FPGA有“萬能晶片”之稱，使用者可根據自身需求，用硬體描述語言對FPGA的硬體電路進行設計，靈活性介於CPU、GPU等通用處理器及ASIC之間，功耗遠小於CPU和GPU。由於FPGA的靈活性，很多使用通用處理器或ASIC難以實現的下層硬體控制操作技術利用FPGA可以很方便地實現，從而為演算法功能實現和最佳化留出更大空間，因此除了傳統的通訊、消費電子、工控等領域廣泛應用，還在資料中心、AI、汽車等領域備受青睞，應用場景越來越豐富。
FPGA的競爭格局呈現出一超一強的競爭格局。賽靈思在該領域的領導地位愈加顯著，市場份額超過50%，大幅領先第二名的英特爾（Altera（31%）），與Lattice、Microchip等中小FPGA公司的優勢也是極其明顯的。
賽靈思和Altera憑藉幾十年的積累，在技術、專利、客戶等方面形成了極高的“護城河”，也阻擋了眾多中小FPGA公司的前進步伐。不過這些中小公司劍走偏鋒，不斷在細分領域挖掘機會，也形成了自己的特色和獨特的競爭力，典型代表就是美國的Achronix。
出道較晚的Achronix靠嵌入式紅遍FPGA
Achronix是一家總部位於加州聖克拉拉、成立於2004年的FPGA公司，在印度設有研發中心，深圳設有分支機構，也是唯一提供高效能和高密度獨立FPGA和嵌入式FPGA解決方案的供應商。
2013年Achronix推出了Speedster22i FPGA系列產品，採用嵌入式系統級IP，用於高效能有線應用。Speedster22i系列是第一個特定於應用程式的FPGA，支援新的、創新的和高效能的可程式設計程式，公司也靠該產品走紅FPGA市場。
Speedcore IP是Achronix推出的嵌入式FPGA IP概念，將FPGA的IP核嵌入在定製的SoC或ASIC中。與獨立的FPGA設計過程不同，嵌入式FPGA（eFPGA）設計者可以選擇客戶應用程式所需的邏輯、DSP和記憶體資源，進一步提高了靈活性，同時還降低了系統成本。另外相比獨立的FPGA，嵌入式FPGA IP還具有低功耗、低延遲和高頻寬的優點：
資料來源：Achronix 嵌入式FPGA IP及應用示意圖，公司官網整理，阿爾法經濟研究
目前公司的eFPGA IP廣泛應用高效能、計算密集型和需要實時處理的應用程式，比如AI、機器學習、5G和汽車等。
2019年Achronix推出了基於臺積電7nm FInFET工藝的Speedster7t系列FPGA產品。在架構方面，Speedster7t採用了遍佈晶片的2D NOC技術，類似於賽靈思的ACAP。在器件核心中，Speedster7t搭配專有的機器學習處理器（MLP），可執行高速算數功能，支援浮點、整數和塊浮點等各種數字格式。
透過2D NOC技術，Speedster7t消除了傳統FPGA使用可程式設計路由和邏輯查表資源在整個FPGA中移動資料流中出現的擁塞和效能瓶頸，可以2GHz的速度將資料從任何高速介面傳輸到FPGA內的核心邏輯陣列，而無需消耗任何FPGA邏輯資源。此外Speedster7t還集成了高頻寬GDDR6介面、400G乙太網、112Gbps SerDes和PCIe5埠等，對高頻寬工作負載進行最佳化，吞吐量和容量等方面均有極佳的表現，消除了與傳統FPGA相關的效能瓶頸。
資料來源：Achronix Speedster7t FPGA結構，公司官網整理，阿爾法經濟研究
按照Achronix的介紹，Speedster7t系列產品完美融合了FPGA可程式設計性與ASIC的佈線結構和計算引擎，創造了“FPGA+”的技術型別。該產品釋出後也憑藉效能、設計靈活性等優勢，走紅FPGA界。
Speedster7t系列釋出至今已經推出了AC7t800等多款產品，最新款AC7t6000在LUT數量、儲存容量、頻寬等方面均有大幅提升：
資料來源：Achronix Speedster7t系列產品，公司官網，阿爾法經濟研究
值得一提的是，Achronix還與BittWare合作開發了VectorPath S7t-VG6加速卡，滿足雲計算、邊緣計算對日益增加的分散式加速需求。截止今年一季度末，公司的Speedcore eFPGA IP出貨量超過千萬個。
資料來源：Achronix VectorPath S7t-VG6加速卡，公開資料整理，阿爾法經濟研究
安路科技VS復旦微，後起之秀與老樹新花的FPGA國產化對比
國內FPGA市場同樣被賽靈思等壟斷。以出貨量統計，2019年賽靈思、Altera佔有國內FPGA市場的55。1%和36%，Lattice佔有5。2%的市場份額，三家市佔率合計達到96。3%，安路科技市佔率僅為0。9%，復旦微還處於其他一欄：
資料來源：全球及中國FPGA競爭格局，國信證券研報，阿爾法經濟研究
復旦微2004年開始進行FPGA的研發，於2018年率先推出28nm製程的億門極FPGA產品，傳輸速度達到13。1Gbps，填補了國產高階FPGA的空白。除了千萬門級和億門級FPGA，復旦微還基於FPGA研發出嵌入式可程式設計器件PSoC晶片，為人臉識別、計算機視覺等新興領域提供價效比更優、可靠性更強的人工智慧PSoC解決方案。
