FPGA的上漲空間巨大，“錢”景持續(xù)被看好

2018年全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模突破60億美元，達(dá)到63.35億美元，而隨著AI和5G的加速推進(jìn)，預(yù)計(jì)到2025年，F(xiàn)PGA市場(chǎng)還將持續(xù)增長(zhǎng)至125億美元左右。目前看來，F(xiàn)PGA的上漲空間巨大，“錢”景持續(xù)被看好。

▌FPGA的前世今生

FPGA（Field-ProgrammableGateArray），即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。

它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。

FPGA芯片由輸入/輸出塊、可配置邏輯塊和可編程互聯(lián)三部分組成，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能，因此FPGA的使用非常靈活。

FPGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。它的應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天/國(guó)防、消費(fèi)電子、工業(yè)、電子通訊等。

架構(gòu)方面，F(xiàn)PGA擁有大量的可編程邏輯單元，可以根據(jù)客戶定制來做針對(duì)性的算法設(shè)計(jì)。除此以外，在處理海量數(shù)據(jù)的時(shí)候，F(xiàn)PGA相比于CPU和GPU，獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)在于:FPGA更接近IO。換句話說，F(xiàn)PGA是硬件底層的架構(gòu)。

比如，數(shù)據(jù)采用GPU計(jì)算，它先要進(jìn)入內(nèi)存，并在CPU指令下拷入GPU內(nèi)存，在那邊執(zhí)行結(jié)束后再拷到內(nèi)存被CPU繼續(xù)處理，這過程并沒有時(shí)間優(yōu)勢(shì)。

而使用FPGA的話，數(shù)據(jù)I/O接口進(jìn)入FPGA，在里面解幀后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或預(yù)處理，然后通過PCIE接口送入內(nèi)存讓CPU處理，一些很底層的工作已經(jīng)被FPGA處理完畢了(FPGA扮演協(xié)處理器的角色)，且積累到一定數(shù)量后以DMA形式傳輸?shù)絻?nèi)存，以中斷通知CPU來處理，這樣效率就高得多。

性能方面，雖然FPGA的頻率一般比CPU低，但CPU是通用處理器，做某個(gè)特定運(yùn)算(如信號(hào)處理，圖像處理)可能需要很多個(gè)時(shí)鐘周期，而FPGA可以通過編程重組電路，直接生成專用電路，加上電路并行性，可能做這個(gè)特定運(yùn)算只需要一個(gè)時(shí)鐘周期。

比如一般CPU每次只能處理4到8個(gè)指令，在FPGA上使用數(shù)據(jù)并行的方法可以每次處理256個(gè)或者更多的指令，讓FPGA可以處理比CPU多很多的數(shù)據(jù)量。

舉個(gè)例子，CPU主頻3GHz，F(xiàn)PGA主頻200MHz，若做某個(gè)特定運(yùn)算CPU需要30個(gè)時(shí)鐘周期，F(xiàn)PGA只需一個(gè)，則耗時(shí)情況:CPU:30/3GHz=10ns;FPGA:1/200MHz=5ns。可以看到，F(xiàn)PGA做這個(gè)特定運(yùn)算速度比CPU塊，能幫助加速。

▌FPGA的市場(chǎng)規(guī)模

2013年，全球FPGA的市場(chǎng)規(guī)模在45.63億美元，而到了2018年，這個(gè)數(shù)字增長(zhǎng)到了63.35億美元。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，隨著目前5G時(shí)代的進(jìn)展以及AI的推進(jìn)速度，全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模至2025年有望達(dá)到約125.21億美元。

圖：中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息

FPGA的下游應(yīng)用地區(qū)分布：目前最大的為亞太地區(qū)，占比39.15%，北美占比33.94%，歐洲占比19.42%；而至2025年，亞太地區(qū)的占比將會(huì)繼續(xù)的提高至43.94%，此間原因也主要因?yàn)橄掠螒?yīng)用市場(chǎng)在未來的主要增長(zhǎng)大部分集中在亞太地區(qū)。

圖：中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息

圖：中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息

按照FPGA下游應(yīng)用來分拆FPGA的市場(chǎng)規(guī)模的話，可以看到在2018年而言，通訊領(lǐng)域所用FPGA占據(jù)約40%，消費(fèi)電子占據(jù)23%，為最大的應(yīng)用下游；根據(jù)預(yù)測(cè)至2025年時(shí)最大的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑹瞧?，占?9%，而數(shù)據(jù)中心以及工業(yè)的占比也將直線上升至13%和19%。

圖：中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息

圖：中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息

▌FPGA“錢”景誘人

目前，F(xiàn)PGA的主要產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)商仍然集中在歐美地區(qū)，以Altera(被Intel收購(gòu))，和Xilinx兩家為主。兩家合計(jì)額的市場(chǎng)份額占到72%。

中國(guó)廠商在FPGA這個(gè)細(xì)分領(lǐng)域和國(guó)外巨頭的差距，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比其他領(lǐng)域要大得多，這主要是因?yàn)镕PGA軟件開發(fā)難度大，需要最先進(jìn)的制造封測(cè)工藝、IP多且雜，因此中國(guó)目前的發(fā)展存在嚴(yán)重滯后。

雖然FPGA行業(yè)是一個(gè)高進(jìn)入壁壘領(lǐng)域，但“錢”景卻非常誘人。

尤其在薪資方面，F(xiàn)PGA工程師的待遇在電子行業(yè)屬于偏高水平，基本與通信領(lǐng)域系統(tǒng)工程師待遇相當(dāng)，而那些經(jīng)驗(yàn)豐富的FPGA工程師，簡(jiǎn)直是千金難求。

拿華為FPGA開發(fā)工程師來說，其月薪在18000-35000之間，京信通信的FPGA開發(fā)工程師月薪在12000-24000之間，而中唐測(cè)控的高級(jí)FPGA工程師的月薪大概在11000-22000之間。