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电子行业
行业研究 | 动态跟踪
⚫ FPGA内部主要分为输入/输出要素、可编程逻辑要素和可编程布线要素三部分组
成，逻辑块：基本要素包括查找表，其本质是静态随机存储器，其逻辑容量大小由
输入端的信号数量所决定。除查找表外，逻辑块还包括实现时序电路的触发器和数
据选择器等，逻辑块的核心是逻辑元件。输入输出块：连接 I/O引脚和内部布线要
素，完成芯片与外部电路连接的功能，同时进行输入输出的信号驱动和匹配。布线
要素：包括开关块、连接块和布线块，作用是将不同的逻辑块连接起来，形成所需
要的功能。布线要素中的开关块可以进行编程配置，可实现任意的布线通路。
⚫ 高度灵活性和低时延是 FPGA的主要优势。与 ASIC相比，FPGA具备更高灵活
性，比如在下游算法更新或协议升级时，无需重新设计硬件，仅更新配置文件即
可。在通信协议频繁升级、AI算法快速演进的训练，这种灵活的优势凸显，AI大模
型推理框架每个月都会发生重大演进，均对基础硬件的计算模式提出了新的要求；
FPGA在不更换硬件的前提下通过逻辑重配装备新算子，将硬件生命周期从单一模
型代际延展至跨代复用。灵活性在传统领域的主要应用场景通信基站，后续在 AI方
面有望加速切入。与 CPU/GPU相比，FPGA时延会更低。主要有三个原因，第一
是算法直译硬件，FPGA通过可编程逻辑单元将算法直接映射为硬件电路，省去了
CPU/GPU需要执行的指令解析和调度步骤。第二是数据流驱动，计算单元按数据
到达顺序直接处理，无需频繁访问内存或等待全局同步。第三是并行运算，FPGA
内部包含大量可同时工作的逻辑单元，支持任务级和流水线级并行。
⚫ FPGA在 AI服务器中形成控制、互联、计算等应用，单服务器价值量逐步提升。控
制，CPLD/FPGA负责系统管理与电源顺序控制，机柜功耗逐步提升，GPU、
HBM、交换芯片、DPU等多芯片的上电时序与过流保护要求严格要求，
CPLD/FPGA采用非易失性存储介质、上电即工作，可在完成秒内电源轨道保护响
应。互联，以英伟达 Groq3LPX为例，需同时处理多种物理层接口与协议，FPGA
可在单芯片内部署多套协议栈并支持动态在线重配，Scale-Up领域 NVLink、
UALink、SUE、UB等多协议并存格局持续强化 FPGA互联方案的地位。计算，
AlteraAgilex系列集成 AITensorBlock支持主流推理框架直接调用，微软项目已验证
FPGA在数据中心推理场景实现吞吐提升，FPGA在效能比、时延确定性与功能集
成度三个维度具备优势，随大模型推理需求增长，FPGA在 AI服务器渗透路径有望
从控制与互联向计算迭代。
相关标的为在FPGA领域目前产品矩阵完善，同时在新品迭代较快的复旦微电(688385，
买入)、安路科技(688107，未评级)、紫光国微(002049，增持)、成都华微(688709，未
评级)
风险提示
下游需求不及预期，技术研发不及预期，行业竞争加剧风险。
投资建议与投资标的
核心观点
国家/地区 中国
行业 电子行业
报告发布日期 2026年 06月 04日
薛宏伟 执业证书编号：S0860524110001
xuehongwei@
021-63326320
贾国瑞 执业证书编号：S0860526030002
jiaguorui@
021-63326320
Agent推理时代，交换芯片持续通胀 2026-05-28
国产算力加速启航 2026-05-25
玻璃基板性能优异，先进封装、存储等下
游打开应用空间
2026-05-25
FPGA：逐步切入 AI 服务器
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目 录
一、FPGA：现场可编程门阵列 ...................................................................... 4
架构：多模块可重构 ..................................................................................................... 4
特点：高灵活性和低时延 ............................................................................................. 5
二、FPGA 在 AI 服务器的应用 ....................................................................... 6
控制：负责时序控制等环节 .......................................................................................... 6
