電子行業(yè)專題報告：國產(chǎn)FPGA研究分析

總結(jié)總結(jié)低，但運算效率逐步提高。FPGA作為專用集活躍在市場的國產(chǎn)FPGA產(chǎn)品中，多以中低密度產(chǎn)品為主，對于國內(nèi)大部分的中高低密?風(fēng)險提示：半導(dǎo)體周期持續(xù)下行，貿(mào)易摩擦拉長周期下行的時間；行業(yè)競爭環(huán)境加劇；制造過程中核心設(shè)備它是作為專用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制北方華創(chuàng)華大九天微思微紀(jì)ARM芯ysVAGraphics微電晶晶光光賽靈思電電數(shù)據(jù)來源：各公司官網(wǎng)產(chǎn)品列表，方正證券芯片特性編程設(shè)計難度大編程設(shè)計難度大并行計算效率高數(shù)字信號處理/數(shù)學(xué)計算方向深度學(xué)習(xí)方向應(yīng)用市場自動駕駛數(shù)據(jù)中心應(yīng)用市場自動駕駛數(shù)據(jù)中心工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)無線通信景是需要隨時升級的，與FPGA相比，ASIC的靈夠，無法跟上算法的迭代更新。因此選擇FPG自2019年開始來自“推斷”（包括數(shù)據(jù)中心和邊緣端）架構(gòu)無法充分滿足人工智能高性能并行計算的需求，全球FPGA市場規(guī)模：17年67.5億輯技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)(IP)和技術(shù)服務(wù),合計占87%的市場份額；Xilinx（賽靈思）AlteraMicrosemi資料來源：芯智訊，中國產(chǎn)業(yè)信息，方正證券研究所整理2019年全球FPGAXilinx（賽靈思）AlteraMicrosemi資料來源：芯智訊，中國產(chǎn)業(yè)信息，方正證券研究所整理2019年全球FPGA的競爭格局格局產(chǎn)品工藝廣泛的高級集成電路，軟件設(shè)計工具，以及作為預(yù)定義系統(tǒng)級功能的IP核/5G無線，數(shù)據(jù)中心，汽車，無線通信，AI智能，工業(yè)，消費電子，醫(yī)療與科學(xué)等全世界有7500多家客戶，包20.925可編程邏輯器件，帶有軟件工具消費電子，軍事航空，醫(yī)療，無線通信等在世界范圍內(nèi)為14000多個客戶包括百度，艾睿，駿龍，貿(mào)澤，現(xiàn)場可編程系統(tǒng)芯片，復(fù)雜的可編程邏輯器件，可編程混合信號產(chǎn)品，可編程數(shù)字互連器件等高性能高可靠性模擬與射頻器件，混合信號與射頻集成電路，Soc解決方案等消費品市場，通訊、計算汽車、衛(wèi)星、通訊等從上世紀(jì)90年代開始，國產(chǎn)FPGA已經(jīng)經(jīng)歷了從反向設(shè)計走向開始正向設(shè)計的時代。目市場的國產(chǎn)FPGA產(chǎn)品中，多以中低密度產(chǎn)品為主，對于國內(nèi)大部分的中高低構(gòu)都逃不開LUT+布線的概念，具體到產(chǎn)品，各自側(cè)重的技術(shù)、I有針對性。如果從這個角度看來，國產(chǎn)廠商在中高密度FPGA的技術(shù)水平與國際領(lǐng)先廠商相比，紫光國微復(fù)旦微電子高云半導(dǎo)體京微雅格安路科技AGM北京上海廣東北京上海上海紫光國微民用拳頭產(chǎn)品TitanPGT30G已量產(chǎn)，該系列可編程芯片邏輯器件采用完全自主產(chǎn)權(quán)的體系結(jié)構(gòu)和主流先進制造工藝，帶有DDR3和PCIe接口，是國內(nèi)少有的千萬門級FPGA。另外采用了臺灣聯(lián)華UMC代工先進的40nm制程，在國內(nèi)領(lǐng)先。公司目前再次研制出新一代自主知識產(chǎn)權(quán)億門級FPGA產(chǎn)品，其各類指標(biāo)均已達國際同類產(chǎn)品先進水平，填補了國內(nèi)超大規(guī)模億門級FPGA的空白。高云半導(dǎo)體是以國產(chǎn)現(xiàn)場可編程邏輯芯片研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化為核心，產(chǎn)品主要分成晨熙家族和小蜜蜂家族，2016年第一季度有順利推出國內(nèi)首顆55nm嵌入式Flash+SRAM的非易失性采用SoCFPGA的戰(zhàn)略，片上整合了DSP、Memory、MCU等單元的CME-GM7系列，試圖通過整合的優(yōu)勢打破FPGA市場的壁壘。該公司有兩條產(chǎn)品線:1.自身從頭研發(fā)的，面向低端市場的金山系列；2.收購美國Cswitch的產(chǎn)品線，面向高速通信市場。安路當(dāng)前已經(jīng)形成了從小規(guī)模的CPLD到二百萬門FPGA的系列器件，以及一顆已經(jīng)實際應(yīng)用的千萬門級FPGAIP核。EG4是“獵鷹”系列產(chǎn)品，具有低功耗、低成本、高性能等特點。ELF1系列CPLD產(chǎn)品，定位低成本、低功耗、可編程CPLD市場AGM首家得到國內(nèi)商用市場認可的國產(chǎn)FPGA供應(yīng)商，并通過三星供應(yīng)商認證的產(chǎn)品。萊迪思、美高森美FPGA圖示在芯片內(nèi)集成大量的數(shù)字電路基本門電路，存儲器以及互連），PGA的優(yōu)勢FPGA限制因素FPGA限制因素實現(xiàn)同樣邏EQ\*jc3\*hps47\o\al(\s\up14(輯的),本將)EQ\*jc3\*hps47\o\al(\s\up14(G),A)EQ\*jc3\*hps47\o\al(\s\up14(A),SI)EQ\*jc3\*hps47\o\al(\s\up14(成),C)的10倍以上芯片面積比ASIC更大需要采用的專用工具進行HDL編譯，再錄至FPGA中，其技術(shù)門檻非常高ASIC有強大的調(diào)度、管理、協(xié)調(diào)能力。