Informe de análisis del tamaño, la cuota de mercado y las tendencias del mercado de matrices de puertas programables en campo (FPGA) por configuración (FPGA de gama baja, FPGA de gama media, FPGA de gama alta), por tecnología (FPGA basada en SRAM, FPGA basada en antifusibles, FPGA basada en memoria flash, otras), por tamaño de nodo (≤16 nm, 20-90 nm, >90 nm), por industria de usuario final (TI y telecomunicaciones, electrónica de consumo, automoción, industria, militar y aeroespacial, telecomunicaciones, sanidad, otras) y por región (América del Norte, Europa, Asia-Pacífico, Oriente Medio y África, Latinoamérica). Previsiones para el periodo 2025-2033.

Factores de crecimiento

Creciente demanda de IoT

Debido al funcionamiento continuo de varios sensores, incluidos los de humedad y temperatura, el procesamiento paralelo es una ventaja fundamental de las FPGA. Las FPGA suelen ser más eficientes energéticamente para el IoT, ya que no es necesario invertir tiempo en bucles ni esperar a que se produzcan retrasos. Según el estudio Estado del IoT, el número de dispositivos conectados al IoT ha superado por primera vez al de dispositivos que no están conectados al IoT. A finales de 2020, 11.700 millones (o el 54 % de los 21.700 millones de dispositivos conectados) eran conexiones al Internet de las Cosas. Se prevé que esta cifra supere los 30.000 millones en 2025, lo que equivale a unos 4 dispositivos IoT por persona de media.

Además, se prevé que la demanda de chips para la fabricación de dispositivos IoT aumente junto con el fuerte crecimiento de estos dispositivos durante el período de pronóstico. Para la infraestructura IoT, las placas FPGA pueden funcionar como aceleradores de big data, proporcionando así procesamiento paralelo. Esto pone de relieve una implementación de nube híbrida, donde la nube pública ofrece informes, almacenamiento y presentación, mientras que una implementación de nube privada basada en FPGA realiza análisis en tiempo real. Estos factores impulsan la expansión del mercado.

Mayor implementación en diversos sectores de usuarios finales.

Se prevé que el mercado crezca rápidamente debido al uso generalizado de dispositivos FPGA basados ​​en SRAM en electrónica de consumo, sistemas de comunicación inalámbrica y aplicaciones militares y aeroespaciales. Numerosas industrias, como las de telecomunicaciones, automoción, electrónica de consumo, aeroespacial y defensa, sanidad y transporte, entre otras, pueden beneficiarse de las FPGA. Además, el creciente uso de las FPGA en estos sectores ofrece oportunidades potenciales para que los participantes del mercado se expandan. Este motivo está impulsando la expansión del mercado global de FPGA.

Factores restrictivos

Alto consumo de energía en comparación con ASIC.

El consumo de energía es un factor crucial en el proceso de toma de decisiones del diseñador en el mercado actual. Este cambio se debe, en parte, a que el consumo de energía se traduce en costos de sistema significativos. Dado que los ASIC están diseñados para una aplicación específica, ofrecen un rendimiento superior en términos de velocidad en comparación con las FPGA. Además, los ASIC son considerablemente más eficientes energéticamente que las FPGA gracias a su capacidad para controlar y optimizar el consumo de energía, especialmente en dispositivos electrónicos que utilizan baterías. Las FPGA requieren más energía para realizar funciones similares que los ASIC.

La demanda de dispositivos portátiles se ha expandido rápidamente en los últimos años. El desarrollo de una variedad de múltiples funcionalidades en tiempo real en estos dispositivos requiere el diseño de millones de compuertas en un solo chip. La velocidad también es una consideración importante en estos diseños. La arquitectura de chips ASIC de señal mixta y los transistores de bajo consumo como FinFET están ganando popularidad rápidamente para satisfacer estos objetivos. Además, los gigantes tecnológicos se centran en desarrollar chips de bajo consumo energético paracentros de datosEstos avances plantean desafíos y limitaciones para el desarrollo futuro del mercado de FPGA.

Oportunidades de mercado

Potencial de crecimiento en Asia-Pacífico

El mercado de FPGA se está expandiendo con mayor rapidez en la región de Asia-Pacífico. Se prevé que el mercado global de FPGA esté dominado por países como China, Japón e India. El número de fabricantes activos en el mercado de FPGA de Asia-Pacífico está en aumento. Estos actores están obteniendo oportunidades para incrementar sus ingresos mediante la captación de valor. Además, existen enormes oportunidades potenciales para los productores de productos debido al desarrollo tecnológico y la creciente demanda de FPGA por parte de los clientes en estos países.

