FPGA（Field-Programmable Gate Array）は製造後に回路を自由に書き換えられる半導体チップ。ASICより開発費低く、CPUより並列処理高速。Intel Agilex・AMD Versal・データセンターAI推論・5G基地局・自動運転での活用と設計ツール（Vivado/Quartus）をわかりやすく解説。
FPGA（Field-Programmable Gate Array：フィールドプログラマブルゲートアレイ）とは、製造後にユーザーが自由に回路構成を書き換えられる半導体チップです。ASICとCPUの中間的な存在で、ASICより安い開発費用（NRE不要）・CPUより高い並列処理性能・GPUより低消費電力という特性を持ちます。IntelとAMD（旧Xilinx）が世界市場の9割以上を占め、データセンター・通信・防衛・産業機器・医療機器で広く使われています。
FPGAの内部構造はLUT（ルックアップテーブル）・フリップフロップ・DSPブロック・ブロックRAM・高速I/Oを大量に搭載した再構成可能な論理回路の集合体です。HDL（VHDL・Verilog）または高位合成（HLS：High-Level Synthesis）ツールで設計した回路をFPGAに書き込み（コンフィギュレーション）することで、任意のデジタル回路として動作させられます。ASICへの量産移行前のプロトタイピングにも広く使われます。
AI推論アクセラレータとしてのFPGA活用が急拡大しています。Microsoftはデータセンター（Azure）でIntel FPGAをBingの検索ランキング処理やAzure OpenAI推論の前処理に活用しています。FPGAはモデル変更に応じて回路を即座に書き換えられるため、LLMの量子化・スパース化などモデル更新サイクルが速いAI推論に適しています。バッチサイズが小さいリアルタイム推論ではGPUより電力効率が高い場合があります。
FPGAの製造プロセスは先端ロジックノードが使われます。Intel Agilex（Intel 7プロセス）・AMD Versal（TSMC 7nm）・Lattice（TSMC 28nm〜16nm）が主要製品です。FPGAは論理セル密度を上げるためのSRAMビットセルが大量に搭載されており、製造歩留まり管理が重要です。AIと高速ネットワーク処理を1チップに統合したSmartNIC（Intel IPU・AMD Pensando）もFPGAベースの発展形です。
FPGA市場はIntel（Stratix・Agilex）とAMD（Xilinx Virtex・Versal）の2強構造ですが、2026年以降はFPGAとCPU/GPU/AIアクセラレータを統合したheterogeneous SoCへの進化が進んでいます。中国市場では輸出規制の影響でIntel/AMDのハイエンドFPGAが入手困難になっており、国内勢（紫光同創・安路信息科技）の台頭も注目されます。FPGAの設計ツール（Vivado・Quartus）市場もAIによる高位合成支援で変化しています。