應(yīng)用范圍廣。開發(fā)方便且靈活。更適合執(zhí)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)和幾何計算剛好與包含大量的并行運算的人工智能可以通過硬件編程實現(xiàn)功能；在密集處理和高并發(fā)上能力上占優(yōu)，而且功定制芯片成本最低，功耗低，而且適在大量數(shù)據(jù)處理上沒有GPU專業(yè)，相對運算量低，但功應(yīng)用過程中無法充分發(fā)揮并行計算優(yōu)勢；硬件結(jié)構(gòu)固定不具備可編程性；運行深度學(xué)習(xí)算法能效遠低于基本單元的計算能力有限；速度和功耗相對專用定制芯片（ASIC）仍然存在不小差距；價格較為昂貴。其研發(fā)成本（開模成本）高昂，開發(fā)周期和驗證周期長。數(shù)據(jù)來源：ZONE畫派，賽迪顧問，方正證券研究所數(shù)據(jù)來源：ZONE畫派，賽迪顧問，方正證券研究所應(yīng)用優(yōu)勢：FPGA應(yīng)用優(yōu)勢：FPGA設(shè)計Vs.傳統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)升級利用微控制器、定制ASIC和體積龐大的電線束來引進和控制電子系統(tǒng)，不能滿足汽車升級、性能提升、上系統(tǒng)升級防篡改威脅技術(shù)汽車黑客通過調(diào)整各種汽車電子提升汽車性能，會破壞地區(qū)或國家的防篡改威脅技術(shù)安全性系統(tǒng)入侵會破壞收費服務(wù)產(chǎn)品的授權(quán)機制；共享信息和車內(nèi)通訊使用的增加，也使汽車容易受到黑客攻安全性理想的解決方案之一是將駕駛室內(nèi)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到汽車上，F(xiàn)PGA是可以靈活低成本橋接元件、或用各種定制功能粘合邏輯器件；同時，可采用相同系統(tǒng)為每位汽車如反熔絲FPGA一旦完成，他人便無法讀回其中的設(shè)計內(nèi)容，或者改變?nèi)魏尉幊虪顟B(tài)來調(diào)整功能，更不可能改變重要的引擎控制系統(tǒng)。保護、加密加速器、高級加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）、安全散列算法（SHA）、篡改檢測器、物理不可復(fù)制功能）：成長期（2007-未來5年）：工藝進步降低研發(fā)成本，以及性能得到極大改善，對ASIC形成成熟期（未來5-10年）：高性能FPGA商業(yè)模式趨于成熟，同時新型ASIC對其形成衰退期（之后由于新產(chǎn)品和大量替代品出現(xiàn)，某些廠商產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移資金，導(dǎo)數(shù)據(jù)來源：EE，方正證券研究所整理利用FPGA這個平臺搭建的一個嵌入式系統(tǒng)的底利用FPGA這個平臺搭建的一個嵌入式系統(tǒng)的底推動在深度學(xué)習(xí)中的應(yīng)用向向可編程邏輯器件應(yīng)用市場細分80%70%60%40%20%20142018數(shù)據(jù)來源：ICInsights，方正證券研究所整理萊迪思、美高森美A數(shù)據(jù)來源：方正證券研究所人工智能的定義人工智能的定義達特茅斯會議1956年的達特茅斯會議首次達特茅斯會議1956年的達特茅斯會議首次提出人工智能的定義：使一部機器的反應(yīng)方式像一個人在行人工智能是關(guān)于知識的學(xué)科——怎樣表示知識以及怎樣獲得知識并使用知識的學(xué)人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智人工智能就是研究如何使計算機去做過去只有人才能做的智專注于且只能解決單個特定領(lǐng)域問題的人工智能，存在功能上的局限能夠勝任人類所有工作的人工智能，擁有推理、知識表示、規(guī)劃、學(xué)習(xí)、使用自然語言溝通和整合實現(xiàn)既定目力、智能和社交能力等每一個方面都比最強人類大腦聰明的人工智能，目前尚無從技術(shù)角度探討其特點的可能性人工智能發(fā)展階段人工智能發(fā)展階段當(dāng)前人工智能當(dāng)前人工智能世界處于弱人工智能時代在科學(xué)創(chuàng)造在科學(xué)創(chuàng)造資料來源：《人工智能》（李開復(fù)和王詠剛，201），人工智能的三駕馬車算法、算力和數(shù)據(jù)人工智能的三駕馬車算法、算力和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)算法算法算法算力數(shù)據(jù)AI芯片算力人工智能的發(fā)展高度依賴海量的數(shù)據(jù)，由于大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸性增長態(tài)勢，積累了海量、多維度數(shù)據(jù)，為深度學(xué)習(xí)提供從傳統(tǒng)邏輯到機器學(xué)習(xí)再到深度學(xué)習(xí)，算法的演變極大的提高了人工視頻圖像類：人臉識別、目標(biāo)檢測、圖像生成等聲音語音類：語音識別、語音合成、語音喚醒等文本類：文本分析、語言翻譯、人機對話等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)結(jié)構(gòu)：多層感知機、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法：應(yīng)用需求驅(qū)動理論創(chuàng)新驅(qū)動機器學(xué)習(xí)算法：K近鄰、貝葉斯、決策樹等應(yīng)用需求驅(qū)動理論創(chuàng)新驅(qū