Los productores del mercado global de FPGA se están centrando en la creación de productos de alta calidad para satisfacer las demandas de las industrias aeroespacial y militar. El desarrollo del sector de las tecnologías de la información y las telecomunicaciones, así como el creciente número de centros de datos en China e India, generan oportunidades de crecimiento. Se prevé que la demanda de FPGA, que impulsa el mercado mundial, se vea favorecida por un sistema de gestión de la cadena de suministro consolidado en la región de Asia-Pacífico. Se espera que estos factores creen oportunidades para la expansión del mercado.

Análisis regional

Asia-Pacífico es una región dominante con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 8,5%.

La región Asia-Pacífico es el principal actor del mercado mundial de matrices de puertas programables en campo (FPGA) y se prevé que experimente una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 8,5 % durante el período de pronóstico. El crecimiento del mercado en Asia-Pacífico se debe a la presencia de países clave como China, Japón, India y Corea del Sur. China es el principal contribuyente a los ingresos en la región. China está impulsando la expansión del mercado de FPGA, ya que la demanda del país se está desarrollando gracias a su posición de liderazgo en la industria global de fabricación de electrónica de consumo. Además, China es el mayor centro de fabricación del mundo, produciendo el 36 % de la electrónica mundial, incluyendo teléfonos inteligentes, computadoras, servidores en la nube e infraestructura de telecomunicaciones, lo que la consolida como el nodo más importante en la cadena de suministro global de electrónica. El creciente protagonismo de la inteligencia artificial (IA) en China ha creado nuevas oportunidades de crecimiento para el mercado chino de electrónica de consumo. En la próxima década, los hogares inteligentes y el IoT (Internet de las Cosas) representarán sin duda una importante oportunidad de desarrollo para los fabricantes de FPGA.

América del Norte es la región de más rápido crecimiento.

Se estima que América del Norte exhibirá una CAGR del 7,3% durante el período de pronóstico. Inteligencia artificial,computación cuánticaLas redes inalámbricas mejoradas impulsan la industria de los semiconductores, y las empresas estadounidenses están preparadas para beneficiarse. El crecimiento de las ciudades inteligentes, que utilizan semiconductores para recopilar datos de ubicación, dirección y velocidad de los teléfonos inteligentes para coordinar los semáforos y gestionar el flujo vehicular, está impulsando la demanda de FPGA en Norteamérica. Se espera una gran cantidad de fotografías, videos y datos de alta definición en las ciudades inteligentes. Estos datos deben recopilarse y procesarse, razón por la cual las ciudades inteligentes habilitadas con FPGA están en auge. Además, las FPGA se están investigando exhaustivamente en seguridad de IoT, procesamiento de imágenes e interconexión con otros dispositivos IoT. En el futuro, los vehículos podrían comunicarse con las cámaras de los semáforos a medida que se vuelven más autónomos, lo que les permitiría identificar obras y otros obstáculos; por lo tanto, el 5G es esencial. La tecnología 5G es actualmente el área más disputada en comunicaciones, razón por la cual el mercado de FPGA en Norteamérica se ha expandido rápidamente.

El mercado europeo se fragmenta aún más en regiones clave como Alemania, Francia, el Reino Unido y el resto de Europa. Se espera que Alemania experimente un crecimiento significativo en el mercado de FPGA debido a su floreciente industria de centros de datos, las continuas inversiones y las iniciativas emprendidas por el gobierno para impulsar el crecimiento de la industria. El considerable aumento de las inversiones de los proveedores de servicios de coubicación en el mercado europeo está impulsando el crecimiento de los centros de datos en Alemania. Además, el mercado de centros de datos en Alemania está creciendo debido al número de proveedores de servicios en la nube y al sector de TI. Los centros de datos utilizan FPGA en grandes cantidades para proporcionar programabilidad paralela, algo que un procesador no puede lograr (un cliente lo denomina "programabilidad a la velocidad del hardware"). Estas FPGA se combinan con circuitos integrados de función dedicados, como chips de interfaz de red (NIC) y chips de conmutación de red. Por lo tanto, los factores mencionados impulsan el crecimiento del mercado en esta región.

En Latinoamérica, se prevé que las soluciones de IoT tengan aplicaciones en los sectores energético, sanitario y de transporte de la región. Se espera que estas soluciones combinen redes de comunicación mejoradas con servicios offline existentes para aumentar la productividad, reducir el desperdicio y optimizar la prestación de servicios públicos regionales. Brasil está experimentando múltiples inversiones en tecnologías de IA e IoT.

• Por ejemplo, en julio de 2021, el gobierno brasileño inauguró un centro de desarrollo tecnológico centrado en la investigación de IoT, 5G y robótica. Asimismo, en julio de 2020, Qualcomm Ventures se asoció con el Banco Nacional de Desarrollo Económico y Social (BNDES) de Brasil para lanzar un fondo destinado a startups brasileñas que trabajan con tecnología de Internet de las Cosas (IoT). Se espera que estas iniciativas impulsen aún más la adopción de IoT y fomenten el crecimiento del mercado de FPGA.

