最後更新:2026年10月8日基礎概念設計・架構中國大陸:FPGA(现场可编程门阵列)

FPGA(現場可程式化邏輯閘陣列)是什麼

Field-Programmable Gate Array

FPGA(現場可程式化邏輯閘陣列)是製造後可由使用者自由改寫電路架構的半導體晶片。不需要 ASIC 那樣的光罩費用(NRE),且平行處理效能高於 CPU,適合少量生產、原型開發與規格常變更的用途。AMD(舊 Xilinx)與英特爾(Altera)占據市場大半,廣泛用於通訊、工業設備與國防。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

FPGA(Field-Programmable Gate Array:現場可程式化邏輯閘陣列)是製造後可由使用者自由改寫電路架構的半導體晶片。它介於 ASIC 與 CPU 之間,具有開發費用比 ASIC 低(不需 NRE)、平行處理效能比 CPU 高、功耗比 GPU 低等特性。英特爾與 AMD(舊 Xilinx)占全球市場 9成以上,廣泛用於資料中心、通訊、國防、工業設備與醫療設備。

FPGA 的內部結構是大量搭載 LUT(查找表)、正反器、DSP 區塊、區塊 RAM 與高速 I/O 的可重組邏輯電路集合體。將以 HDL(VHDL・Verilog)或高階合成(HLS:High-Level Synthesis)工具設計的電路寫入 FPGA(組態設定),即可使其作為任意數位電路運作。它也被廣泛用於轉移到 ASIC 量產前的原型驗證。

FPGA 作為 AI 推論加速器的應用正急速擴大。微軟在資料中心(Azure)中運用 Intel FPGA 處理 Bing 的搜尋排序,以及 Azure OpenAI 推論的前處理。FPGA 可隨模型變更立即改寫電路,因此適合 LLM 量化、稀疏化等模型更新週期快的 AI 推論。在批次大小較小的即時推論中,有時電力效率比 GPU 更高。

FPGA 的製造採用先進邏輯節點。主要產品有 Intel Agilex(Intel 7 製程)、AMD Versal(TSMC 7nm)、Lattice(TSMC 28nm~16nm)。FPGA 為提高邏輯單元密度而大量搭載 SRAM 位元單元,因此製造良率管理相當重要。將 AI 與高速網路處理整合於1顆晶片的 SmartNIC(Intel IPU・AMD Pensando)也是以 FPGA 為基礎的發展形態。

FPGA 市場是英特爾(Stratix・Agilex)與 AMD(Xilinx Virtex・Versal)的 2強結構,但 2026年以後正朝整合 FPGA 與 CPU/GPU/AI 加速器的 heterogeneous SoC 演進。在中國市場,受出口管制影響,英特爾/AMD 的高階 FPGA 取得困難,中國本土廠商(紫光同創・安路資訊科技)的崛起也受到關注。FPGA 設計工具(Vivado・Quartus)市場也因 AI 輔助高階合成而產生變化。

FPGA(現場可程式化邏輯閘陣列)的常見問題

什麼是 FPGA?
製造後可由使用者自由改寫電路架構的半導體。能像軟體一樣重新組態硬體,適合試產與少量生產。
FPGA 與 ASIC 有什麼不同?
FPGA 可改寫、具彈性;ASIC 為專用設計,效能高、成本低(大量生產時)。開發期間較短的是 FPGA。
FPGA 有哪些用途?
包括通訊基地台、資料中心的 AI 推論、工業設備、試產與驗證等。能發揮其對規格變更適應力強的優點。

相關設備・材料

相關企業

比較文章

所屬主題