)動算法優(yōu)化芯片：效能優(yōu)化，低功耗優(yōu)化，高速優(yōu)化等神經(jīng)形態(tài)芯片：芯片系統(tǒng)級結(jié)構(gòu)：多核、眾核、SIMD、等開發(fā)工具鏈：編譯器、仿真器、優(yōu)化器（量化、裁剪）等高速互聯(lián)：SerDes，光互聯(lián)通信仿生器件（人工突觸，人工神經(jīng)元憶阻器新型計算器件：模擬計算，內(nèi)存計算當(dāng)前的AI技術(shù)是多層面的，貫穿了應(yīng)用、算法機理、芯片、工具鏈、器件、工藝和材料等技術(shù)層一方面，應(yīng)用和算法的快速發(fā)展，尤其是深度學(xué)習(xí)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對AI芯片提出了2-3個數(shù)量級的性能優(yōu)化需求，引發(fā)了近年來AI片研發(fā)的熱潮。另一方面，新型材料、工藝和器件的迅速發(fā)展，例如3D堆疊內(nèi)存，工藝演進等也為AI芯片提供了顯著提升性能和降低功耗的可行性。這兩類技術(shù)進步共未來在激光雷達、無人機、無人駕駛、智能機器人等終端設(shè)備方面對計算能力此作為人工智能的底層計算能力（芯片）存在著大機會。其中，F(xiàn)PGA是可重新AI芯片市場劃分AI基礎(chǔ)資源AI芯片市場劃分AI基礎(chǔ)資源云端終端云端終端FPGA:Intel,XilinxASIC:Google工程學(xué)方法模擬法工程學(xué)方法模擬法IPA/FPGA:賽靈思（深鑒科技）/ASIC:寒武紀(jì)，地平線，華為海思，高通深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練階段深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練階段AI訓(xùn)練過程是指在已有數(shù)據(jù)中學(xué)深度學(xué)習(xí)推斷階段深度學(xué)習(xí)推斷階段Gocgle推斷過程則是指對新的數(shù)據(jù)，GocgleAI計算規(guī)模龐大，涉及到大量訓(xùn)練包括大量的矩陣運算，但相比較訓(xùn)練環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)和復(fù)雜的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，目計算量較少，不僅CPU或GPU可以進行運前應(yīng)用最多的主要還是GPU。算，也可使用FPGA以及ASIC。的要求高，F(xiàn)PGA是低功耗異構(gòu)芯片，開發(fā)智能高性能并行計算的需求，需要FPGA等全球AI市場規(guī)模及預(yù)測（十億美元）4002000201720192021202320252027中國AI芯片市場產(chǎn)品結(jié)構(gòu)預(yù)測（億元）2500201920202021部署；AI與智慧城市建設(shè)協(xié)同發(fā)展以及在AI服過自2019年開始來自“推斷”（包括數(shù)據(jù)中求增長將會逐漸放緩，并趨于停滯。到2021高速度低延遲5G將實現(xiàn)的應(yīng)用：高速度低延遲5G將實現(xiàn)的應(yīng)用：快的移動網(wǎng)絡(luò)快10到20倍。從社交媒體帖子和點播電影到視頻通信和安全監(jiān)控攝像頭，各類視Index預(yù)測，到2020年，移動視頻流量將占所有移動數(shù)據(jù)流量數(shù)據(jù)來源：Qorvo，方正證券研究所整理l大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通常由低成本、低功耗的傳感器和設(shè)備組成，可提供良好的端到端覆蓋l任務(wù)關(guān)鍵型服務(wù)定義的網(wǎng)絡(luò)切片為超可靠低延遲(uRLLC)。除無人駕駛汽車外，任務(wù)關(guān)鍵型使用案例還包括自主公共和大眾交通系統(tǒng)、無人機和其他無人駕駛飛行器、工業(yè)自動化、遠程醫(yī)療更快的服務(wù)和更好的覆蓋。eMBB使用案例為密集城市、農(nóng)村、高流動性環(huán)境以及室內(nèi)環(huán)境提供極高的吞吐量。用戶將能夠在幾秒鐘內(nèi)下載3D視頻等數(shù)千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實應(yīng)用將成為現(xiàn)實。數(shù)據(jù)來源：Qorvo，方正證券研究所整理數(shù)據(jù)來源：lattice官網(wǎng)，方正證券研FPGA作為RRU主芯片，站可以集中放置在中心機房內(nèi)，BBU射頻拉遠單元大多采用專用芯片BBU）：響應(yīng)5G通信RRU產(chǎn)品所需新特性。功能：RRU是無線基站的核心子系統(tǒng)，F(xiàn)PGA高度現(xiàn)場可編程性解決方案的突出優(yōu)勢FPGA加速5G產(chǎn)品上市時間的分立結(jié)構(gòu)加要求可通過FPGA在軟件一、通信信號處理需求的增加對算力提出新要求一、通信信號處理需求的增加對算力提出新要求2019-2028年中國及全球5G基站（無線主設(shè)備）投資規(guī)模預(yù)測（億元）國內(nèi)市場空間全球市場空間0載需求大幅提升，預(yù)計主設(shè)備投資仍有30%增長空間，未來市場空間約6000億。綜合保守預(yù)測5G總投資規(guī)模約為1.1萬億，同口徑下比4G增長40慮收益覆蓋成本的原則，如果數(shù)量較少的話，則不會替換；好的選擇；程度，才會發(fā)生替換，而此時FPGA已經(jīng)在市場上應(yīng)用2-3年了，并且技術(shù)是不斷更新的，又互聯(lián)網(wǎng)FPGA在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域聚焦在五個方面：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信，機器視覺，工業(yè)機器人，邊緣計算，工業(yè)云。