电子：“FPGA五问五答”系列报告四-如何理解FPGA商业模式？龙头竞争优势的来源？

敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 行业研究 东兴证券股份有限公司证券研究报告 如何理解FPGA商业模式？龙头竞争优势的来源？ ——“FPGA五问五答”系列报告四 2023 年 12 月 25 日 看好/维持 电子 行业报告 分析师 李美贤 电话：13718969817 邮箱 limx_yjs@dxzq.net.cn 执业证书编号：S1480521080004 投资摘要： FPGA 是一个高度集中的市场，龙头赛灵思占据过半份额，前 4 名玩家合计份额 90%+。凭借高进入壁垒，清晰且确定的竞争格局，美股 FPGA 厂商的估值在同类数字芯片公司中均位居前列。此外，龙头赛灵思在快速增长的市场，维持了近 20 年 50%+的市场份额，以及较高的 ROIC 水平，足以说明其极强的竞争优势。 我们在系列报告一《FPGA 给用户提供了什么价值？》中，阐述了 FPGA 的价值在于高灵活的特性和高并行的架构，我们亦提到了 FPGA 竞争的关键点在于：制程领先、产品定义、架构创新以及 EDA 工具的易用性。在本篇系列报告四中，我们将阐述 FPGA清晰的竞争格局背后的原因，通过对 FPGA 全球三大公司 Xilinx、Altera 和 Lattice 的发展历史进行了详尽的复盘，系统地回答这些问题：FPGA 商业模式的本质是什么？FPGA 厂商自身的价值在哪里？为什么龙头能有这么强的护城河？ 我们认为，FPGA 的商业模式的本质是，用高标准化的芯片覆盖长尾市场以产生经济性，龙头之所以能有强的垄断性份额，是因为其在一种客户锁定下的规模经济下运作，使得龙头可以在多轮迭代中不断积累自身优势，侵蚀其他玩家的份额，在这一过程中，落后的厂商不断被淘汰，而行业的进入壁垒在不断地提高。赛灵思成为龙头的原因在于：1）制程领导者；2）对客户的需求把握最好，优秀的竞争策略制定和执行能力；3）生态的培养效果最好。 复盘 1990-2022 年 FPGA 竞争格局演变，我们发现了什么？制程竞争是贯穿 FPGA 整个发展历史的竞争主线，制程领先是 FPGA市场份额最直接的决定因素。除此之外，在 FPGA 发展的不同阶段，有着不同的阶段竞争主线，实质是 FPGA 不同阶段的性能突破点：门级数竞争是 FPGA 厂商第一阶段的竞争主线（1984-2000），FPGA 不断提升自身容量以获得替代 ASIC 的市场，门级数领先者往往获得大部分市场份额。集成度竞争是 FPGA 厂商第二阶段的竞争主线 （2000-2010），将板上分立的 DSP 等器件纳入到 FPGA，背后是减少电路面积、降低功耗和系统成本的需求，先推出高集成度 FPGA 的厂商获得了更多的替代 DSP 等竞争产品的份额。异构化竞争是 FPGA 目前的竞争主线 （2010-今），FPGA 厂商竞相推出 SoC FPGA，通过将板上的 CPU 等处理器嵌入到 FPGA 中，使得 SoC 既具备 CPU 的灵活性，又具备 FPGA 的高并行计算能力，进一步提升系统性能、减少板上面积和功耗，不断并获得来自嵌入式处理的市场。 FPGA 商业模式的本质？用高标准化的芯片覆盖长尾市场以产生经济性，这些小批量应用累积起来的出货量足以支撑 FPGA 的制程不断升级。FPGA 是高度标准化的芯片，通过改变 FPGA 中 LUT4 里面的 16 位掩码，就能灵活地对应不同的组合电路，再结合寄存器，可以完成时序电路的功能，从而实现任意电路的“可编程”。随着芯片制程的提升，研发成本变得愈发昂贵，为小批量的应用开发一颗 ASIC/ASSP 变得越来越不经济，越来越多的客户转向使用 FPGA。 为什么龙头能有这么强的护城河？因为其在一种客户锁定下的规模经济下运作，使得龙头可以在多轮迭代中不断积累自身优势，侵蚀其他玩家的份额，在这一过程中，落后的厂商不断被淘汰，而行业的进入壁垒在不断地提高。 FPGA 如何锁定客户？由于最关键的布局布线只能在 FPGA 厂商自己的 EDA 中进行，使得 FPGA 的软硬件形成极强的绑定。如无必要，客户通常不会更换 FPGA 厂商，而是根据自身的量产计划每年重复订购，展现非常强的客户粘性。同样地，为了减少转换成本，客户会倾向于沿用上一代 FPGA 的供应商，跨代际的客户黏性也非常强。 如何理解 FPGA 的规模经济？价格上，FPGA 有着非常陡峭的降价曲线；需求上，出货量的顶峰一般在第 5-6 年达到，这使得FPGA 生命周期中约 60%的收入在前 6 年发生，后 9 年 FPGA 参与者通常面对的是量价齐跌的市场。由于量大的客户在前两年就会被领先的玩家锁定，如果不能做到前两年内推出新一代制程的产品，基本就会错失这一代产品市场收入最多的阶段。因此，对于 FPGA 厂商来说，竞争策略就是尽可能领先对手推出新一代的产品，在前 2 年完成尽量多的 Design-wins，以获得更多被锁定的客户。在获得强劲的 Design-wins 之后，FPGA 厂商凭借 HVM（High-Volume Manufacture）阶段的大量订单迅速降低成本，并进一步开启激进的降价，以阻止落后的竞争者进入。由于 FPGA 的 EDA 和硬件强绑定的特性，客户转换成本极高，FPGA的头部厂商在获客成本上出现规模经济，高的在位优势进一步提升了行业的进入壁垒。在 2-3 轮制程迭代后，落后的厂商愈发无法获得足够的收入以投入到下一代产品的开发，选择退出，市场上其他玩家的比例会大幅减少，市场份额会向头部集中，清晰的格局使得 FPGA 头部厂商的毛利率均稳定维持在 60%+的高水平区间。FPGA 龙头在研发上同样具有规模经济。此外，FPGA厂商收入曲线的本质是每一代产品收入曲线的叠加，必须每 2-3 年推出新品，以避免产品周期造成的收入下滑。 我们从 FPGA 的客户的视角分析，发现客户对 FPGA 主要有两大诉求：一是为自己的产品获得竞争力的提升，二是降低开发的风险。从客户的视角延伸到 FPGA 竞争的关键因素，我们总结为以下六点：客户关系、产品、IP 库、软件、制造和运营能力。 我们认为，赛灵思成为龙头的原因在于：1）制程领导者。 2）对客户的需求把握最好，优秀的竞争策略制定和执行能力。 3）生态的培养效果最好。 风险提示：下游需求不及预期，中美贸易摩擦加剧。 东兴证券深度报告 如何理解 FPGA 商业模式？龙头竞争优势的来源？——“FPGA 五问五答”系列报告四 P3 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 目 录 1. 复盘 1990-2022 年 FPGA 竞争格局演变，我们发现了什么？ ......................................................................................... 6 2. FPGA 商业模式的本质以及龙头竞争优势的来源？ ....................................................................................................... 10 3