FPGA全称为：现场可编程逻辑门阵列（Field-Programmable Gate Array），是基于通用逻辑电路阵列的集成电路芯片，其最大的特点是芯片的具体功能是在制造完成以后由用户配置决定，因此得名“现场可编程”。
通俗点说：FPGA可以随时根据使用者的意愿去改变功能的芯片。
对于稍微了解相关技术的人来说，FPGA有两个重点需要特别关注一下：
第一、门阵列：FPGA芯片是由大量的逻辑门阵列组成的，而逻辑门是数字电路的基本单元。那么FPGA只要控制好这些门阵列，理论上就可以实现任意的数字电路功能。这也是FPGA芯片被称为万能芯片的原因。
第二、“可编程”：工程师可以通过硬件描述语言（例如VHDL和Veriglog）控制FPGA芯片上的逻辑门阵列，这里的“编程”和一般我们在电脑上做的软件编程并不是一个概念。
举个例子来说，软件上的编程就像我们在电脑上装了一个新软件，实现了一些新功能。但是装完软件的电脑还是那台电脑。但像FPGA这种就属于“硬件上的编程”，这是可以改变硬件结构的。就像一个FPGA芯片之前被“编程”为了网卡，我们可以重新“编程”，让它变成一个声卡。
对于初学者来说，反熔丝型FPGA也许是一个最好解释“硬件编程”的例子，反熔丝型FPGA的一些节点在未编程时处于高阻态，是一种近乎断开的状态。而在编程后，通过一定的电压加在反熔丝点，断开的点就短接上了。也就是说反熔丝技术在物理层面上改变了电路的通断，进而改变电路的功能。而如果是软件的编程，编程如果让CPU内部发生断开或者短接，那CPU一定是烧坏了。
就是因为FPGA这样的特点，FPGA可以算是应用范围最广的芯片了，基本各行各业都能看到它的影子。FPGA虽然应用范围广，但在每个领域的用量其实很少，如同蜻蜓点水。这样的结果就是每年的市场规模缺显得少得可怜，根据Frost&Sullivan的统计2020年全球FPGA市场规模约为60.8亿美元，而同年全球集成电路产业市场规模约为3546亿美元。
造成FPGA芯片市场规模较小的原因其实就在于市场上有MCU和ASIC这两位“老大哥”芯片的存在。
夹缝中的FPGA
目前FPGA芯片在市场上处于被低成本的MCU芯片和高性能的ASIC芯片夹击的局面。
低成本的MCU芯片：MCU芯片也叫单片机，是集CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口于一体的芯片。我们可以将单片机理解为一个微型电脑，工程师可以根据需要编写一些程序，然后将这些程序烧录到单片机这个微型电脑上运行。简单来说，单片机的本质就是在“微型电脑”上跑软件。
单片机的特点可以大致总结为以下三种：
第一，单片机的效率和性能方面是远远弱于FPGA与ASIC芯片。（软件实现方案不如硬件）
第二，因为属于软件编程，可以自定义软件，单片机的应用范围非常广。
第三，无论是从芯片采购的成本还是从开发的成本看，都很便宜。
在电子产品中，很多控制器的开发需求就是：能定制功能、性能够用，最重要的要控制成本。举个例子来说，我们要开发一个遥控器的控制芯片，这个遥控器有定制功能，所以不能用市面上的通用遥控器芯片。那么在这种情况下，单片机无疑是最好的选择。满足这种需求的单片机芯片一般也就几块钱一个，加上其它各种费用，最后这个遥控器的单个成本可以控制在十几块，而且整个开发周期会非常短。如果用FPGA方案，开发成本和芯片成本都会大幅提高。如果选择设计ASIC芯片，那费用就更贵了，流片的成本对于很多小公司是根本无法接受的。另一方面，就在这种需求场景下，单片机、FPGA与ASIC的性能差异基本体现不出来。一个遥控器按下开关后，是0.1秒还是0.01秒的响应时间对于用户来说是区别不大的。但一个遥控器卖15元还是150元，这个区别真的很大。
