フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) 市場: 構成 (ハイエンド FPGA)、アーキテクチャ (SRAM ベース FPGA、フラッシュ ベース FPGA)、エンドユーザー業界、および地域別の情報 - 2031 年までの予測

市場概況

世界のフィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) 市場規模は、2023 年に 76 億 7,839 万米ドルと評価されています。 2032 年までに 143 億 1,778 万米ドルに達すると推定されており、予測期間 (2024 ～ 2032 年) 中に8.1% の CAGRで成長します。

半導体デバイスであるフィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) は、プログラマブル相互接続によって接続された構成可能ロジック ブロック (CLB) のマトリクスを備えています。 FPGA は、特定のアプリケーションや機能のニーズを満たすために、製造後に再プログラムできます。この特性により、FPGA は、特定の設計要件に合わせて特別に作成された特定用途向け集積回路 (ASIC) とは異なります。ワンタイム プログラマブル (OTP) FPGA が存在するにもかかわらず、最も一般的なモデルは SRAM ベースであり、設計変更時の再プログラミングが可能です。

ほとんどの FPGA ロジック ブロックにはメモリ コンポーネントも含まれており、これは単純なフリップフロップまたはより大きなメモリ ブロックである場合があります。複数の FPGA を再プログラムしてさまざまな論理関数を実装することが可能で、ソフトウェアのような柔軟で再構成可能なコンピューティングが可能になります。 FPGA は、ハードウェアと同時にシステム ソフトウェア開発を開始でき、開発の非常に早い段階でシステム パフォーマンス シミュレーションを可能にし、システム アーキテクチャを最終決定する前にさまざまなシステムの試行と設計の反復を可能にする機能により、FPGA は組み込みシステム開発において顕著な役割を果たします。

市場動向

世界のフィールドプログラマブルゲートアレイ市場の推進力

IoTの需要の高まり

湿度センサーや温度センサーを含む複数のセンサーが連続的に動作するため、並列処理が FPGA の基本的な利点となります。 FPGA は通常、ループや遅延の待機に時間を費やす必要がないため、IoT にとって電力効率が高くなります。 「State of the IoT」調査によると、IoT に接続されたデバイスの数が初めて非 IoT 接続デバイスの数を上回りました。 2020 年末までに、117 億台 (217 億台の接続デバイスのうち 54%) がモノのインターネット接続でした。この数字は、2025 年までに 300 億台、つまり 1 人当たり平均約 4 台の IoT デバイスを超えると予想されます。

さらに、予測期間中のIoTデバイスの急増に伴い、IoTデバイスを製造するためのチップの需要も拡大すると予想されます。 IoT インフラストラクチャの場合、FPGA ボードはビッグ データ アクセラレータとして機能し、並列処理を実現します。これは、パブリック クラウドがレポート、ストレージ、プレゼンテーションを提供するハイブリッド クラウドの実装を強調しています。プライベート FPGA ベースのクラウド実装はリアルタイム分析を実行します。このような要因が市場の拡大を促進します。

多様なエンドユーザー業界での導入の増加

SRAM ベースの FPGA デバイスは家庭用電化製品、無線通信システム、軍事および航空宇宙アプリケーションで広く使用されているため、市場は急速に拡大すると予想されています。通信、自動車、家庭用電化製品、航空宇宙および防衛、ヘルスケア、運輸などの多くの業界が FPGA の恩恵を受けることができます。さらに、これらの分野での FPGA の使用の増加により、市場貢献者が拡大する潜在的な機会がもたらされます。この理由が世界のFPGA市場の拡大を後押ししています。

世界的なフィールドプログラマブルゲートアレイ市場の抑制

ASICと比較して消費電力が高い

現在の市場における設計者の意思決定プロセスにおいて、電力は重要な要素です。この変更の理由の 1 つは、電力がシステムのコストに大きく影響するためです。 ASIC は専用の目的/アプリケーション向けに設計されているため、FPGA と比較して速度対比パフォーマンスに優れています。さらに、ASIC は、特にバッテリーを使用する電子ガジェットの場合、電力使用レベルを制御および改善できるため、FPGA よりも電力効率が大幅に優れています。 FPGA は、比較機能を実行するために ASIC よりも多くの電力を必要とします。

ポータブル ガジェットの需要はここ数年で急速に拡大しました。これらのデバイスでさまざまな複数のリアルタイム機能を開発するには、単一チップ上で数百万のゲート数を設計する必要があります。これらの設計では速度も重要な考慮事項です。これらの目的を満たすために、ミックスドシグナル ASIC チップ アーキテクチャと FinFET のような低電力トランジスタが急速に普及しつつあります。さらに、テクノロジー大手はデータセンター向けの電力効率の高いチップの開発に注力しています。これらの発展は、FPGA市場のさらなる発展にとって課題と制約をもたらします。