這五個方面跨越了從設(shè)備終端，到工業(yè)網(wǎng)關(guān)，到所謂算，再到工業(yè)云計算的多個應(yīng)用場景，F(xiàn)PGA在每個場景所體現(xiàn)的具體價值或許有所差別，但它們有一個共性：對延時敏感，對計算性能要求高。可以預(yù)見，F(xiàn)PGA將成為構(gòu)建工業(yè)互互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)算方面的價值，而FPGA對工業(yè)應(yīng)用的傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)換，I/O擴展，運動控制，人機界面控制，全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺市場規(guī)模（億元）0全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模（億美元）4000數(shù)據(jù)來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，Market互聯(lián)網(wǎng)制智能傳感器控制器控制器控制（機器人）數(shù)據(jù)中心是全球協(xié)作的特定設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，AI芯片或硬件加速芯片在數(shù)據(jù)中心的部微軟腦波項目數(shù)據(jù)中心與終端設(shè)備的良性循環(huán)數(shù)據(jù)中心加速主要途徑比較FPGA與CPU單位功耗性能數(shù)據(jù)來源：賽靈思，方正證券研究所整理全球數(shù)據(jù)中心及機架數(shù)量情況及預(yù)測4954904854804754704544434241402015201620172018E2019E2020E數(shù)據(jù)中心數(shù)量（萬個）機架數(shù)量（萬架）2010年以來，全球數(shù)據(jù)中心平穩(wěn)增長，從2017年開始，伴隨著大型化、集約化的發(fā)展，全球數(shù)據(jù)中心數(shù)量開始縮減。截至2017年底，全球數(shù)據(jù)中心有44.4萬個，預(yù)計2020年將減少至從部署機架來看，單機架功率快速提升，機架數(shù)小幅增長，2017年底全球部署機架數(shù)達到493.3萬架，安裝服務(wù)器超過5500萬臺，預(yù)計2020年機架數(shù)將超過498萬，服務(wù)器超過數(shù)據(jù)流量大增促進IDC需求不斷增加，進而拉動全球IDC投資規(guī)模的大幅上漲，至2017年全球數(shù)據(jù)中心的投資規(guī)模為240億美元，較上年同比增加211.69%。目前，全球IDC行業(yè)的發(fā)展形成了以谷歌、亞馬遜等為代表的IDC發(fā)展布局，推動了全球數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)的發(fā)展。至2017年全球IDC市場在云計算業(yè)務(wù)的帶動下繼續(xù)保持較穩(wěn)定增長，整體市場份額達到534.7億美元，增速為18.3%。預(yù)計2018年全球IDC規(guī)模將維持穩(wěn)定的上升趨勢，規(guī)模約為626億美元。全球IDC市場規(guī)模預(yù)測及同比增長40016%201320142015201620172018E2019E全球IDC市場規(guī)模（億美元）同比增長被賽靈思收購的深鑒的業(yè)務(wù)領(lǐng)域主要集中在安防和大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，這個領(lǐng)在賽靈思開發(fā)者論壇（XDF）上，推出的ACAP采用異構(gòu)計算，不同賽靈思還推出的Alveo是一種用于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的加速卡產(chǎn)品組XilinxAlveo產(chǎn)品智能駕駛KPI需求智能駕駛KPI需求2020s’2030s’谷歌定義自動駕駛?cè)芈?車(谷歌定義自動駕駛?cè)芈?車(Mbps)傳輸時延(ms)程度典型系統(tǒng)傳輸時延(ms)程度典型系統(tǒng)100-駕駛輔100-駕駛輔助部分自動化’自動制動、緊急避險20-1002G/3G/4G’自動制動、緊急避險20-100條件自動化高級自動化/全條件自動化高級自動化/全自動化智能駕駛高度自動化及全自動化駕駛基于無線/有線的安全駕駛V2V,V2I,V2P(V2X)V2V,V2I,V2P(V2X)駕駛員輔助及部分自動化可靠性>99.999%可靠性<可靠性>99.999%可靠性<5~10ms端到端時延保證信息化、在線導(dǎo)航、遠程信息化、在線導(dǎo)航、遠程路邊通信端到端時延保證路邊通信WasFoundedinMunich,September,2016在攝像頭方面，賽靈思通過Zynq7000（在全屏顯示，駕駛員監(jiān)控、拖車影像等領(lǐng)域，還有雙目攝像頭、環(huán)視系統(tǒng)等都可以找到賽靈思的產(chǎn)品應(yīng)用方針對當(dāng)今大部分汽車?yán)走_僅能確定目的距離和方位的局限性，賽靈思也在努力研發(fā)4D成像雷達。4D雷達需要大量使用同步處理流水線，賽靈思可編程架構(gòu)中可實現(xiàn)。同時由于4D雷達能充分感知周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，無人在ADAS激光雷達領(lǐng)域，賽靈思目前占到了90%份額以上。