但在国产芯片自主化的征程上，这颗看似不起眼的芯片却分量十足，时常成为大众讨论的焦点。

  今年，是首款商用现场FPGA诞生 40 周年。当时，它首次引入了可重复编程硬件的理念。通过创造「像软件一样灵活的硬件」，FPGA 的可重编程逻辑彻底改变了半导体设计的面貌。

  首先，与 ASIC 的全定制电路不同，FPGA 属于半定制电路。理论上，如果 FPGA 提供的门电路规模足够大，通过编程能轻松实现任意 ASIC 和 DSP 的逻辑功能。另外，编程可以反复，不像 ASIC 设计后固化不能修改。因此，FPGA 的灵活性也较高。

  其次，ASIC 制造流程包括逻辑实现、布线处理和流片等多个步骤，而 FPGA 无需布线、掩模和定制流片等，芯片开发流程简化。传统的 ASIC 和 SoC 设计周期平均是 14 个月到 24 个月，用 FPGA 进行开发时间能平均降低 55%。全球 FPGA 第一大厂商 Xilinx 认为，更快比更便宜重要，产品晚上市六个月 5 年内将少 33% 的利润，每晚四周等于损失 14% 的市场份额。

  最后，FPGA 属于并行计算，一次可执行多个指令算法。而传统的 ASIC、DSP、CPU 都是串行计算，一次只能处理一个指令集。因此在部分特殊任务中，FPGA 的并行计算效率比串行计算效率更高。

  FPGA 的走红并非单点突破，而是移动通信、人工智能、工业互联网三次技术革命共同作用的结果。

  5G 商用化成为第一个爆发点。5G 网络需要处理的信道数量是 4G 的 10 倍以上，且需支持灵活的带宽调整与多制式兼容。使用 FPGA 实现基站基带处理，可以明显缩短研发周期，并明显降低早期部署成本。

  AI 边缘计算的兴起让 FPGA 再上台阶。云端训练依赖 GPU 的大规模并行计算，但边缘端的实时推理更看重低延迟与低功耗。比如，FPGA 尤其适合在智能摄像头和传感器等物联网设备中进行 AI 推理加速。

  工业数字化转型则打开了长期增长空间。工业机器人、智能传感器等设备需要处理大量非标数据，且对可靠性要求苛刻。FPGA 的抗辐射、宽温特性使其成为工业控制的理想选择。

  FPGA 的市场版图上，美国企业的强势地位早已刻入行业基因。Xilinx 与Altera筑起双头垄断高墙，Lattice 和 Microchip 紧随其后瓜分地盘，四家合计吞下超 90% 的市场蛋糕。

  国内市场中，紫光同创、复旦微电、安路科技三家上市企业构成第一梯队，在赛道上奋力追赶。

  从通信设备到高清视频处理，从数据中心到工业控制，高性能 FPGA 是绕不开的关键节点。它既是能灵活重构的 万能控制器，更是拿捏系统效率、数据吞吐、安全隔离的 咽喉要道。

  然而，从具体 FPGA 产品分类中，中高端市场几乎仍是国际巨头的专属领地，国产方案始终缺少能正面抗衡的 硬核力量。

  工艺制程是区分各代 FPGA 的标准，也是评价 FPGA 首先要考虑的指标。FPGA 作为数字芯片的一种，本身遵循摩尔定律，平均每 2-3 年推出新一代产品。采用更先进的制程能降低功耗、缩小芯片尺寸并降低单片成本，使得新一代 FPGA 性能通常优于上一代。因此，评价 FPGA 首先要考虑其制程。

  逻辑单元数代表 FPGA 的基础容量，是目前评价 FPGA 基础容量的统一指标。FPGA 的最小功能单元被称为基础逻辑单元，包含一个 LUT 和一个寄存器。FPGA 实现可编程的基础是 LUT，本身可实现组合电路，配合寄存器能够实现时序电路，即一个逻辑单元拥有完成所有数字电路功能的能力。所以，逻辑单元数量越多，FPGA 容量越大，能构造的电路就越大型、越复杂。大容量 FPGA 直接体现厂商的技术能力。因为大型 FPGA 的逻辑单元数基本在 1kk 以上，当逻辑单元数超过 1kk 时，需要对包含 LUT、CLB、互联在内的 FPGA 架构进行更改，否则功耗和时延会直接飙高。此外，还需要配套的 EDA 工具设计流程及布局布线算法迭代。目前，全球排名前五名的 FPGA 厂商中，只有 Xilinx 和 Altera 两家有能力持续提供大容量的 FPGA 产品线。