互联：承担协议桥接和互联 .......................................................................................... 6
计算：做加速器 ............................................................................................................ 7
三、投资建议 ................................................................................................. 8
四、风险提示 ................................................................................................. 8
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图表目录
图 1：FPGA 的定位 ...................................................................................................................... 4
图 2：FPGA 架构 ......................................................................................................................... 5
图 3：FPGA 中表决电路示例 ....................................................................................................... 5
图 4：FPGA 提供了跨张量核心的高效的数据协调 ....................................................................... 5
图 5：CPLD 负责电源时序等功能................................................................................................. 6
图 6：人工智能应用的异构边缘计算架构方案 .............................................................................. 7
表 1：数据中心的 Scale-Up、Scale-Out、Scale-Across ............................................................. 6
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一、FPGA：现场可编程门阵列
架构：多模块可重构
FPGA是现场可编程门阵列。是 1985年由赛灵思的创始人Ross Freeman发明。指一切通过软件
手段更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元，完成既定设计功能的数字集成电路。FPGA 是在
PAL（可编程逻辑阵列）、GAL（通用阵列逻辑）、CPLD（复杂可编辑逻辑器件）等可编程器
件的基础上发展而来的一种半定制电路。目前主要应用在航空航天、国防、消费电子、通讯、工
业、AI等领域。
属于标准器件中的 PLD。FPGA 属于万能芯片 PLD 中的一种，PLD 在芯片上逻辑门是固定的，
只有布线是可重编程的，但 FPGA 是基于查找表实现逻辑要素，查找表电路不直接实现用户逻辑，
而是利用多路复选器根据输入信号选择相应存储端口的值送到输出端口。查找表中布线是固定的，
但逻辑是可重编程的，相较于 PLD连线较少，更适合构建大规模逻辑电路。FPGA内部由可编程
开关决定信号线的连接路径，再由可编程的查找表来实现逻辑函数。
图 1：FPGA 的定位
数据来源：FPGA原理与结构，东方证券研究所
FPGA由逻辑、输入/输出、布线三要素构成。FPGA由输入/输出要素、可编程逻辑要素和可编程
布线要素三部分组成，以岛型 FPGA 举例，由可编程逻辑要素、输入输出要素和布线要素（开关
块、连接块、布线通道）和存储模块组成，相邻的逻辑块、连接块和开关块组成一个可编程逻辑
块，模块呈阵列式排列最终形成岛型结构。
逻辑块：市面上对于逻辑块结构的叫法各有不同，Xilinx 称为 CLB，Altera 称为 LAB，但本质原
理类似。逻辑块基本要素包括查找表，其本质是静态随机存储器，其逻辑容量大小由输入端的信
