1.1万
今年2月，与非研究院在《中国本土FPGA产业地图（2024版）》中统计了14家本土FPGA厂商的产品系列、工艺制程、部分参数和车规型号，并对比分析了5家本土上市公司的营收、利润和研发投入近况。
来源：《中国本土FPGA产业地图（2024版）》，与非研究院制图
今天，我们挑选国产FPGA中容量规模做到最大的企业——复旦微电，来展开讨论一下。
2004-2023年，FPGA成长为公司第一大业务
1998年，上海复旦微电子集团股份有限公司（以下简称“复旦微电”）成立于复旦大学逸夫楼，由复旦大学“专用集成电路与系统国家重点实验室”和上海商业投资公司等联合创建，主要从事超大规模集成电路的设计、开发，并提供系统解决方案。
1999年，公司推出第一款电表专用芯片。
2000年，公司上市香港创业板。
2001年，公司推出兼容国际主流标准的IC卡芯片。
2002年，公司成为中国大陆首家获得IC制造商国际注册的集成电路设计公司。
2004年，公司开启FPGA技术研发；同年建立MCU事业部。
2005年，公司首颗系统级产品累计出货超过1000万颗；获得上海地铁单程卡400万张定单。
2012年，公司推出了NOR Flash产品；同年公司IC卡芯片进入社保领域，新研发的FM1208正式进入上海公交卡长三角互联互通市场。
2014年，公司从香港创业板转往香港主板上市。
2016年，公司推出采用65nm工艺制程的千万门级FPGA产品；同年推出WLCSP存储系列产品，全面进军手机摄像模组市场。
2017年，公司FM1280芯片累计销售超亿颗；MCU芯片在南网单相电能表市场占有率首次突破45%。
2018年，公司推出28nm工艺制程的亿门级FPGA产品，SerDes传输速率达到最高13.1Gbps ；同年公司FM1280金融卡芯片顺利切换到55nm工艺；并推出漏电保护开关芯片。
2019年，公司28nm工艺制程的亿门级FPGA产品量产；同年推出SPI NAND Flash新品；国网智能电表专用MCU销量突破3亿颗。
2021年，公司上市A股科创板；同年推出嵌入式可编程器件PSoC芯片；在车用TBOX 安全芯片和数字例匙等领域取得突破。
2022年，公司自研EDA软件Procise突破FPGA总体布局合法化方法、FPGA芯片版图连线显示方法等多项核心关键技术。
2023年，公司1xnm FinFET先进制程的十亿门级FPGA产品完成小批量试制和用户试用；同年公司FPGA业务翻身成复旦微电第一大业务，成为业绩增长引擎，且利润率遥遥领先。
图 | 复旦微电各业务板块营收情况，与非研究院制图
纵观复旦微电的发展过程，映射出了中国科技产业发展的时代烙印。而其FPGA业务的基础沉淀，还多了复旦微电子学院的身影（复旦微电子学院是国内少数从事FPGA自主研发的机构），同属复旦系，技术本同源，两家单位的合作非常紧密，不仅在FPGA器件与配套软件系统上同频共振，还共同成立了“FPGA创新团队”，协同攻克技术难题。
积极布局1xnmFPGA，十亿门级引领高端FPGA国产化
除了国微电子、航天九院等国家级保密单位投入FPGA的研发较早外（具体时间节点没有公开消息），复旦微电也是最早一批投入国产FPGA研发的先锋。如今，复旦微电已经成长为国内FPGA技术最领先的公司，填补了多项国产高端FPGA空白。
随着各类型 FPGA 芯片产品的研发与迭代，公司已经储备了FPGA电路架构技术、FPGA 产品测试技术、高速并串转换技术、多核片上系统技术及 FPGA 配套软件开发技术。
从产品类型来看，复旦微电主要聚焦在SRAM 型 FPGA赛道，重点推出了四大系列产品，即：千万门级FPGA芯片、亿门级FPGA芯片、十亿门级FPGA芯片和嵌入式可编程器件PSoC，覆盖通信、工业控制、汽车电子等高可靠性领域。