也正是因为这样，我们身边能接触到的很多电子产品、家用电器都使用了单片机芯片，比如：冰箱、洗衣机、智能汽车、电脑、电源、键盘、手机、相机。（注：在一些复杂的电子产品上往往是单片机与其它方案的控制器共同控制）
单片机芯片虽然单价便宜，但就是凭着这种“走量”的发展思路，其市场规模比FPGA还大。根据IC Insights的数据显示，MCU的市场规模从2015年的159亿美元增长至2020年207亿美元。（2020年FPGA全球市场规模约为60.8亿美元）
高性能的ASIC芯片：ASIC全称为Application Specific Integrated Circuit即专用集成电路，是一种可以完全定制的芯片。在前文中我们提到过，FPGA是一种可以改变的芯片，为了可以改变，FPGA有独特的电路结构实现“改变”的功能。而对于ASIC来说，它在流片之后不需要改变，所以这部分“为了改变而生”的电路结构就可以省掉了。也因此，在同等情况下ASIC性能比FPGA更强，功耗也可以做到更低。同样一个产品，从FPGA方案转换到相近工艺的ASIC方案，大约可获得5-25倍的性能提升。（5-25倍为调查少量实际案例的所得数据，仅供参考）
在成本方面，FPGA的单个成本基本固定。而ASIC入门成本高，边际成本低。一次流片的成本是非常高的，但随着产量的增大，单片成本又可以降到很低。举个例子来说FPGA就像手工制作，而ASIC更像流水线生产。手工制作需要的工具成本低，但生产单个产品的成本固定。而流水线搭建费用高，但只要搭建起来，每个产品的成本可以非常低。
有钱ASIC、没钱单片机成为两大主流选择：对于想控制成本的小公司或者大公司的小项目，他们会直接选择单片机进行开发。如果对于芯片的性能有要求，或者说想做生态想“走量”的大公司来说，ASIC成了合适选择。
以5G基站为例，在早期相关芯片的用量少，而且技术标准也在不断的探索与演进，FPGA在此时就是非常好的选择。而在之后，技术标准逐渐确立，5G基站的数量需求大幅增加，部分原有的FPGA芯片会替换成ASIC芯片。ASIC芯片规模经济效应就会在此时显现出来。
打不过就加入 “融合型FPGA”是未来
对于ASIC芯片相比FPGA芯片性能更强的现状，FPGA厂商的解决办法是：ASIC芯片性能更强是吧？让它们加入“FPGA”这个大家庭就好了。将CPU、GPU这些ASIC芯片和传统FPGA芯片进行组合，成为“融合型FPGA”。这样整个产品的性能也有了，FPGA的相关优势也保留下来了。
Zynq-7000
比如可以将FPGA和CPU之类的融合在一起卖，像赛灵思（Xilinx）的Zynq系列就是将FPGA与ARM CPU整合到一起。而英特尔的至强金牌6138P处理器则是将FPGA与X86 CPU整合到一起。
又或者是像Xilinx的ACAP，将标量处理单元（例如 CPU）、矢量处理单元（例如 DSP、GPU）、可编程逻辑（例如 FPGA）整合到了一起。
但是朝着“融合型FPGA”发展也会带来另外一个问题，就是加速FPGA的边缘化和附庸化。在上述这些融合型FPGA产品中我们可以发现，虽然整个产品还算FPGA产品，但产品中的“纯FPGA”占比越来越低。CPU、GPU、DSP等非FPGA的成分占比越来越高了。
另一方面，在FPGA行业可以算得上是“龙头”的企业主要是两家，Altera和Xilinx，这两家在全球的市场份额占比常年处在80%-90%。其中Altera已经在2015被英特尔收购，成为了英特尔FPGA。在收购之后推出的类似至强金牌6138P处理器这类产品中，FPGA的占比已经非常低了。在这类产品中FPGA已经基本处于一个“附庸”的地位，相当于CPU附带了FPGA功能。而另一家龙头Xilinx正走在被AMD收购的路上，在收购之后AMD也有可能推出类似的产品与英特尔抗衡。而这种FPGA成为CPU（或者GPU等其它ASIC芯片）的附属芯片则有可能成为一种趋势。
