1.5 FPGA在各领域的应用

目前，全球的FPGA市场基本上被国外Xilinx、Altera（Intel）、Lattice等公司占据。其中，Xilinx和Altera（Intel）两大公司在FPGA技术与市场方面占据绝对垄断地位，占据近90%的市场份额。根据MRFR数据，2019年全球FPGA的市场规模为69.06亿美元，在5G和人工智能的推动下，2025年全球FPGA的市场规模有望达到125亿美元，年复合增长率有望达到10.42%。

FPGA是当今数字系统设计的主要硬件平台，其主要特点就是完全由用户通过软件进行配置和编程，从而完成某种特定的功能，且可以反复擦写。在修改和升级时，不需要改变PCB，只是在计算机上修改和更新程序，使硬件设计工作成为软件开发工作，缩短了系统设计的周期，提高了实现的灵活性，并降低了成本。FPGA凭借其可编程灵活性高、开发周期短、并行计算效率高等特性，在数据链通信、5G移动通信、人工智能等领域得到了广泛应用。

数据链通信、5G移动通信等的应用场景是需要随时升级的。在人工智能市场中，目前来自“训练”的需求最为广泛，但是自2019年以来“推断”（包括数据中心和边缘端）的需求将会持续快速爆发式增长。基于CPU的传统计算架构无法充分满足人工智能高性能并行计算的需求，因为FPGA是低功耗异构芯片，开发周期短，编程灵活，所以人工智能等领域解决方案目前正从软件迁移为“嵌入式软件+FPGA芯片”。

对于国产化FPGA，从整个国家来看，国内有最大的无线通信市场，这个市场是高度垄断的市场，Xilinx、Altera、Lattice、Microchip四大巨头占据了约90%的市场份额，这里存在着技术门槛、专利门槛。Xilinx、Altera（Intel）这两家公司在几十年的发展中通过不停的收购，做了很多的并购动作，不停地积累，所以现在对新的公司来说进入门槛非常高。我国也有FPGA国产化立项，也有一些厂家在FPGA领域耕耘。如果切入军工、航天等特定的细分领域，国产化FPGA在功耗上有所突破，是可以找到市场的；如果面向大众开放市场，国产化FPGA的竞争压力非常大。

FPGA器件有着与同类和以往的电子器件截然不同的结构和性能，这是进行FPGA研究的最重要的原因。灵活性始终是可编程逻辑器件的特点，可编程逻辑解决方案可保证产品上市更快、产品生命周期更灵活及总体成本更低，因此越来越多的领域引进了FPGA。FPGA最初也是传统的应用领域是通信领域，但是随着信息产业和微电子技术的发展，FPGA技术已经成为信息产业最热门的技术之一，应用范围遍及人工智能、军事通信、航空航天、无线通信、有线通信、工业控制等热门领域，并随着工艺的进步和技术的发展，从各个角度开始渗透到生活当中。全球FPGA市场规模走势及预测图如图1-26所示。下面主要对FPGA在各领域的应用进行介绍。