图 | 复旦微电四大FPGA产品系列介绍，信息源：复旦微电2023年年报
在千万门级 FPGA 芯片方面，公司于 2016 年发布了采用 65nm 工艺制程的千万门级 FPGA 产品，产品包含 50k 左右容量的逻辑单元。
在亿门级 FPGA 芯片方面，公司于 2018 年发布了采用 28nm 工艺制程的亿门级 FPGA 产品，产品包含 700k 左右容量的逻辑单元，该系列产品采用了全新的先进硅组合模块的架构，解决了在传统ASIC和FPGA设计中都存在的面积－周长相关性约束问题；缓解了与I/O和阵列相关性、电源和地分布，以及硬IP缩放相关的约束问题。同时，在硬件层面，该产品还集成了SerDes、DDR3等高速模块，SerDes 模块最高支持13.1Gbps。
值得一提的是，FPGA 行业龙头企业赛灵思16nm 制程产品门级规模为十亿门级，最高支持 32.75Gbps X 96 通道或 58 Gbps X 32 通道，公司 28nm 制程产品门级规模为亿门级，最高支持 13.1Gbps X 80 通道，还存在差距。
在十亿门级FPGA芯片方面，公司原计划于2021-2022 年进行产品流片，于2022年提供产品初样，于2023年实现产品量产。根据复旦微电2023年年报和2024年一季报显示，公司基于1xnm FinFET先进制程的十亿级FPGA 产品已完成了小批量试制和用户试用，产品研制进展顺利。
在嵌入式可编程器件（PSoC）产品方面，复旦微的青龙系列是国内首款推向市场的嵌入式可编程 PSoC 产品，该产品采用 28nm 工艺制程，内嵌大容量自有 eFPGA 模块，并配置有 APU 和多个 AI 加速引擎，可广泛用于高速通信、信号处理、图像处理、工业控制等应用领域。
2022年世界人工智能大会上，复旦微电就首展了公司第二款FPAI芯片—FMQL100TAI，该芯片采用28nm先进工艺制程，集成了四核A53处理器系统，工作主频1GHz，内部包含GPU模块和视频编解码模块，支持4K30帧视频编解码；AI加速引擎采用全新的“复微布衣”多核阵列架构，最高可提供27.5TOPS的峰值AI算力，同时支持INT8和INT16两种计算精度；FPGA部分提供了高达440K可编程逻辑单元和2200个DSP单元。FMQL100TAI芯片可以搭载多种人工智能算法，同时具备可重构特性，在面对边缘端复杂应用场景时，具有高性能、低功耗、低延时和高灵活性的特点。
28nm依旧是公司FPGA产品营收的中流砥柱
赛灵思在2021年的年报中，将28nm、20nm、16nm 及 7nm工艺制程产品均定义为先进产品（Advanced Products），当时其先进产品收入占其总收入的 70.94%。
根据Frost&Sullivan的统计数据显示，2019年28nm-90nm制程的FPGA产品占据了中国市场63.3%的份额，28nm及更先进制程的FPGA占据了20.9%的市场份额。
而对于复旦微电来说，28nm依旧是公司FPGA产品营收的中流砥柱，同时公司也在进一步扩展28nm工艺制程的产品谱系；而采用14/16nm工艺的十亿门级FPGA产品出货信息暂时还未公布。
事实上，28nm工艺制程的FPGA产品可以覆盖较多应用场景，主流应用集中在5G 通信设施等通信设备、工业控制、汽车电子、AI、消费电子和更多高可靠性应用领域；而当前复旦微电采用的14/16nm工艺制程FPGA覆盖的领域大多数和28nm工艺制程的FPGA应用领域相近，主要区别在于14/16nm工艺制程下的FPGA对接口速度、计算量和功耗有较大的提升。
根据2022 年中报显示，公司已累计向超过 500 家客户销售相关 FPGA 产品，除了大客户直销外，还采取了渠道代理的销售模式，来覆盖中小型客户需求。从公开渠道看到，复旦微电FPGA产品线代理商包括江苏芯合通电子、深圳天诚科技等。
