今年以来，OpenAI推出的GPT4成为了现象级应用，打开了人工智能的更多想象空间，算力成为上半年A股市场最强的主线之一。作为AI算力底座基础的加速GPU是市场重点关注的方向，但是同样可以应用于算力领域的FPGA芯片，市场关注度不高，该领域的国内龙头今年表现比较低迷，但估值并不高。
FPGA在人工智能等领域有广泛的应用场景
(相关资料图)
FPGA是一种集成电路芯片，最大特点是现场可编程性。FPGA于1985年由赛灵思创始人之一Ross Freeman发明，并在现有的可编程器件（如PAL、GAL、CPLD等）的基础上进一步发展而来。
FPGA 主要由可编程I/O单元、可编程逻辑单元、可编程布线资源等组成。作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA可以根据使用者的需求通过配套EDA软件多次重复编程配置以实现特定功能。
FPGA具备灵活性高、上市时间短和应用开发成本低等优势，地位显著提升。
1)灵活性高：FPGA 可以通过编程执行ASIC 能够执行的任何逻辑功能，即随时改变芯片功能，在技术还未成熟的阶段，这种特性能够降低产品的成本与风险。
2)上市时间短：FPGA是专用电路中开发周期最短、应用风险最低的器件之一，对FPGA 编程后即可直接使用，无须经历三个月至一年的芯片流片周期，为企业缩短了产品上市时间。
3)应用开发成本低：相较ASIC 方案，FPGA 方案几乎没有固定成本，在使用量小时采用FPGA 方案无须一次性支付几百万美元的流片成本，同时也不用承担流片失败的风险。
FPGA芯片早期在部分应用场景是ASIC芯片的批量替代品，近年来随微软等头部互联网企业数据中心规模扩大，FPGA芯片应用范围持续扩大。
根据Frost&Sullivan 数据，2022 年全球FPGA 市场规模为79.4 亿美元，2025 年将达到125.8 亿美元，CAGR 为16.6%；2022 年中国FPGA 市场规模为208.8亿元，目前占到全球市场比重约37%，2025 年将达到332.2 亿元，CAGR 为16.7%。
FPGA芯片在下游应用领域非常丰富，包括工业控制、网络通信、消费电子、数据中心、汽车电子、人工智能等领域，其中通信和工业是在中国市场的主要应用领域。
1）通信：根据Frost&Sullivan 数据，2022年FPGA 芯片在中国通信领域的市场规模为86.7亿元，2025年将达到140.4亿元，CAGR为17.4%。
2）工业：根据Frost&Sullivan 数据，2022年FPGA 芯片在中国通信领域的市场规模为65.2亿元，2025年将达到100.8亿元，CAGR为15.6%。
国内FPGA市场以28nm-90nm制程和100K以下逻辑单元容量为主。
1）按制程拆分：目前28nm-90nm 制程区间内的FPGA 芯片由于较高性价比和较高良品率占据了市场的主要地位。根据Frost&Sullivan数据，2019年中国FPGA市场主要以28nm-90nm制程为主，占比为63.3%。随着对更低功耗、更小面积和更高性能的需求增长，28nm 以下制程的FPGA 芯片预计将快速发展。
2）按逻辑单元拆分：目前100K 以下逻辑单元的FPGA 芯片仍是市场需求量最大的部分，其次为100K-500K 逻辑单元部分。根据Frost&Sullivan数据，2019年中国FPGA市场主要以小于100K和100K-500K的逻辑单元容量为主，占比分别为38.2%和31.7%。
赛灵思等巨头垄断，国产替代需求迫切
全球的FPGA市场近乎被三大巨头Xilinx，Intel（Altera），Lattice 垄断，根据中商产业研究院的数据，2021年CR3在全球超过90%；根据Frost&Sullivan数据，2019年海外三大厂商在中国市场份额合计约96%，预计至今外资占比仍较高。这些国外厂商在硬件设计和高端EDA软件设计方面拥有起步较早的先发优势，并通过近9000项专利打造了牢固的知识产权壁垒，形成了强大的产业生态链。
目前国内的FPGA厂商主要有复旦微电、紫光同创、安路科技等厂商，相比之下中国市场的FPGA国产厂商份额较小，国产替代需求紧迫。国内FPGA主要玩家以复旦微电、安路科技和紫光同创为主，最高产品制程均达28nm及以上，主力销售产品集中在更低制程。
复旦微电：最早推出亿门级FPGA，提前卡位28nm赛道
复旦微电拥有千万门级FPGA、亿门级FPGA 及嵌入式可编程器件芯片PSoC 共三大系列数十款产品，具备全流程自主知识产权FPGA 配套EDA 工具ProciseTM。
公司自2004 年开始进行FPGA 的研发，于2016 年发布了采用65nm 工艺制程的千万门级FPGA 产品，于2018年二季度率先发布国内最早研制成功的28nm 工艺制程的亿门级FPGA 产品（SerDes 传输速率达到最高13.1Gbps），于2022年开展十亿门级FPGA研发工作。同时，公司的拥有国内首款推向市场的28nm工艺制程的嵌入式可编程PSoC 产品，是国内领先的可编程器件芯片供应商。
工艺制程、门级规模及SerDes 速率是评价FPGA 产品性能的重要指标。公司FPGA 芯片主要制程为65nm 及28nm 制程，并已开启14/16nm 工艺制程的10 亿门级FPGA 产品的研发；65nm 制程产品门级规模为千万门级，28nm 制程产品门级规模为亿门级；28nm 制程产品最高支持13.1Gbps X 80 通道。在国产厂商中处于领先水平。
公司FPGA及其他产品业务的销售收入从2018年的1.55亿元增长至2022 年的7.81 亿元，2021年、2022年增速分别为109.31%、82.90%，占主营业务比例从10.96%提升至22.25%。
公司FPGA及其他产品业务的均价从2018年的2.43元/颗增长至2022 年的17.05元/颗，增长超7倍以上，2021年、2022年增速分别为140.00%、151.79%。公司FPGA 及其他产品业务的毛利率始终维持在高位，2022年为84.70%，远高于公司其他业务。
根据公司财报，2022年公司研发投入8.86亿元，占营收比例高达25.04%，累计获得发明专利授权221项，众多储备项目保障公司未来收入增长。公司在研项目分别有FPGA、PSoC、智能卡与安全芯片、RFID与存储卡芯片、智能识别设备芯片、EEPROM、Nor Flash等，具体投入金额与研发进度如下图：
复旦微电核心要点拆分
数据来源：公司财报，九方金融研究所
参考资料：
20230518-浙商证券-复旦微电-首次覆盖报告：FPGA领军企业，多业务线持续高景气发展
本报告由研究助理协助资料整理，由投资顾问撰写。投资顾问：黄波（登记编号：A0740620120007）
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