當(dāng)設(shè)計在變的時候，F(xiàn)PGA本身硬件和軟件都在自動駕駛信號處理鏈自動駕駛信號處理鏈預(yù)處理和分處理器系統(tǒng)復(fù)雜性促進賽靈思解決方案普及針對新興汽車市場領(lǐng)域，作為FPGA與SoC器件的領(lǐng)導(dǎo)者，賽靈思擁有顯著優(yōu)勢的高性能、高度靈活應(yīng)變的可深鑒科技CNN解決方案概覽先進架構(gòu)可擴展性全棧SDK先進架構(gòu)可擴展性全棧SDK如今在中國市場，賽靈思的FPGA自動駕駛解決方案已經(jīng)被多家構(gòu)包括專為CNN設(shè)計的ISA，以及功能強大的PE陣列和靈活的數(shù)據(jù)控制流，通用于各類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)且具有擴展性，支持不同尺寸的賽靈自動駕駛電路板會集成兩顆TeslaFSD芯片，執(zhí)行雙神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)每顆芯片有兩個NNP，其中每個NNP有一個96x96個MAC的矩陣，32MBSRAM，工作在2GHz。所以一數(shù)據(jù)來源：eeNews，wikichip,方正證券研究所整理萊迪思、美高森美元）元）格局4242020002000800400404643400布局?jǐn)?shù)量位于全球第一，涉及1875件專利；日本位于不管是從市場角度還是專利角度，F(xiàn)PGA技術(shù)幾乎都被格局格局產(chǎn)品工藝廣泛的高級集成電路，軟件可編程邏輯器件，帶有軟件工具設(shè)計工具，以及作為預(yù)定義的可編程邏輯技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)7nm/16nm/20nm/28nm/10nm/14nm/20nm/28nm/445nm0nm/65nm/90nm/130nm現(xiàn)場可編程系統(tǒng)芯片，復(fù)雜的可編程邏輯器件，可編程混合信號產(chǎn)品，可編程數(shù)字互連器件等高性能高可靠性模擬與射頻器件，混合信號與射頻集成電路，Soc解決方案等5G無線，數(shù)據(jù)中心，汽車，消費品市場，通訊、計算應(yīng)用領(lǐng)域無線通信，AI智能，工業(yè)，消費電子，軍事航空，醫(yī)療，無消費電子，醫(yī)療與科學(xué)等線通信等全世界有60000多家客戶，在世界范圍內(nèi)為14000多個客戶包括百度，艾睿，駿龍，貿(mào)澤，賽靈思賽靈思技術(shù)，通過靈活應(yīng)變的計算技術(shù)實現(xiàn)著行業(yè)的數(shù)據(jù)來源：賽靈思官網(wǎng)，方正證券研究所整理開發(fā)者工具開發(fā)板器件開發(fā)者工具開發(fā)板器件公司產(chǎn)品公司產(chǎn)品系統(tǒng)級模塊(SOM)AI推斷VersalACAP頂層概念圖賽靈思個完全支持軟件編程的異構(gòu)計算平臺，將標(biāo)量引廣泛的應(yīng)用，包括AI推斷、機器視覺、機器視覺賽靈思為單位的比特流的動態(tài)倒換，讓硬件具有軟件ACAP架構(gòu)下推出兩款新產(chǎn)品ACAP架構(gòu)下推出兩款新產(chǎn)品VersalPrime系列VersalPrime系列應(yīng)用于100G到200G的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)與存儲加速、通信測試適用于動態(tài)工作負載的云計算計算引擎的類型異構(gòu)集成三種類型的可編程引擎賽靈思標(biāo)量引擎：對于密集的計算任務(wù)，能夠嵌入實時標(biāo)量引擎：對于密集的計算任務(wù)，能夠嵌入實時結(jié)構(gòu)，在幾毫秒內(nèi)即可完成動態(tài)重新配置。理；集成DSP引擎能夠?qū)崿F(xiàn)浮點運算和復(fù)雜的MAC工作。矢量處理單元:（例如DSP、GPU）在一組更窄的可并行計算函數(shù)集上效率更高，由于存儲器層級結(jié)構(gòu)不靈活，會受時延和效率的影響?？删幊踢壿?（例如FPGA）可以精確地根據(jù)特定的計算功能定制，這使它們在時延關(guān)鍵型實時應(yīng)用、和不規(guī)則數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（、方面表現(xiàn)最佳，但算法的更改傳統(tǒng)上要花幾個小時來編譯，而不是幾分鐘。賽靈思賽靈思測試&測量與仿真 數(shù)據(jù)來源： 數(shù)據(jù)來源：賽靈思軟件堆棧開發(fā)環(huán)境賽靈思軟件堆棧開發(fā)環(huán)境賽靈思不斷擴大的數(shù)據(jù)中心計算生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)用、工具應(yīng)用、工具與社區(qū)云端開發(fā)與部署（FPGA即服務(wù)，F(xiàn)aaS）技術(shù)與系統(tǒng)賽靈思賽靈思賽靈思FY20收入增長（千美元）賽靈思數(shù)據(jù)來源：賽靈思官網(wǎng)，方正證券研究所整理賽靈思賽靈思（TME）收入趨勢提供更大的透明度將達到140億美金，通信、數(shù)據(jù)中心、汽車等賽靈思數(shù)據(jù)中心市場擴張動力AI/ML與傳統(tǒng)工作負載相交，放大了在硬件和軟件級別進行調(diào)整的需要指數(shù)數(shù)據(jù)增長推動了對計算存儲/內(nèi)存的需求通信市場擴張動力爆炸帶寬需求網(wǎng)絡(luò)變得更加智能化移動邊緣計算和電信云工業(yè)市場擴張動力IIoT工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展工業(yè)市場擴張動力全球國防預(yù)算增加現(xiàn)有的防御計劃仍在繼續(xù)汽車市場擴張動力全球?qū)Π踩妥詣踊男枨笸苿恿烁呒夞{駛輔助系統(tǒng)（ADAS）對低延遲，高功效邊緣計算的需求日益增加汽車、廣播和消費類汽車、廣播和消費類加速器卡加速器卡UltraScale+系列UltraScale+系列摩爾定律失效，異構(gòu)計算興起UltraScale系列摩爾定律失效，異構(gòu)計算興起Virtex類FPGA下一時代的計算越來越多地需要異構(gòu)性的系統(tǒng)，不再像以往只需要單一的一個CPU，它還會需要很多的加速技術(shù)，單一的架構(gòu)已經(jīng)無法滿足針對各種不同應(yīng)用進行優(yōu)化的需求。