从销售规模的角度来看，FPGA产品线自2018年以来，销售额稳步上升。其中28nm产品的营收占比，2020年就占到了当年FPGA产品线总营收的65.3%，相比2019年刚量产时的18.02%，提高了2倍以上。
图 | 2018-2023年，复旦微电公司营收、FPGA产品线营收情况，与非研究院制图
从利润的角度来看，复旦微电在2019年量产28nm工艺亿门级FPGA产品之初，该系列毛利润水平相当高，在2019年和2020年分别达到了1,488.04万元和9,499.10万元，毛利率水平分别为 98.48%和 94.96%，主要终端客户为高可靠领域客户。下面与非研究院统计了近年来复旦微电FPGA产品线与公司整体业务利润获取的情况。
图 | 2018-2023年，复旦微电公司总体毛利和FPGA产品线毛利对比情况，与非研究院制图
复旦微电FPGA产品线总体获利能力在国产FPGA厂商中排在头部。此外，在库存水位的控制方面，也是表现良好，在2023年整体电子行业去库存的大形势下，复旦微电FPGA产品线相比2022年销售体量增加，库存水位下降。
图 | 2018-2023年，复旦微电FPGA产品线产销与库存情况，与非研究院制图
不过，这里要注意一点，2023年复旦微电的最大客户订单规模达到了7.98亿元，占当年营收的22.56%，而2022年该客户订单规模为4.39亿元，占当年营收的12.4%。由于复旦微电并未公开该客户的订单产品类型，因此不排除单一客户在FPGA领域的订单骤增带来FPGA产品线营收上升加速。
近年来，复旦微电在FPGA产品线上的成绩可圈可点，而这一成绩的背后是研发投入的支撑，下面与非研究院整理了2018-2023年复旦微电的整体研发投入情况，其中研发费用采用的是总研发费用，而非利润表中的研发费用。
图 | 2018-2024Q1，复旦微电总研发费用和研发费用率情况，与非研究院制图
从上图中可以看到，2019年和2023年属于复旦微电在研发投入上的峰值年份，这和复旦微电FPGA产品技术迭代的关键年直接相关。
当然，高研发投入带来的正反馈，除了产品谱系扩展、营收体量增加外，复旦微电的FPGA产品单价也在随着技术和产品的升级逐步提高，从而带动利润的提升。
图 | 2018-2023年，复旦微电FPGA产品折合单价稳步提升，与非研究院制图
这一组数据是通过复旦微电FPGA产品线营收和销量来计算得出的。据悉，复旦微电当前的FPGA客户依旧以军工和航天单位居多，对抗辐射和冗余逻辑等方面有特殊要求，所以坊间传言其价格在民用单品的20倍以上。但对比了以上单价统计结果之后，笔者有了不一样的认识，首先复旦微电FPGA产品的单价并没有传说中的那么高，此外我们可以推测出复旦微电或已向除军工和航天领域提供量较大的FPGA产品。
正如前面提到的，军工和航天领域对用料是保密的，所以公开渠道很难获取到具体FPGA型号的参数和报价情况，下面与非研究院从渠道处获取了复旦微电两个公开销售的FPGA产品系列的具体参数和国产替代情况，具体如下：
图 | 复旦微电JFM4系列FPGA产品参数情况，与非研究院制图
图 | 复旦微电JFM7系列FPGA产品参数情况，与非研究院制图
写在最后
FPGA 技术正在向更高性能、更大容量等方向迭代，其中FPGA+AI有望进一步打开FPGA市场，就复旦微电当前在FPGA领域的实力而言，在边缘侧发力会更具优势。据悉，前面提到的复旦微电新一代FPAI产品FMQL100TAI已取得小批量用户应用。展望未来，采用CPU+FPGA+AI或CPU+FPGA+GPU 融合架构的 PSoC 芯片在人工智能领域中将逐渐崭露头角，而复旦微电也将从中获利。
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