与4G通信相比，即将到来的5G时代，对通信网络提出了更高的要求，具备高速度、泛在网、低功耗、低延时等特性。目前相关技术和标准还在持续演进和迭代中，市场上还没有形成统一的方案，需要在网络、设备及终端灵活应对，可编程的FPGA芯片将由此获利！

FPGA加速5G技术变革

FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，拥有大量的可编程逻辑单元，可以根据客户定制进行针对性的算法设计。广泛应用在原型验证、通信、汽车电子、工业控制、航空航天、数据中心等领域。 由于3GPP标准一直在演进，芯片开发的进度一般会滞后标准2年左右。为了在5G通信争夺中保持领先，前期企业都需要用FPGA实现功能，规模化以后再用ASIC芯片替代。

另外，为了满足5G通信的新需求，海量MIMO、云RAN、新的基带和RF架构等大量新技术引入其中，而随着接入设备的增加，大量的微基站也在兴起，在网络应用和运维通过较长时间达到最优之前，灵活的FPGA方案被寄予厚望，正在成为各大设备及系统厂商的首选。

1、初期阶段：加速产品上市进度

相对于ASIC芯片而言，FPGA最大的优势是可以重复编程，并且能够执行ASIC的所有逻辑功能。在技术还未成熟阶段，采用FPGA方案能够降低成本与开发风险，加速新产品的上市进度抢占先机。

特别是在5G初期，技术预演需要走在标准制定之前，考虑到后续标准制定过程中的变动性，FPGA几乎成为了唯一的方案。在2015年世界移动大会上，中国移动就展示了其基于FPGA开发的5G基站原型平台，为5G技术发展积累了大量经验。

随后在MWC 2018期间的 GTI峰会上，中国移动联合国内外多家厂商共同启动了“5G终端先行者计划”，基于FPGA的原型机，推进5G终端产业的创新与成熟。

2、大规模天线：FPGA更具有灵活性

相对于4G而言，为了增强信号覆盖及频谱效率，大规模天线（Massive MIMO）是5G引入的关键技术之一。随之而来收发通道数从16T16R提高到64T64R甚至128T128R，为了降低干扰及抑制噪音，需要对每个天线单元接受到的信号进行数字处理，在自适应波束成形中产生了大量的计算负载。

如果采用传统的CPU和DSP芯片，将导致负载过重，FPGA在I/O 、运算速度及延迟上均具有优势。目前在多通道波束成形中，虽然也有厂商选择ASIC方案，但是FPGA更具有灵活性。

3、基站升级：FPGA节省更换成本

由于通信基站中负责实现通信协议中物理层、逻辑链路层的协议部分，每年都需要升级，特别适合FPGA可编程特性，几乎每个基站中都有FPGA芯片。随着5G时代的来临，在标准还没有完全冻结之时，运营商不可能立即更换基站设备，而是采用在原有基础上升级的过渡方案，FPGA将在这一过程中必不可少。

除此之外，一个5G基站对FPGA需求量几乎是一个4G基站需求量的两倍，5G基站硅的价值量约为4G基站的1.7倍，FPGA的价值量比4G基站多大约1000美元的价值量。5G产业的发展，将成为全球FPGA产业新的增长引擎。另据Dell' Oro Group报告分析，未来五年5G 新空口大规模天线阵列收发器的出货量将超过5000万个，由此也将带动FPGA使用量的“迅猛式”增长。

5G+AI催化行业增长 下游需求欲乘风而起

1、通信、消费电子、汽车是FPGA下游存量应用场景，市场规模持续增长

由于相对于ASIC的三方面优势（灵活性、上市时间、成本），FPGA的下游应用场景较为丰富，包括：ASIC原型设计、汽车、收发器、消费电子、数据中心、高性能计 算、工业、医疗、测试/测量、有线/无线通信等。其中通信、消费电子和汽车是主要应用场景，2017年三块场景FPGA需求占总需求比例达到 79.4%，市场规模持续扩大。

2、应用场景会保持分散的格局，ASIC在成本上的规模经济限制了FPGA应用场景的集中度，FPGA不可替代性奠定市场基础

ASIC具有明显的规模经济，当单一芯片产品用量极大时（一般为超过10万片） ，使用ASIC方案将有成本优势，因此 FPGA 的应用场景被限制在了用量小、技术不稳定、灵活性需求高的领域，一旦技术成熟且需求放量，终端厂商就会考虑ASIC方案替代FPGA方案来降低成本。但由于FPGA在用量小、技术不稳定及灵活性需求高的领域具有不可替代性，FPGA的市场基础稳固，未来量的增长主要看新技术带来的新周期。

3、国产FPGA厂商产品下游应用场景更偏重消费电子，未来在通信市场的增长值得期待

根据Xilinx的年报，2019财年（财年结日为2019年3月30日）其产品终端应用场景及占比为通信（36%）、工业航空及国防（28%）、数据中心及封测医疗仿真（20%）、汽车广播及消费电子（15%）。而国产FPGA厂商由于产品性能相对落后，在高端民用领域暂时不具有竞争力，但在LED显示、工业等领域出货量较大。随着国内厂商技术突破，未来在通信市场份额的提高将开启国产FPGA厂商增长。