。在人工智能这类迭代升级频繁、技术不确定性较大的领域,FPGA是较为理想的解决方案。目前,探索云服务器+FPGA芯片模式的公司包括阿里云、亚马逊、微软等。FPGA可以处理用户实时计算请求以及小计量大批次的计算,在云端数据中心业务中,有望继GPU之后迎来市场爆发。

产业链重塑:上游产能与下游场景的双重变局

从市场规模看,全球FPGA市场从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%;中国FPGA市场增速更快,预计2021-2025年规模复合增速达17.1%。

在竞争格局上,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%。值得注意的是,国产FPGA厂商已经开始崭露头角,紫光国微、复旦微电和安路科技的合计市占率在2021年超过15%。不过技术实力方面,国产厂商与国际水平仍有差距: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,仅为国际高端产品的25%左右。

下游应用层面,随着大模型逐步成熟并在生产生活中应用,推断类AI芯片占比有望逐步提升。FPGA以其灵活性和可深度优化的特点,在AI推理、5G通信、自动驾驶等新兴需求驱动下持续受益。同时,ASIC凭借高性能、低能耗的特点在AI领域具有较大成长潜力,但与FPGA形成差异化定位——ASIC专用化程度最高,而FPGA更强调灵活性与快速迭代能力。

常见问题

FPGA与GPU在AI算力中的角色有何不同?

GPU通用性强,适合大规模并行计算,是目前唯一可用于AI训练的量产芯片,占据了AI芯片市场主要份额。而FPGA具有开发周期短、可配置性特点,更侧重推断场景,在云端数据中心处理用户实时计算请求以及小计量大批次的计算任务时优势明显。

国产FPGA厂商与国际巨头的差距在哪里?

全球市场由赛灵思和Altera主导,二者合计市占率约87%。国产厂商虽然合计市占率已超过15%,但技术实力仍有差距:工艺制程集中在28nm,落后于国际16nm水平;门级规模仅为国际高端产品的25%左右。不过,在国产化加速推进背景下,中国FPGA厂商有望快速追赶。

为什么说ASIC与FPGA在AI领域是互补关系?

ASIC是为特定用途定制的集成电路,具有高性能、低能耗特点,但受研发成本与研发壁垒限制,目前在AI行业渗透率较低。FPGA则胜在灵活性和开发周期短。随着AI行业成熟,ASIC有望凭借卓越性能成为重要选择,而FPGA在快速迭代阶段仍是理想方案,两者在不同需求场景下各有优势。