世界的なフィールド プログラマブル ゲート アレイの市場機会

アジア太平洋地域の成長の可能性

FPGA 市場はアジア太平洋地域で最も急速に拡大しています。世界の FPGA 市場は、中国、日本、インドなどの国々によって独占されると予想されています。アジア太平洋地域のFPGA市場で活動するメーカーの数は増加しています。これらの企業は、価値の獲得を通じて収益源を拡大する機会を獲得しています。さらに、テクノロジーの発展とこれらの国の顧客からの FPGA に対する需要の高まりにより、製品メーカーにとっては大きな潜在的なチャンスが存在します。

世界の FPGA 市場のメーカーも、航空宇宙産業や軍事産業の需要を満たす高品質の製品の開発にさらに注力しています。 IT および電気通信部門の発展と、中国とインドのデータセンター数の増加によって、利益をもたらす機会が生まれています。世界のFPGA市場を牽引しているFPGAの需要は、アジア太平洋地域で確立されたサプライチェーン管理システムによっても高まると予想されています。このような要因は、市場拡大の機会を生み出すと予想されます。

分析

世界のフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）市場は、構成、テクノロジー、ノードサイズ、エンドユーザー業界によって分割されています。

構成に基づいて、世界市場はローエンド FPGA、ミッドエンド FPGA、およびハイエンド FPGA に二分されます。

ミッドレンジ FPGA セグメントは世界市場を支配しており、予測期間中に 7.6% の CAGR を示すと予測されています。ハイエンド FPGA 市場では、Xilinx (現 AMD) と Intel が著名なプレーヤーであり、ユースケースで大きなシェアを占めています。他の多くの FPGA 企業は、参入コストが低いミッドレンジおよびローエンドに焦点を当てて競争を始めています。最近まで、中小企業にはハイエンド FPGA セグメントの巨人 (AMD と Intel) に対抗する勢いがありませんでした。ただし、ハイエンド FPGA 市場は FPGA ビジネスの最大のセグメントを表しています。現在、一部の企業はハイエンド FPGA セグメントにも製品を投入しています。ザイリンクスとインテルのハイエンド FPGA は、5G インフラストラクチャ、AI/ML、自動車、コンピューティング ストレージ、コンピューティング アクセラレーション、ネットワーキング、防衛およびハードウェア保証、テストと測定におけるアプリケーションをターゲットとしています。

テクノロジーに基づいて、世界市場は SRAM ベースの FPGA、アンチヒューズ ベースの FPGA、フラッシュ ベースの FPGA などに二分されます。

SRAM ベースの FPGA は市場シェアに最も大きく貢献しており、予測期間中に 8.3% の CAGR を示すと予想されます。 SRAM は FPGA 設計の重要なコンポーネントであり、総電力の大部分を消費するため、今日の FPGA には低電力 SRAM セルの設計が必要です。 SRAM は、コンピュータのキャッシュ メモリおよびビデオ カードのランダム アクセス メモリのデジタル/アナログ コンバータの一部として使用されます。さらに、SRAM ベースの FPGA は CMOS 製造方法を使用して作成されており、これにより以前のテクノロジーよりも高い電力効率とロジック密度が可能となり、市場を前進させています。 SRAM ベースの FPGA は、軍事および航空宇宙アプリケーション、電気通信および無線通信システム、および消費財で広く使用されており、セグメントの拡大がさらに促進されています。

アンチヒューズ ベースの FPGA は、入手可能な最も安全なプログラマブル デバイスです。これらの FPGA のアンチヒューズは、電流を流すために焼かれる可能性があります。アンチヒューズは一度点火すると交換できません。したがって、これらの FPGA ボードは一度しかプログラムできず、再利用できません。たとえば、Actel のアンチ ヒューズは、ワンタイム プログラマブル (OTP) であるため、ヒューズ テクノロジに似ています。アンチヒューズの反対の部分は、そのプログラミング方法に由来します。電流を流して金属接続を切断するのではなく、金属接続が成長してリンクを接続します。

エンドユーザー産業に基づいて、世界市場は IT および通信、家庭用電化製品、自動車、産業、軍事および航空宇宙、通信、ヘルスケアなどに分類されます。

軍事および航空宇宙部門は最高の市場シェアを占めており、予測期間中に 7.5% の CAGR を示すと予測されています。フィールド プログラマブル ゲート アレイは、レーダーやソナーなどの防衛用途の信号処理ボードで一般的になりました。これらのデバイスは、特にソフトウェア無線などの通信テクノロジにおいて、さらに高いパフォーマンスを約束します。国内外の航空宇宙分野では、特に商用衛星で FPGA が広く使用されています。データによると、FPGA は 60 件の深宇宙探査プロジェクト、米国内および海外の研究衛星および商業衛星、および多くの軍事衛星プログラムで使用されています。

FPGA は、産業用アプリケーション向けの古い ASIC テクノロジーを置き換えて、よりコスト効率の高いソリューションを提供できます。 FPGA は通信コプロセッサとしてイーサネットへの接続を担当し、柔軟なソリューションにより単一のハードウェア プラットフォーム上でさまざまなプロトコルをサポートできます。さらに、FPGA はモーターを制御します。これは、組み込みプロセッサ、リアルタイム特性、デジタル エンコーダを使用して簡単に実現できます。さらに、インダストリー 4.0 は接続と自律動作に依存して、堅牢な産業用 IoTアプリケーションを構築します。産業用システム設計者は、FPGA 産業用オートメーション ソリューションを使用して、ファクトリー オートメーション システム設計のコストと市場投入までの時間を大幅に削減できます。