數(shù)據(jù)來源：賽靈思官網(wǎng)，方正證券研究所整理賽靈思賽靈思uz8nma20nuz8nma20nmu16nma7nm新的更大的潛在市場范圍主要是由數(shù)據(jù)中新的更大的潛在市場范圍主要是由數(shù)據(jù)中賽靈思l收購事件2017年7月17日，全2017年7月17日，全l收購動因1.為了更好地應(yīng)對AI時代的挑戰(zhàn)，實現(xiàn)賽靈思在AI時代的三大戰(zhàn)略布局：從終端到云端的推理平臺。 賽靈思賽靈思0基于GoogleNet-V1網(wǎng)絡(luò)，采用深鑒科技剪枝技術(shù)的低時延CNN推斷性能是未采用該技術(shù)的1.3倍。賽靈思賽靈思英特爾英特爾公司成立于1968年，是全球最大的個人計算機零件和CPU制造商，具有52年產(chǎn)英特爾英特爾公司成立于1968年，是全球最大的個人計算機零件和CPU制造商，具有52年產(chǎn)隨著個人電腦普及，英特爾公司成為世界上最大設(shè)計和生算機工業(yè)提供建筑模塊，包括微處理器、芯片組、板卡、系統(tǒng)及軟件等。這些產(chǎn)的組成部分。英特爾公司的具體研究領(lǐng)域包括音頻/視頻信號處理和基于PC的英特爾2014-2019年Intel英特爾2014-2019年Intel營收及同比增速8000070000600005000040000300002000007.28%5.68%-0.92%2018201920142015201620182019英特爾營業(yè)收入（百萬美元）12%10%8%6%4%2%0%-2%2500020000500002014-2019年2014-2019年Intel凈利潤及同比增速20182019201420152016201720182019120%100%80%60%40%20%0%-20%％；％；英特爾l2019年英特爾拓展了?可編程加速卡（英特爾?PAC）和英特爾英特爾爾超級通道互聯(lián)，英特爾傲騰技術(shù)和加速軟件l利用英特爾工程能力并與客戶和合作伙伴合作，在性能，電池壽命，l作為英特爾業(yè)務(wù)的一個重要方面，PSG部門正在加速英特爾平臺的關(guān)鍵運算和提供高度定制化的軟硬件解決方案，并從250020000英特爾英特爾PSG部門收入及同比增速-5%-5%2016201720182019-10%20202020H1PSG占英特爾營收比例大力發(fā)展數(shù)據(jù)中心、人工智能、汽車等領(lǐng)域；繼續(xù)發(fā)掘原有無線、工英特爾2018年4月，英特爾旗下的大力發(fā)展數(shù)據(jù)中心、人工智能、汽車等領(lǐng)域；繼續(xù)發(fā)掘原有無線、工英特爾英特爾FPGA可幫助OEM數(shù)據(jù)廠商大幅度提升性能和速度服務(wù)器集成了英特爾?富士通即將發(fā)布的也采用了英特爾FGPA的?制程--先進的封裝解決方案在三維空間中擴展晶體管密度，將帶來指數(shù)級提升計算密度的能力。?架構(gòu)--通過先進的封裝和系統(tǒng)集成技術(shù)，把多樣化的標(biāo)量、矢量、矩陣和空間計算架構(gòu)組合部署到CPU、GPU、加速器和FPGA芯片中，并通過可擴展的軟件堆棧釋放強大的能力。?內(nèi)存--通過將閃存和傲騰技術(shù)相結(jié)合，可填補內(nèi)存層級中的空白，從而在更靠近硅芯片的地方提供帶寬。?超微互連--提供全面的領(lǐng)先互連產(chǎn)品，實現(xiàn)大規(guī)模的異構(gòu)計算?安全--提供安全技術(shù)，幫助實現(xiàn)端到端的全面提升，并讓安全性成為關(guān)鍵的差異化因素。?軟件—提供英特爾芯片的通用工具集，使得性能指數(shù)級擴展。英特爾將推出全新專門面向5G無線接入和邊緣計算的、基于10nm工藝的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)芯片，研發(fā)代號"SnowRidge";使用多模5GLTE架構(gòu)的IntelXMM5G調(diào)制解調(diào)器支持全部3個毫米波頻段和6GHz以下頻段，將在2019年下半年交付給合作伙伴，并在2020年初l收購動因英特爾l收購事件EQ\*jc3\*hps54\o\al(\s\up16(為),頻)英EQ\*jc3\*hps54\o\al(\s\up16(特爾許多最重要客戶值得信賴的合作伙伴),視覺和AI推理應(yīng)用提供領(lǐng)先的FPGA解決方)EQ\*jc3\*hps54\o\al(\s\up16(共),案)EQ\*jc3\*hps54\o\al(\s\up16(同為英特爾F),，加快現(xiàn)有客)EQ\*jc3\*hps54\o\al(\s\up16(PG),戶)EQ\*jc3\*hps54\o\al(\s\up16(A),的)EQ\*jc3\*hps54\o\al(\s\up16(上),上)EQ\*jc3\*hps54\o\al(\s\up16(的),市)EQ\*jc3\*hps54\o\al(\s\up16(視),速)爾公司宣布收購2.英特爾正在轉(zhuǎn)型，爭奪擴大的300億美元的市場機會，可編程解決方案Omnitek，Omnitek市場估計有80億美元的機會。英特爾的許多云服務(wù)提供商，企業(yè)和嵌入式是優(yōu)化視頻和視覺客戶都在視頻和視覺相關(guān)應(yīng)用中使用FPGA。先供應(yīng)商。