号数量所决定，目前一般为四输入查找表、五输入查找表和六输入查找表，但输入端数量增加会
导致查找表面积的增加。除查找表外，逻辑块还包括实现时序电路的触发器和数据选择器等。逻
辑块的核心是逻辑元件。
输入输出块：连接 I/O 引脚和内部布线要素，完成芯片与外部电路连接的功能，同时进行输入输
出的信号驱动和匹配。
布线要素：包括开关块、连接块和布线块，作用是将不同的逻辑块连接起来，形成所需要的功能。
布线要素中的开关块可以进行编程配置，可实现任意的布线通路。
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图 2：FPGA 架构 图 3：FPGA 中表决电路示例
数据来源：FPGA原理与结构，东方证券研究所 数据来源：FPGA原理与结构，东方证券研究所
特点：高灵活性和低时延
FPGA 具备高灵活性。与 ASIC 相比，FPGA 具备更高灵活性，比如在下游算法更新或协议升级
时，无需重新设计硬件，仅更新配置文件即可，大幅缩短研发周期。在通信协议频繁升级、AI 算
法快速演进的训练，这种灵活的优势凸显，AI 大模型推理框架每个月都会发生重大演进，从
Transformer到 MoE架构的切换、从 FP16到 FP8/FP4量化精度的下探，均对基础硬件的计算模
式提出了新的要求；FPGA 在不更换硬件的前提下通过逻辑重配，将硬件生命周期从单一模型代
际延展至跨代复用。同时，FPGA内嵌的高速 SerDes接口可直接驱动 PCIe、CXL等多种协议，
符合 AI服务器对多协议并存、快速切换的工程诉求。灵活性在传统领域的主要应用场景通信基站，
后续在 AI方面有望加速切入。
FPGA 具备低时延特点。与 CPU/GPU 相比，FPGA 时延会更低。主要有三个原因，第一是算法
直译硬件，FPGA 通过可编程逻辑单元将算法直接映射为硬件电路，省去了 CPU/GPU 需要执行
的指令解析和调度步骤，从根源上减少了计算延迟。第二是数据流驱动，计算单元按数据到达顺
序直接处理，无需频繁访问内存或等待全局同步，进一步降低了通信开销。第三是并行运算，
FPGA 内部包含大量可同时工作的逻辑单元，支持任务级和流水线级并行，多个任务能同时执行，
显著提升吞吐量。
图 4：FPGA 提供了跨张量核心的高效的数据协调
数据来源：Intel，东方证券研究所
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二、FPGA 在 AI 服务器的应用
控制：负责时序控制等环节
控制：CPLD/FPGA负责 AI服务器的系统管理与电源时序控制等功能。AI服务器机柜功耗已从传
统 8卡机的 10-20KW提升至超节点的 100KW以上，供电时序管理的复杂度增加，GPU、HBM、
交换芯片、DPU 等多芯片对上电顺序、欠压锁定与过流保护有详细要求，任何时序错误导致器件
损毁。CPLD/小容量 FPGA采用 Flash/EEPROM 等非易失性存储介质保存配置，掉电后数据不丢
失，上电后无需像 SRAM 型 FPGA 那样从外部 ROM 重新加载比特流，即可立即工作。其可编程
逻辑可在数十纳秒内完成电源轨的状态采样与保护响应。随着超节点机柜总功耗提升，同时供电
架构向 HVDC与 SST转变，电源控制逻辑的复杂度持续提升，CPLD/FPGA在单台服务器的单机
价值量有望随之同步上行。
图 5：CPLD 负责电源时序等功能
数据来源：MPS，东方证券研究所
互联：承担协议桥接和互联
互联：FPGA可在高速互联架构中承担协议桥接与板间互联的功能。以英伟达 Groq3 LPX机架架
构为例，LPX 机架内 32 个计算托架通过背板上的 ETL 主干实现机架级全互联。该互联背板需同
时处理多协议，而上述协议在物理层接口、拓扑扩展架构以及生态上均不相同。在此情况下，
FPGA 的可编程逻辑允许在单颗芯片内部署多套协议栈，并支持动态在线重配，灵活完成不同协
议间的帧解析、转换与错误处理，对比来看 ASIC 桥接芯片难以在同一硬件平台上实现多协议的
并行处理与后续迭代。因此在需要兼容多种互联协议的架构中，FPGA 成为协议桥接与板间互联
的关键载体。举例来看，Versal 等高端系列 FPGA，通过可重叠迭代逻辑与 112Gbps PAM4
SerDes 集成于同一芯片，在板间互联中应用。这一互联在整个 AI 服务器生态中具有普遍性，
Scale-Up 领域现有协议包括 NVLink、UALink、SUE、UB 等，呈现多强竞争格局，FPGA 互联
方案价值持续凸显。
表 1：数据中心的 Scale-Up、Scale-Out、Scale-Across
层级 Scale-Up Scale-Out Scale-Across
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定义
垂直扩展单一系统 (Rack /
SuperPOD)
水平扩展多个系统 (Cluster) 跨数据中心扩展