En Oriente Medio y África, la industria de semiconductores experimenta un crecimiento constante gracias al apoyo gubernamental. En diciembre de 2021, se inauguraron varios centros de datos en los Emiratos Árabes Unidos, entre ellos los de Oracle y Amazon. Además, todas las empresas de Oriente Medio buscan desarrollar una estrategia basada en políticas modernas de protección de datos, que incluyan la nube, la seguridad y los contenedores, lo que podría tener un impacto positivo en el uso de soluciones FPGA.

Análisis segmentario

Por configuración

El segmento de FPGA de gama media domina el mercado global y se proyecta que presente una CAGR del 7,6 % durante el período de pronóstico. En el mercado de FPGA de gama alta, Xilinx (ahora AMD) e Intel son actores prominentes, capturando una participación significativa en los casos de uso. Muchas otras empresas de FPGA se centran en la gama media y baja con un menor costo de entrada para comenzar a competir. Hasta hace poco, las pequeñas y medianas empresas no tenían el impulso para hacer frente a estos gigantes en el segmento de FPGA de gama alta (AMD e Intel). Sin embargo, el mercado de FPGA de gama alta representa el segmento más grande del negocio de FPGA. Actualmente, algunas empresas también introducen sus productos en el segmento de FPGA de gama alta. Las FPGA de gama alta de Xilinx e Intel están dirigidas a su aplicación en infraestructura 5G, IA/ML, automoción, almacenamiento computacional, aceleración de computación, redes, defensa y garantía de hardware, y pruebas y mediciones.

Mediante la tecnología

El FPGA basado en SRAM es el principal contribuyente a la cuota de mercado y se prevé que presente una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 8,3 % durante el período de pronóstico. El diseño de celdas SRAM de bajo consumo es fundamental para los FPGA actuales, ya que la SRAM es un componente esencial del diseño de FPGA y consume la mayor parte de la energía total. La SRAM se utiliza en la memoria caché de los ordenadores y como parte del convertidor digital-analógico de memoria de acceso aleatorio (RAM) de las tarjetas gráficas. Además, los FPGA basados ​​en SRAM se fabrican mediante el método CMOS, que permite una mayor eficiencia energética y densidad lógica que las tecnologías anteriores, impulsando así el mercado. El uso generalizado de FPGA basados ​​en SRAM en aplicaciones militares y aeroespaciales, sistemas de telecomunicaciones y comunicación inalámbrica, y bienes de consumo impulsa aún más la expansión del segmento.

Un FPGA con fusible anti-inflamable es el dispositivo programable más seguro disponible. El fusible anti-inflamable de estos FPGA puede quemarse para conducir corriente. Una vez encendido, el fusible anti-inflamable no se puede cambiar. Por lo tanto, estas placas FPGA solo se pueden programar una vez y no son reutilizables.

• Por ejemplo, el antifusible de Actel es similar a la tecnología de fusibles, ya que es programable una sola vez (OTP). La diferencia radica en su método de programación. En lugar de desconectar la conexión metálica mediante el paso de una corriente eléctrica, la mantiene conectada.

Por sector de usuario final

El segmento militar y aeroespacial posee la mayor cuota de mercado y se prevé que experimente una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 7,5 % durante el período de pronóstico. Los arreglos de puertas programables en campo (FPGA) se han vuelto comunes en las placas de procesamiento de señales para aplicaciones de defensa, como radares y sonares. Estos dispositivos prometen un rendimiento aún mayor, especialmente en tecnologías de comunicación como la radio definida por software. Tanto a nivel nacional como internacional, los sectores aeroespacial y espacial utilizan ampliamente los FPGA, particularmente en satélites comerciales. Según los datos, los FPGA se utilizan en 60 proyectos de exploración del espacio profundo, satélites de investigación y comerciales en EE. UU. y en el extranjero, y en numerosos programas de satélites militares.

Los FPGA pueden reemplazar las antiguas tecnologías ASIC para aplicaciones industriales, proporcionando soluciones más rentables. Como coprocesador de comunicaciones, los FPGA se encargan de la conexión a Ethernet, y las soluciones flexibles pueden admitir diferentes protocolos sobre una única plataforma de hardware. Además, el FPGA controla el motor. Esto se logra fácilmente con un procesador integrado, características en tiempo real y un codificador digital. Asimismo, la Industria 4.0 se basa en la conectividad y el funcionamiento autónomo para construirIoT industrial robustoAplicaciones. Los diseñadores de sistemas industriales pueden utilizar soluciones de automatización industrial basadas en FPGA para reducir drásticamente los costos y el tiempo de comercialización de los diseños de sistemas de automatización de fábricas.