OmnitekFPGA客戶的上市時間，并在基于FP英特爾關(guān)于Omnitek使用使用FPGA技術(shù)代替其他技術(shù)有很大的優(yōu)勢：英特爾英特爾常適合機器學(xué)習(xí)應(yīng)用，算法重新配置邏輯和DPU可以配置為CNN，未知算法和創(chuàng)新優(yōu)化英特爾英特爾?與上一代FPGA和SoC相比，功耗降低40%?通過集成節(jié)省電路板空間?使用英特爾?Quartus?Prime軟件提高工作效率并縮短英特爾英特爾能和降低功耗?！碑悩?gòu)3DSiP技術(shù)，將模擬、內(nèi)存、自首款完全由英特爾獨立設(shè)計的FPGAAgilexFPGA首款完全由英特爾獨立設(shè)計的FPGAAgilexFPGA英特爾英特爾萊迪思萊迪思半導(dǎo)體公司于1983年在俄勒岡州成立，1985年在特拉華州重組。提萊迪思萊迪思半導(dǎo)體公司于1983年在俄勒岡州成立，1985年在特拉華州重組。提可編程門陣列（FPGA）、可編程邏輯器件（PLD（FPSC）、復(fù)雜的可編程邏輯器件（CPLD）,可編程混合信號產(chǎn)品（ispPAC?)和可編程數(shù)字互連器件（ispGDX?)。為全球消費，通信，工業(yè)，計算和汽車市場提供低功耗FPGA，視頻ASSPpanasonic人臉識別、關(guān)鍵詞檢測人臉識別、關(guān)鍵詞檢測智能家居、智慧城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編譯器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編譯器19922003萊迪思萊迪思從營收結(jié)構(gòu)看，通信和計算領(lǐng)域、手機和消費電子以及工業(yè)和汽車共占營收的90%以 按應(yīng)用領(lǐng)域劃分的產(chǎn)品營收按地理區(qū)域劃分的產(chǎn)品營收2014至2020年營收（千美元）2014至2020年凈利潤（千美元）萊迪思2014至2020年營收（千美元）2014至2020年凈利潤（千美元）萊迪思 2014年至2020年毛利率和凈利率2014年至2020年研發(fā)費用及其占比800006000040%15%4000010%200005%02014201520162017201820192020研發(fā)費用（千美元）研發(fā)費用收入占比美高森美在業(yè)內(nèi)久負盛名，因為該公司是美國國防軍工FPGA器件頂級供應(yīng)商，每ARMCortex-M3，安全性經(jīng)過驗證美高森美營收近年來呈上升趨勢，主要由微控制器、存儲設(shè)備和科技授權(quán) 2014年至2020年營收（百萬美元）2014年至2020年營收（百萬美元）2014年至2020年毛利率和凈利率2014至2020年扣非后歸母凈利潤（百萬美元）2014至2020年扣非后歸母凈利潤（百萬美元）2014年至2020年研發(fā)費用及其占比900800400018%16%14%12%10%8%6%4%2%0%2014201520162017201820192020研發(fā)費用（百萬美元）研發(fā)費用收入占比萊迪思、美高森美國產(chǎn)FPGA國產(chǎn)FPGA公司概覽()安全與識別芯片；非揮發(fā)存儲器；智能電表芯片；FPGA芯片；件低成本功耗可編程CPLD市國產(chǎn)FPGA國產(chǎn)FPGA公司概覽（二）主要產(chǎn)品公司特點布局領(lǐng)域提供集設(shè)計軟件、IP核、參照設(shè)計、開發(fā)板、定編譯軟件開始，兼容切入現(xiàn)有FPGA軟件的生場技術(shù)門檻：FPGA開發(fā)難度大，需要最先進的制造封測工藝，國內(nèi)低制程與國外相差懸殊，且I替代化市場空間：2018年全球FPGA市場約60億美元，替代化2013-2025年全球FPGA市場規(guī)模（百萬美元）激勵：伴隨政策扶持，中國應(yīng)用領(lǐng)域需求、新興基礎(chǔ)設(shè)施積極展開，同時，國內(nèi)研發(fā)人才2013-2025年全球FPGA市場規(guī)模（百萬美元）40000數(shù)據(jù)來源：MRFR，電子發(fā)燒友，方正證券復(fù)旦微是一家從事超大規(guī)模集成電路的設(shè)計、開發(fā)、測試，并為客電子證照、移動支付、防偽溯源、智能手機、安防監(jiān)控、工業(yè)控制安全識別芯片智能電表芯片非揮發(fā)性存儲器安全識別芯片智能電表芯片非揮發(fā)性存儲器專用模擬電路北斗導(dǎo)航?智能電表專用MCU、低功耗MCU、電力線載波等?EEPROM、SPINORFlash、專用NVM存儲器等?漏電保護器專用電路、電話機通話電路、照明汽摩電子電路等?北斗實時時鐘電路芯片JFM7202等數(shù)據(jù)來源：上海復(fù)旦微公司官網(wǎng)，方正證券研究所整理復(fù)旦微是國內(nèi)FPGA領(lǐng)域技術(shù)較為領(lǐng)先的公司之一，目前已可提供千萬門級FPGA芯片、FPGA芯片以及嵌入式可編程器件（PSoC）共三個系列的產(chǎn)品。復(fù)旦微的億門級FP于28nm工藝制程，采用業(yè)內(nèi)先進的CMOS工藝，是國內(nèi)最早研制成功的億門級FP億門級FPGA系列億門級FPGA系列采用了全新的億門級FPGA創(chuàng)新架構(gòu)，并集成了專用超高速串并轉(zhuǎn)換模塊、高靈活可配置模塊、專用數(shù)字信號處理模塊高速內(nèi)部存儲模塊、可配置時鐘模塊等適用億門FPGA應(yīng)用的模填補國內(nèi)超大規(guī)模億門級FPGA的空白，可滿足我國對國防、航空、航天、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域FPGA器件的迫切需求。主要面向5G通信、視頻圖像處理、工業(yè)控制以及各類消費電子市場等的需求。