FPGA（FieldProgrammableGateArray，現場可編程邏輯門陣列）是一種可通過重新編程來實現用戶所需邏輯電路的半導體器件。
FPGA 硬件三大指標：制程、門級數及 SERDES 速率，配套 EDA 軟件工具同樣重要。比較 FPGA 產品可以從技術指標入手。從 FPGA 內部結構來看，主要包括：可編程輸入/輸出單元（I/O）、可編程邏輯塊（LC）、 完整的時鐘管理（CMT）、嵌入塊式 RAM（BRAM）、布線資源、內嵌的底層功能單元和專用硬件模塊等。
FPGA在專用ASIC的基礎上發展而來，不但繼承了ASIC的大規模、高集成度、高可靠性等優點，同時克服了一般ASIC設計周期長、投資大、靈活性差等缺點，是復雜數字硬件電路設計的首選。
相對于ASIC，FPGA具有3點優勢：
1、可編輯，更靈活
2、產品上市時間短，節省了 ASIC 流片周期
3、避免一次性工程費用，用量較小時具有成本優勢。
1）靈活性：通過對 FPGA 編程，FPGA 能夠執行 ASIC 能夠執行的任何邏輯功能。FPGA 的獨特優勢在于其靈活性，即隨時可以改變芯片功能，在技術還未成熟的階段，這種特性能夠降低產品的成本與風險，在 5G 初期這種特性尤為重要。
2）上市時間：由于 FPGA 買來編程后既可直接使用，FPGA 方案無需等待三個月至一年的芯片流片周期，為企業爭取了產品上市時間。
3）成本：FPGA 與 ASIC 主要區別在 ASIC 方案有固定成本而 FPGA 方案幾乎沒有，在使用量小的時候，FPGA 方案由于無需支付一次性百萬美元的流片成本，同時也不用承擔流片失敗風險，FPGA 方案的成本低于 ASIC，隨著使用量的增加，FPGA 方案在成本上的優勢逐漸縮小，超過某一使用量后，ASIC 方案由于大量流片產生了規模經濟，在成本上更有優勢。
4）技術趨勢：制程迭代驅動 33 年發展，平臺型產品是未來。
1985 年賽靈思發明 FPGA 以來，其容量提高了一萬倍以上，速度提高了一百倍以上，價格和能耗縮小了一千倍以上。受到先進制程迭代的推動，FPGA 的架構不斷更新。1985 年，Xilinx 公司推出了全球第一款 FPGA 產品 XC2064，采用 2μm 工藝，包含 64 個邏輯模塊和 85,000 個晶體管，門數量不超過 1000 個。對比 2016 年賽靈思發布的 VIRTEX UltraScale，16nm 制程，系統邏輯單元最高達378 萬個。FPGA 制程迭代在提高算力的同時降低了功耗，減小了芯片面積，推動了 FPGA 的性能提升。
未來，在技術趨勢上，制程迭代+平臺產品將是未來產品發展方向。我們仍然看好先進制程帶給 FPGA 的性能提升，同時新的產品形態（平臺型產品）的出現讓FPGA 性能有了進一步提升的可能。
FPGA應用場景多
?民用方面，FPGA在通訊、工業控制、人工智能等方面應用廣泛。
?通信領域，在通訊協議經常變化和升級的情況下，市場很難快速推出成熟的5G的ASIC芯片，得益于可編程的靈活性以及低延時性，FPGA具有獨特優勢。
?工業控制領域，FPGA大量應用在視頻處理、圖像處理、數控機床等領域實現信號控制和運算加速功能。人工智能領域，FPGA會與CPU搭配，把CPU的部分數據運算卸載至FPGA，將部分需要實時處理/加速定制化的計算交由FPGA執行，起到CPU加速卡的作用。
?由于FPGA具有集成度高、設計周期短、投資小、靈活性好的特點，因此在軍工領域的應用也較為廣泛。在彈載方面，FPGA可進行數據的接收和傳遞；