  今年 4 月 Altera 宣布 Agilex7 M 系列 FPGA 正式量产出货。作为业界首款集成高带宽存储器（HBM2E）并支持 DDR5/LPDDR5 技术的高端 FPGA，该产品以 1TB/s 总内存带宽和 380 万（3.8kk）逻辑单元的核心配置，为 AI 推理、5G 通信、8K 视频处理等场景提供颠覆性算力支持。

  在容量方面，中国厂商的低容量 FPGA 技术已发展较为成熟。低容量 FPGA 指逻辑单元在 100k 以下的 FPGA 产品。实际上，大部分低容量 FPGA 的逻辑单元在 10k 以内，主要用在消费电子领域，例如 LED 显示、桥接等，以及部分预留或者功能拓展的场景。目前，本土的低容量 FPGA 制程大多分布在在 55nm、40nm 和 28nm 这三个节点，大部分在 2019 年及之前推出，往往是本土 FPGA 厂商的第一代产品。

  例如，紫光同创的 Logos 系列在 2017 年推出，为 40nm 的低功耗、低成本 FPGA，逻辑单元在 12-102k 之间；安路科技的 55nm 的 Eagle4 在 2016 年推出，逻辑单元 20k，大多数都用在伺服控制、高速图像接口转换的领域；高云半导体的 55nm 的 FPGA 小蜜蜂（LittleBee）在 2016 年推出，是公司第一代产品，逻辑单元数在 1-8k。

  在 28nm 的中低容量市场，中国 FPGA 厂商也已经具备成熟的产品。中容量 FPGA 主要指逻辑单元在 100k-500k 的 FPGA，主要使用在集中在无线通信的空口侧、工业、汽车、A&D 领域，中容量市场不追求最高的性能，性能和功耗同等重要，对成本亦有一定要求。比如紫光同创、安路科技、智多晶均在 2020 年推出了 28nm 的 FPGA 产品，主要对标 Xilinx 的 7 系列产品等。

  一方面，低端市场因门槛较低，企业扎堆竞争导致利润空间被压缩，且难以形成稳定优势。而高端市场凭借高的附加价值成为厂商的「主战场」，以 Altera 为例，其高端 Stratix 系列收入占比超过五成，这种结构性的利润分布，决定了企业若想在行业中占据主导地位，必须在高端领域有所突破。同时，高端产品的技术壁垒能有效阻挡新进入者，为企业构建长期竞争优势提供支撑。

  另一方面，高端 FPGA 是适配新兴起的产业升级的 「刚需」。随着 5G 通信、人工智能、无人驾驶等领域的加快速度进行发展，对芯片的性能、集成度和灵活性提出了更加高的要求。高端 FPGA 采用 20nm 及更先进制程，逻辑单元数突破百万级，集成 CPU、高速接口等异构组件，能满足高频数据处理、复杂场景协同计算等需求，而这些都是低端产品难以企及的。

  国产 FPGA 距离高端市场仍有差距，但国内相关企业已初步迈入这一领域。

  制程层面，当前 FPGA 正加速向 16nm 及更先进节点迁移，技术代差带来的竞争优势愈发明显。国内 FPGA 公司已有 16nm 及以下相关成果落地。易灵思于 2020 年 7 月推出 16nm FPGA 钛金系列，最高逻辑单元数达 176k，成为国产 FPGA 在 16nm 领域的首发产品。紫光国微官网新闻显示，紫光同创已启动 14nm 亿门级高端 FPGA 的研发工作。复旦微电于 2021 年开启 14/16nm 产品研制，2023 年其 1xnm 制程的十亿门级 FPGA 完成小批量试制，进入用户试用阶段，并实现小规模销售。

  500K 以上高容量 FPGA 仍是国产化的难点。复旦微电的 28nm 亿门级 FPGA 为国内首款，含约 700K 逻辑单元，集成 SerDes（最高 13.1Gbps）、DDR4、硬核 ARM 及 AI 加速模块，对标 Xilinx Zynq 系列，应用于通信核心网、医疗设施、车规电子等领域。

  无锡中微忆芯专门干高性能 FPGA 研发，产品有 YX5F200T 等，应用于工业控制和宇航领域；2024 年 16nm FPGA 试产成功，逻辑单元密度达 500K。

  FPGA 的国产化，是一场需要稳步推进的攻坚。作为数字硬件领域的重要一环，它在国产化进程中的分量，并不因市场规模小于 CPU、GPU 而减弱。