现有协定 NVLink、UALink、SUE、UB InfiniBand、Ethernet、UE Ethernet
XPU 带宽 ~ 8 Tbps 400 / 800 Gbps ~ 100 Gbps (E)
延迟要求 <1 μs <10 ms <20 ms (E)
节点数 <10k 10-100k 1-10M
传输距离 <500 m 500 m - 10 km <40 km
拓扑 Clos、3D Torus、Dragonfly+ Clos、Dragonfly+ Clos、Dragonfly+
硬件技术
Rack（机柜）内现以铜线为主，
逐步转向光纤
光纤 光纤
数据来源：Trendforce，东方证券研究所
计算：做加速器
计算层：主流芯片厂商已在推理服务器中验证了 FPGA 的计算加速价值，Altera Agilex 系列集成
AI Tensor Block，官方手册显示其通过 oneAPI等支持主流框架直接调用；微软自 2016年Project
Catapult起在数据中心规模部署 FPGA，公开技术资料显示其 Bing搜索排序加速实现接近翻倍的
吞吐量提升，并扩展至推荐系统与自然语言处理等在线推理任务。相较于纯 GPU方案，FPGA在
AI推理中的优势体现于三个维度：一是能效比，GPU的 SIMT架构在处理低并行度、内存带宽敏
感型子任务时存在 Warp 调度开销，而 FPGA 将计算逻辑直接映射为硬件电路，以较低静态功耗
维持持续吞吐；二是时延确定性，GPU 依赖内核动态调度，FPGA 的硬件逻辑以固定的硬件路径
执行，推理响应具备确定性低时延；三是功能集成度，单颗 FPGA 可在同一器件内整合预处理、
后处理及安全 I/O等功能，减少多芯片方案的复杂度。
图 6：人工智能应用的异构边缘计算架构方案
数据来源：Adlinktech，东方证券研究所
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三、投资建议
相关标的为在 FPGA 领域目前产品矩阵完善，同时在新品迭代较快的复旦微电(688385，买入)、
安路科技(688107，未评级)、紫光国微(002049，增持)、成都华微(688709，未评级)
四、风险提示
下游需求不及预期：若下游工业、通信、AI等领域对 FPGA需求不及预期，对公司业务有不利影
响。
技术研发不及预期：若 FPGA新品迭代进展低于预期，对公司业务有不利影响。
行业竞争加剧风险：若行业格局恶化，造成产品价格扰动，对公司业务有不利影响。
Tabl e_Disclai mer
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分析师申明
每位负责撰写本研究报告全部或部分内容的研究分析师在此作以下声明：
分析师在本报告中对所提及的证券或发行人发表的任何建议和观点均准确地反映了其个人对该证
券或发行人的看法和判断；分析师薪酬的任何组成部分无论是在过去、现在及将来，均与其在本
研究报告中所表述的具体建议或观点无任何直接或间接的关系。
投资评级和相关定义
报告发布日后的 12个月内行业或公司的涨跌幅相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅为基准
（A 股市场基准为沪深 300 指数，香港市场基准为恒生指数，美国市场基准为标普 500 指数）；
公司投资评级的量化标准
买入：相对强于市场基准指数收益率 15%以上；
增持：相对强于市场基准指数收益率 5%～15%；
中性：相对于市场基准指数收益率在-5%～+5%之间波动；
减持：相对弱于市场基准指数收益率在-5%以下。
未评级 —— 由于在报告发出之时该股票不在本公司研究覆盖范围内，分析师基于当时对该股
票的研究状况，未给予投资评级相关信息。
暂停评级 —— 根据监管制度及本公司相关规定，研究报告发布之时该投资对象可能与本公司
存在潜在的利益冲突情形；亦或是研究报告发布当时该股票的价值和价格分析存在重大不确
定性，缺乏足够的研究依据支持分析师给出明确投资评级；分析师在上述情况下暂停对该股
票给予投资评级等信息，投资者需要注意在此报告发布之前曾给予该股票的投资评级、盈利
预测及目标价格等信息不再有效。
行业投资评级的量化标准：
看好：相对强于市场基准指数收益率 5%以上；
中性：相对于市场基准指数收益率在-5%～+5%之间波动；
看淡：相对于市场基准指数收益率在-5%以下。
未评级：由于在报告发出之时该行业不在本公司研究覆盖范围内，分析师基于当时对该行业
的研究状况，未给予投资评级等相关信息。
暂停评级：由于研究报告发布当时该行业的投资价值分析存在重大不确定性，缺乏足够的研
究依据支持分析师给出明确行业投资评级；分析师在上述情况下暂停对该行业给予投资评级
信息，投资者需要注意在此报告发布之前曾给予该行业的投资评级信息不再有效。
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