国产FPGA生态问题难以破局
在全球市场方面，除了Altera（英特尔 FPGA）和Xilinx以外，还有Lattice（莱迪思）及Microsemi有着一定的市场份额。
根据Frost&Sullivan统计，全球FPGA市场以销售额统计，2019 年，Xilinx、Intel（Altera）、Lattice 及Microsemi 的市场占有率分别为51.7%、33.7%、5.0%及4.0%，这四家美国公司合计占有94.4%的市场份额。
如果我们把目光放到中国市场，形势则更加严峻。
根据Frost&Sullivan 统计，2019 年，Xilinx、Intel（Altera）和Lattice这三家美国公司合计占据了96.3%的市场份额。即使剩下的市场份额仅占3.7%，我们也不能认为这3.7%全是国产的份额。
在乐观者看来，FPGA国产化率低，未来的国产替代空间大。但是长期以来FPGA行业国产化率低是有原因的，因为这个行业壁垒非常高。
对于FPGA行业来说，做FPGA芯片是需要做整个开发生态的，不是只把FPGA芯片流片出来就行的。
以EDA（Electronic design automation）工具软件为例，对于比较了解这个行业的朋友可能会知道，EDA软件的开发成本并不低。而在使用FPGA芯片的时候就必须用到配套的EDA工具。比如Xilinx的Vivado、英特尔的QuartusII、Lattice的Diamond、紫光同创的PDS，这些都是配套各家FPGA芯片的EDA工具。
FPGA厂商在卖FPGA芯片的时候顺便提供一个配套的EDA工具就像卖手机送充电器一样是天经地义的事。（苹果除外）
但从研发成本的角度来看，虽然EDA基本是送的，但EDA的开发是需要真金白银砸钱研发的。对于业界已经形成规模的大公司来说，他们的EDA在很多年前就已经相对完善，即使每年不投入高额的研发费用，也能保持领先的地位。而新进FPGA企业即使在每年投入高额的研发费用，也很难做到和大公司一个水平。
从使用者的角度来说，大厂的EDA软件在使用过程中遇到问题可以通过网上查询、咨询客服等方式快速解决。而国产FPGA一般都因为使用人群较少，相关资料在互联网上也非常稀少，很多问题需要较长的反馈周期才能解决。
从使用FPGA芯片的公司角度来说，国产FPGA芯片开发环境的稳定性是有待验证的，因此不会轻易更换国产芯片。FPGA芯片整个开发过程（此处指拿到FPGA芯片后对芯片功能进行的开发）是十分复杂的，每个地方都有可能影响到最后的结果。为了项目成功率更高一些，这些公司更青睐于使用经历了市场考验的大厂FPGA芯片。
举个例子来说，比如一个毕业生刚刚参加工作，他在大学期间熟练使用的是Windows系统的电脑，但单位配发的是搭载Mac系统的苹果电脑。因为不习惯用Mac系统，其工作效率就会受到影响，不过好在Mac系统使用的人群也很多，遇到问题可以上网查询。
但如果单位配发的电脑搭载的是一种小众的自研系统，那对于毕业生来说麻烦就很大了。相关资料查不到，只能联系开发商，结果就是效率极低。
对于用习惯Windows电脑的人，如果想劝他用苹果就已经很难了，更何况还要劝他用小众的自研系统。这就是现在国产FPGA推广很难的原因。
总体来说，由于国内大多数的FPGA工程师（使用者）都习惯于使用Xilinx或是英特尔的FPGA产品，如果要从Xilinx的 FPGA 转换为国产FPGA 会具有一定的转换成本。因此国产FPGA市场占有率的快速提升是十分困难的。
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