資料來源：復旦微業務，國金證券研報，阿爾法經濟研究
在FPGA領域，復旦微第一是開啟了14/16nm製程的10億門級FPGA的研發，追趕賽靈思和Altera等巨頭；第二是基於高階可程式設計片上系統的器件及系統電路研製基礎，面向AI技術在影片、影象處理領域的應用，結合先進的低功耗處理器技術與深度神經網路演算法，研製用於推斷、邊緣計算、小型化行動式終端的智慧計算晶片，同時研發配套的開發軟體，建立起產品設計、晶片測試和晶片產品可靠性保障平臺。
復旦微的可程式設計片上系統晶片（PSoC）思路與Achronix的嵌入式FPGA IP思路有相似之處，但也有明顯不同。不過兩公司的目的都是突破現有FPGA產品發展瓶頸，大幅提升晶片任務處理效能。
資料來源：復旦微PSoC晶片示意圖，公司招股書，阿爾法經濟研究
筆者認為復旦微與Achronix在FPGA上的最大不同，就是復旦微拿錢買IP，而Achronix則是靠獨有的IP賣錢。招股書顯示，復旦微將投入3600萬元用於IP固定授權費，這筆錢也是不小的數目。
復旦微FPGA有一定特殊性，目前安路科技是國產FPGA發展最好的公司了。2019年以出貨量統計，安路科技是FPGA排名第一的國產供應商。業務上，公司不僅能提供ELF、EAGLE和Phoenix三大系列FPGA晶片，還推出TangDynasty軟體，為客戶提供簡潔高效的應用設計開發環境。
安路科技的營收主要來自網路通訊領域，營收佔比超過60%，這其中神秘的A客戶及其關聯方在2019-2020年分別貢獻了73。2%和55。3%的營收，中興通訊也是公司重要的直銷客戶。不過
受經營環境變化影響，A客戶已暫停向公司下單新訂單，且目前無法準確估計恢復供應的時間
，給公司經營帶來一定不確定性：
資料來源：安陸科技營收構成，公司招股書，阿爾法經濟研究
2018-2020年安路科技FPGA營收為0。27億元、1。21億元和2。80億元，同期復旦微FPGA營收為0。69億元、0。84億元和1。53億元。復旦微FPGA及其他晶片單價為2。43元/顆、2。27元/顆和2。81元/顆，同期安路科技FPGA單價為14。51元/顆、13。78元/顆和13。06元/顆，實際上覆旦微的銷量是高於安路科技的。
與復旦微一樣，安路科技的IP來自Cadence、Hardent等的授權；在募投專案上公司將3。01億元用於現場可程式設計系統級晶片（FPSoC）研發專案：
資料來源：安路科技IP來源及募投專案，公司招股書，阿爾法經濟研究
安路科技的FPSoC是在單晶片上高度集成了CPU、FPGA、儲存介面、IO外設介面甚至AI專用引擎等模組，具有面積小、成本低、片內資訊高速傳輸、資料安全可靠等優勢。
安路科技的FPSoC分低功耗和高效能兩個方向，其中高效能FPSoC是透過整合高效能CPU、快取器、直接儲存器DMA、高效能SerDes/PCIe介面和高速DDR3/DDR4/DDR5介面和乙太網外設介面等功能模組，以高效能和高吞吐量為設計目標，滿足網路通訊、影片處理等領域對FPSoC晶片的需求。
以Achronix和安路科技等為代表的的中小FPGA公司玩起了嵌入式和高整合，賽靈思和Altera也沒閒著。賽靈思的Versal系列號稱業界首款ACAP，即自適應計算加速平臺，集成了CPU、GPU、FPGA、Programmable NoC、DMA、PCIe5和100G乙太網等功能，可實現特定域的自適應架構，為整個應用加速。
資料來源：賽靈思Versal架構示意圖，公司官網，阿爾法經濟研究
目前賽靈思已經推出Prime系列、AI Core系列、Premium系列、AI Edge系列和HBM系列等，滿足不同領域的需求。
從這些FPGA公司發展趨勢來看，基於FPGA的嵌入式系統（SoPC）技術在可程式設計領域日益成熟，賽靈思、Achronix等的發展歷程及安路科技等的發展規劃均揭示了這一趨勢。其次FPGA向著更高效能、更高密度、更高傳輸速率和更低功耗等方向發展，這需要先進製造工藝的支撐。
第三是動態可重構技術，要求對特定結構的FPGA晶片，在一定控制邏輯驅動下，對晶片全部或部分邏輯資源進行高速功能切換，實現硬體時分複用，節省邏輯資源。
從發展路徑來看，安路科技和復旦微看起來更像賽靈思，是摸著賽靈思過FPGA這條河的，Achronix的模式仍然是獨一無二的。
最後筆者提一下基於IP庫的設計方法，主要是隨著FPGA晶片密度越來越高，傳統的設計方法很難滿足設計需要。同時專業的IP公司不斷推出商業化的IP種類，又很好地滿足了FPGA的設計需求。不過目前在FPGA IP領域，國內既缺乏諸如Cadence等此類IP公司，Achronix此類的細分化、專業化的IP公司也尚未出現，IP均存在嚴重依賴。
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