支持安全性更高的位流加配套開發(fā)EDA軟件PROCISETM全過程自主研發(fā)數(shù)據(jù)來源：上海復(fù)旦微公司官網(wǎng)，方正證券研究所整理可編程PSoC產(chǎn)品，該產(chǎn)品采用28nm工藝制程，內(nèi)嵌大容量自有eFPGA模塊，并配置APU和多個AI加速引擎，可廣泛用于高速通信、信號處理、圖像處理、工業(yè)控制等應(yīng)用領(lǐng)域。億門級芯片產(chǎn)品和PSoC芯片產(chǎn)品的成功研發(fā)加速提升了我國高性能、高性價比可編程器數(shù)據(jù)來源：上海復(fù)旦微公司招股說明書，方正證券研究所整理公司所處集成電路行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈由集成電路設(shè)計、晶圓制造封裝測試等環(huán)節(jié)構(gòu)成晶圓生產(chǎn)線及封裝測試生產(chǎn)線分為兩種經(jīng)營模式：IDM模式和垂直分工模式。上海案，而將晶圓制造、封裝測試環(huán)節(jié)等交由專業(yè)的外協(xié)廠商完成。由于只專注于公司整體業(yè)務(wù)流程IC產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)營模式公司整體業(yè)務(wù)流程只負責(zé)芯片的電路設(shè)計與銷售；將生產(chǎn)、測試、封裝等環(huán)節(jié)外包。資產(chǎn)較輕，初始投資規(guī)模小，創(chuàng)業(yè)難度相對較小；企業(yè)運行費用較低，轉(zhuǎn)型相對靈活。數(shù)據(jù)來源：上海復(fù)旦微公司招股說明書，方正證券研究2018年增長4,361.71萬元，主要系公司在智能電表芯片市場實現(xiàn)了較高收占比看，近五年中國大陸營收占比均在85%以上，有輕微升降；海外營收較2017-2020H1分地區(qū)營收2017-2020H1主營業(yè)務(wù)營收2017-2020H1分地區(qū)營收8642020172018設(shè)計及銷售集成電路（億元20172018設(shè)計及銷售集成電路（億元)集成電路測試服務(wù)（億元）86420201920192020Half其他地區(qū)（億元）中國大陸及香港（億元）數(shù)據(jù)來源：上海復(fù)旦微公司招股說明書，方正證券研究公司研發(fā)費用占營業(yè)收入的比例高于同行業(yè)可比公司均值，主要由于：1）公司作為集成電路研發(fā)都將增加公司的研發(fā)投入；3）公司技術(shù)儲備強，一直以來承接國家各類專項課2017-2020H1公司毛利率情況2017-2020H1研發(fā)費用情況與同行業(yè)可比公司相比，公司注重產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)，憑借公司長期積累的關(guān)鍵良好的性能，獲得高端用戶的認可，取得了較好的品牌溢價，使2017-2020H1公司毛利率情況2017-2020H1研發(fā)費用情況90%80%70%60%50%40%30%20%10%2020Half2017主營業(yè)務(wù)毛利率20182020Half2017主營業(yè)務(wù)毛利率綜合毛利率其他業(yè)務(wù)毛利率綜合毛利率654321020172018研發(fā)費用（億元）2019202020172018研發(fā)費用（億元）占營業(yè)收入的比例數(shù)據(jù)來源：上海復(fù)旦微公司招股說明書，方正證券研45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%公司專注于集成電路芯片設(shè)計開發(fā)業(yè)務(wù)，是國內(nèi)領(lǐng)先的集成電路芯片產(chǎn)品和解智能安全芯片、高穩(wěn)定存儲器芯片、安全自主FPGA、功率半導(dǎo)體器件、超穩(wěn)晶體頻率器件等核心智能安全芯片業(yè)務(wù)特種集成電路業(yè)務(wù)?特種微處理器、特種可編程器件、特種存儲器存儲器芯片業(yè)務(wù)?存儲器芯片業(yè)務(wù)?DRAM存儲器芯片等半導(dǎo)體功率器件業(yè)務(wù)?半導(dǎo)體功率器件業(yè)務(wù)?500V-1200V高壓超結(jié)MOSFET、IGTO、SIC等可重構(gòu)系統(tǒng)芯片業(yè)務(wù)晶體器件業(yè)務(wù)?可重構(gòu)系統(tǒng)芯片業(yè)務(wù)晶體器件業(yè)務(wù)?Titan系列FPGA、Logos系列FPGA等??石英晶體元器件需求的推動下，我國集成電路行業(yè)面臨良好發(fā)展機遇，紫光國微近兩年來發(fā)展勢頭相當(dāng)迅猛，2015至2019營收（億元）2015-2019年歸母凈利潤及增速數(shù)據(jù)來源：紫光國微公司年報，方正證券研研發(fā)經(jīng)驗，承接了多項FPGA領(lǐng)域國家科技重大專項“核高基”課題，擁有近20流先進制造工藝，帶有DDR3和PCIe接口，是國內(nèi)少有的千萬門級FPGA。另外采用了臺灣紫光同創(chuàng)公司成立北京分公司成立中國誕生了第一款自主知識產(chǎn)權(quán)300萬門級Titan系列PGT30G發(fā)布公司正式更名為深圳市紫光同創(chuàng)電子有限公司最具潛質(zhì)獎”被認定為國家高新技術(shù)布；公司通過ISO9001:2015質(zhì)量管理體系認證聯(lián)合國內(nèi)知名的FPGA方電子）共同推出國產(chǎn)入Titan系列是中國第一款國產(chǎn)自主產(chǎn)權(quán)千萬門通信網(wǎng)絡(luò)、信息安全、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)控制等領(lǐng)域。適用領(lǐng)域：產(chǎn)品特性：算術(shù)處理單元（APM）數(shù)據(jù)來源：紫光同創(chuàng)官網(wǎng)，方正證券研究所整理