?在機載方面，FPGA可完成數據采集、產生各類信號、計算當前飛機相對本地接收天線的方位和距離、與DSP實時交換數據、上傳報表等功能；
?在軍用門禁控制類方面，可用于人員的指紋識別等工作；此外，FPGA還可以內置加密解密電路，通過對配置數據進行不可逆加密，從而加密、解密數據。
細分板塊需求增長，整體規模持續擴大
從全球市場來看，由于FPGA靈活性高、開發時間短，其應用場景覆蓋工業控制、網絡通信、數據中心等多種類型，市場規模不斷擴大。
未來隨著通信市場的擴張，以及工業控制等領域的持續發力，市場規模有望從2022年的79.4億美元增長到2025年的125.8億美元，3年CAGR為16.58%。
從國內市場來看，FPGA的使用場景可拆分為工業領域、通信、消費電子、數據中心、汽車、人工智能等，市場規模有望從2022年的208.8億元增長到2025年的332.2億元，3年CAGR為16.74%。
從各個細分板塊來看，通信領域是FPGA市場最重要的組成部分。
一方面，FPGA芯片運算速度可以有效滿足通信領域高速的通信協議處理需求；另一方面，在通訊協議暫未規范，ASIC芯片不適合大規模普及的情況下，FPGA芯片又可依靠其高度的靈活性以適應通信協議持續迭代。
現階段，FPGA已經開始在通信行業大規模普及，隨著市場份額的擴大以及FPGA芯片在市場的不斷推廣，未來3年通信領域有望始終占據國內40%以上的市場份額，規模從2022年的86.7億元增長到2025年的140.4億元，3年CAGR為17.43%。
工業領域方面，FPGA芯片廣泛應用于視頻處理、圖像處理、數控機床等領域實現信號控制和運算加速。
受益于工業智能化、無人化的發展，FPGA芯片高效能、高靈活性、設計周期短的特點使其在工業領域得到了廣泛應用。
此外，LED顯示屏控制系統是需要融合計算機控制技術、視頻技術、光電子技術、通信技術等多學科技術，主流的LED顯示屏多以FPGA芯片或FPGA芯片與其他芯片結合，作為主控芯片。
數據中心是FPGA的新興市場，用來在網絡基礎設施上傳遞、加速、展示、計算、存儲數據信息。
相比于CPU，FPGA的體系結構決定其能夠同時提供強大的計算能力和足夠的靈活性；相比于GPU，FPGA具有低延遲及高吞吐的優點；相比于ASIC，FPGA在研發周期、性能、靈活性等方面可以達到出色的平衡。
在云計算大面積應用的背景下，未來數據中心對芯片性能的要求進一步提高，FPGA芯片在數據中心芯片中的價值占比也將提升。
FPGA卡推薦
針對特定領域和應用，光潤通也推出了自己專業的FPGA板卡，以PCIe擴展卡的方式進行部署，兼容國內外各種類型的系統和設備，自主可編程，驅動代碼自主設計且開源，具有FPGA可編程等特點，以適應目標應用的需要。
光潤通GXL-902E-V1.0是基于Xilinx以太網芯片XC7A50T的一款千兆雙光口以太網適配器，支持PCIe x4接口，支持雙SFP光口，預留FPGA編程接口，滿足用戶可根據實際環境進行定制化需求方案，可用于數據中心，安全領域數據采集處理。標準PCI Express全高板，適用于普通服務器、工作站。
作為加速云數據中心的重要組件，FPGA卡已經開始了它在數據中心領域的廣泛使用。除了像微軟、亞馬遜這樣的大型云服務提供商之外，FPGA卡也逐漸開始進入其他類型和規模的數據中心，并在大數據處理、AI、網絡功能加速等領域扮演者重要的角色。
未來的智能硬件必然不是像智能手機一樣的全球通用標準品，而是會根據不同應用場景進行差異化細分。如果在產品設計中引入FPGA，充分借助其可編程的定制化優勢，拓展靈活創新的功能，則有望在智能硬件浪潮中占據先機。