地域分析

アジア太平洋地域が世界市場を支配

世界のフィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) 市場は、地域に基づいて、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、ラテンアメリカ、中東、アフリカに分かれています。

アジア太平洋地域は世界のフィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) 市場の最も重要な株主であり、予測期間中に 8.5% の CAGR を示すと予想されています。アジア太平洋市場は、中国、日本、インド、韓国などの主要国の存在により成長しています。中国はこの地域で最大の収益貢献国である。中国は世界の家電製造業界における主導的地位により需要が拡大しているため、FPGA市場の拡大への道を切り開いています。さらに、中国は世界最大の製造センターであり、スマートフォン、コンピューター、クラウドサーバー、通信インフラを含む世界のエレクトロニクス製品の36%を生産しており、世界のエレクトロニクスサプライチェーンにおける最も重要な結節点としての地位を確立しています。中国における人工知能（AI）の台頭は、中国の家電市場に新たな成長の機会を生み出しています。今後 10 年で、スマート ホームと IoT (モノのインターネット) は間違いなく FPGA メーカーにとって重要な開発の機会となるでしょう。

北米は、予測期間中に 7.3% の CAGR を示すと推定されています。人工知能、量子コンピューティング、および強化された無線ネットワークは半導体産業を前進させ、米国企業はその恩恵を受ける準備ができています。半導体を使用してスマートフォンから位置、方向、速度データを収集し、信号機を調整したり交通の流れを管理したりするスマートシティの成長により、北米でのFPGAの需要が高まっています。スマートシティでは、過剰な数の高解像度の写真、ビデオ、データが期待される可能性があります。このデータは収集して処理する必要があるため、FPGA 対応のスマートシティが台頭しています。さらに、FPGA は、IoT セキュリティ、画像処理、他の IoT デバイスとのインターフェースにおいて幅広く研究されています。将来的には、車両がより自律的に成長するにつれて、信号機のカメラと通信し、建設物やその他のものを識別できるようになる可能性があります。したがって、5G は不可欠です。 5G テクノロジーは現在通信分野で最も激戦となっており、そのため北米の FPGA 市場が急速に拡大しています。

ヨーロッパ市場は、ドイツ、フランス、イギリス、その他のヨーロッパの主要地域にさらに細分化されています。ドイツでは、データセンター業界の隆盛、継続的な投資、業界の成長を促進するために政府が実施した取り組みにより、FPGA市場が大幅に成長すると予想されています。ヨーロッパのコロケーション市場におけるコロケーション サービス プロバイダーの投資の大幅な増加が、ドイツのデータ センターの成長を推進しています。さらに、ドイツのデータセンター市場は、クラウド サービス プロバイダーと IT セクターの数により成長しています。データセンターでは、FPGA を大量に使用して、プロセッサでは実現できない並列プログラマビリティを実現しています (ある顧客はこれを「ハードウェアの速度でのプログラマビリティ」と呼んでいます)。これらの FPGA は、NIC (ネットワーク インターフェイス チップ) やネットワーク スイッチ チップなどの専用機能 IC とペアになっています。したがって、上記の要因がこの地域の市場の成長を推進します。

ラテンアメリカでは、IoT ソリューションは、この地域のエネルギー、医療、運輸部門での応用が期待されています。 IoT ソリューションは、改善された通信ネットワークと既存のオフライン サービスを組み合わせて、生産性を向上させ、無駄を削減し、地域の公共サービスの提供を改善すると期待されています。ブラジルでは、AI および IoT テクノロジーへの複数の投資が行われています。たとえば、ブラジル政府は 2021 年 7 月に、IoT、5G、ロボット研究に焦点を当てた技術開発センターを立ち上げました。さらに、2020年7月、クアルコム・ベンチャーズはブラジル国立経済社会開発銀行（BNDES）と提携し、モノのインターネット（IoT）技術に取り組むブラジルのスタートアップ企業向けのファンドを立ち上げた。このような取り組みは、IoT 導入の成長をさらに促進し、FPGA 市場の成長をサポートすると予想されます。

中東やアフリカでは、政府の支援を受けて半導体産業が着実に成長しています。 2021 年 12 月に、Oracle や Amazon を含む複数のデータセンターがアラブ首長国連邦で開設されました。さらに、中東のすべての企業は、FPGA ソリューションの使用にプラスの影響を与える可能性のある、クラウド、セキュリティ、コンテナなどの最新のデータ保護ポリシーを中心とした戦略の構築を検討しています。

最近の動向

• 2022 年 11 月 - Innodiskは、4 つの USB 3.1 Gen 1 インターフェイスと 2 つの M. 2つの拡張スロット。
• 2022 年 12 月 -ラティスは、コンパクトなフォームファクタを備えた低消費電力 FPGA ファミリを発表しました。同社は、新しいFPGAプラットフォームは低電力周辺機器コンピューティングアプリケーション向けに特別に設計されていると述べた。