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FPGA：人工智能高算力芯片，龙头强者恒强

娱鱼美人发布于 1月前

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       人工智能技术的蓬勃发展和广泛应用导致对高性能计算能力的需求空前旺盛。
       人工智能芯片作为行业的核心组件其价格也随之攀升成为科技产业的新增长点。
       随着AI模型复杂度的增加和参数量的指数级扩张对计算能力的要求不断提高。
       例如预计在2024年底至2025年发布的GPT-5其参数量将是GPT-3的100倍所需算力为GPT-3的200-400倍。
       由于高性能AI芯片在满足这种日益增长的算力需求方面具有不可替代的作用算力快速增长需求下芯片供给的不确定性有望提升芯片价格提升。

       人工智能芯片主要有CPU、GPU、FPGA及ASIC。
       #人工智能#

       作为加速计算的分支人工智能领域要求低延时性和并行性。
       FPGA在人工智能领域有高处理效率和灵活性的优势。
       与ASIC等其他竞品来看FPGA灵活性更强、系统扩展性较好、并行运算加速表现出色且FPGA产品的开发周期相对较小又能够与CPU搭配起到加速卡的作用。
       #FPGA#


       在相同性能下比GPU的单位能耗低因此FPGA在人工智能领域是更优选择。
       目前CPU+FPGA+AI或者CPU+FPGA+GPU融合架构的PSoC芯片兼具了SOC的灵活性和通用性、FPGA的硬件可编程性和专用AI加速核或GPU的的高效性有极好的能效加成因而逐渐成为主流发展趋势。
       Frost&Sullivan预计全球FPGA市场规模将从2021年的68.6亿美元增长至2025年的125.8亿美元年均复合增长率约为16.4%。

       FPGA行业概览
       FPGA称为现场可编程门阵列基本结构包括可编程输入输出单元和可配置逻辑块等。
       基于其结构用户可根据自身的需求进行重复编程重组电路具有高度实时性和灵活性可以同时进行数据并行和任务并行计算在处理特定应用时有更加明显的效率提升可以实现底层硬件控制操作技术为算法的功能实现和优化留出了更大空间。

       可编程带来的配置灵活性使其能更快地适应市场具有明显的实用性。随着开发者生态的逐渐丰富适用的编程语言增加FPGA运用将会更加广泛。
       FPGA芯片使用功能没有固定用户根据自身需求使用EDA软件对FPGA芯片进行功能配置同时每个FPGA芯片均可实现多次配置来实现不同功能。
       #4月财经新势力#

       FPGA所处半导体行业的位置图示

       FPGA产业链
       FPGA产业链较为复杂FPGA制造商对上下游企业议价能力较强。
       行行查|行业研究数据库
       资料显示FPGA产业包括底层算法设计企业、晶圆代工厂、专用材料及设备供应商等上游企业FPGA芯片制造商、封测厂商等中游企业以及视觉工业厂商、汽车厂商、通信服务供应商、云端数据中心等下游企业。
       整条产业链较为复杂IBM、台积电、Intel、华为、腾讯等国内外知名企业均参与其中。其中产业链中游龙头FPGA企业在全球市场占据垄断地位且对上游软硬件供应商和下游客户企业议价能力较强。

       FPGA行业竞争格局
       目前FPGA市场基本上全部被国外Xilinx、Altera(现并入Intel)、Lattice、Microchip四家占据。
       其中Xilinx和Altera两大公司对FPGA的技术与市场占据绝对垄断地位占据了近90%的市场份额。
       国内研究FPGA芯片的公司有复旦微电、紫光国微和安路科技等。
       复旦微电是高可靠FPGA技术领先率先推出亿门级FPGA和PSoC芯片紫光国微是国内特种集成电路行业领先者产品覆盖500多个品种安路科技是国内民用FPGA龙头。
       国内复旦微电和紫光国微在特种FPGA领域已经陆续突破2xnm及1xnm下游国产化率持续提升。

       另外根据Gartner预测军工、航天特种FPGA市场稳定增长占FPGA市场整体份额维持在15%左右FPGA在航空航天和军事领域的应用越来越多包括飞行控制、传感器接口和图像处理的无人机系统军用雷达射频信号处理等。
       #半导体#

       #芯片#

       #通信#

       #军工#

       另一方面FPGA下游最大应用领域为通信行业占比超过40%龙头厂商在通信领域验证加速持续快速增长。
       随着全球新一代通信设备以及人工智能与自动驾驶技术等新兴市场领域需求的不断增长FPGA应用市场有望迎来高速成长机遇。
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