フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）市場の評価 – 2024～2031年

フィールドプログラマブルゲートアレイ市場は今後数年間で大幅な成長が見込まれており、アナリストは、2024年の収益が106億4,000万ドルに達し、2031年までに 297億2,000万ドルの評価額に達すると予測しています。この上昇傾向は、技術の進歩とさまざまな業界での需要の高まりによって推進されています。

フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）市場は、人工知能（AI）、機械学習（ML）、モノのインターネット（IoT）などの新興分野でのFPGAの採用増加によって牽引されています。これらのアプリケーションには、複雑なアルゴリズムとリアルタイムのデータ処理を効率的に処理できるハードウェアが必要です。FPGA は再構成可能であるため、この点で大きな利点があります。従来のプロセッサとは異なり、FPGA は製造後に特定のタスクを実行するようにプログラムできるため、進化する AI および ML モデルに適応できます。さらに、FPGA の低消費電力と高性能機能により、拡大し続ける IoT 環境におけるエッジ コンピューティング デバイスに最適です。

自動車、航空宇宙および防衛、民生用電子機器などの分野で高度な電子機器に対する需要が高まっており、FPGA 市場が成長しています。現代の自動車は、複雑な運転支援システムや車内エンターテイメント機能にますます依存するようになっています。同様に、航空宇宙および防衛の進歩には、信号処理から安全な通信まで、あらゆるものに高度な電子機器が必要です。FPGA は、これらの需要を満たすために必要な柔軟性とパフォーマンスを提供すると同時に、過酷な環境に耐える能力があるため、航空宇宙アプリケーションに適しています。民生用電子機器では、FPGA は高解像度ディスプレイやデータ転送速度の高速化などの機能に貢献し、ユーザー エクスペリエンスを向上させます。これらの傾向が続くと、FPGA の需要は着実に増加し、市場全体の評価に貢献すると予想されます。

フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) の市場は、自動車、航空宇宙および防衛、民生用電子機器などの分野での高度な電子機器の需要の増加と、人工知能 (AI)、機械学習 (ML)、モノのインターネット (IoT) などの新興分野での FPGA の採用の増加によって推進されています。この需要の急増により、市場は 2024 年から 2031 年にかけて 15.12% の CAGR で成長すると予想されます。

フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) 市場定義/概要

フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) は、定義済み機能の枠を打ち破る革新的なタイプの集積回路です。特定のタスク向けに設計された従来のチップとは異なり、FPGA は独自のレベルのカスタマイズを提供します。デジタル ロジックの空白のキャンバスを想像してみてください。これが FPGA の本質です。このキャンバスは、膨大な数のコンフィギュラブル ロジック ブロック (CLB) とプログラム可能なインターコネクトで構成されています。CLB は、AND、OR、NOT などの基本的な論理演算を実行できる、再構成可能な小さなビルディング ブロックと考えてください。インターコネクトは電線のように機能し、これらの CLB を特定の方法で接続して複雑なデジタル回路を作成できます。

FPGA の真の魅力は、製造後にプログラムできることです。このプログラミングは、プログラミング言語に似ていますが、ハードウェアの機能を記述するために特別に設計されたハードウェア記述言語 (HDL) を使用して実現されます。CLB とインターコネクトの構成を HDL コードで操作することで、基本的にカスタム回路をオンザフライで設計できます。この再プログラム可能性には計り知れないメリットがあります。これにより、エンジニアはデバイスに展開した後でも FPGA の機能を改良および更新できます。さらに、FPGA は新しいハードウェア設計のプロトタイプを作成するためのコスト効率の高いソリューションにもなります。エンジニアは、特定用途向け集積回路 (ASIC) を使用した固定設計にコミットする代わりに、量産向けの設計を最終決定する前に FPGA でさまざまな構成を試すことができます。この柔軟性と適応性により、FPGA は、高性能コンピューティングからリアルタイム信号処理まで、さまざまな業界で貴重なツールとなっています。

フィールド プログラマブル ゲート アレイの採用を促進する要因は何ですか?

フィールド プログラマブル ゲートアレイ (FPGA) は、人工知能 (AI)、機械学習 (ML)、モノのインターネット (IoT) などの分野でハードウェア アクセラレーションの需要が高まっているため、ますます重要になっています。これらのアプリケーションに必要な複雑なアルゴリズムとリアルタイム データ処理は、従来のプロセッサでは対応が困難です。FPGA は再構成可能な性質により、魅力的なソリューションを提供します。固定機能プロセッサとは異なり、FPGA は製造後に特定のタスクを実行するようにプログラムできます。これにより、AI および ML モデルの絶えず変化する需要に適応できます。また、低消費電力で高いパフォーマンスを実現できるため、IoT 環境で普及しているリソースが限られたデバイスに最適です。

さまざまな業界で技術の進歩が採用されるにつれて、FGPA の必要性が大幅に高まっています。たとえば、自動車業界では、複雑な運転支援システムや車載エンターテイメント機能の急増が見られます。同様に、航空宇宙および防衛分野では、安全な通信から複雑な信号処理まで、さまざまな機能のために高度な電子機器が必要です。これらの要求を満たすために必要な適応性と生のパフォーマンスは、FPGA によって提供されます。過酷な環境に耐えるというその本来の能力により、FPGA は航空宇宙アプリケーションに特に適しています。また、高解像度ディスプレイや高速データ転送速度などの機能が FPGA の搭載によって可能になり、民生用電子機器も FPGA の恩恵を受けています。これらのトレンドが勢いを増し続けるにつれて、FPGA の需要は着実に増加すると予想されます。

さらに、効率的なプロトタイピングと開発サイクルに対する需要の高まりにより、FPGA の重要性はますます高まっています。従来の特定用途向け集積回路 (ASIC) は優れたパフォーマンスを提供しますが、多額の先行投資と長い開発サイクルが必要です。一方、FPGA を使用すると、エンジニアは設計を量産用に確定する前に、さまざまなハードウェア構成を試すことができます。この柔軟性により、開発時間とコストが大幅に削減されるため、FPGA はプロトタイピング プロセスを合理化する貴重なツールになります。この利点は、成功のために迅速な反復が不可欠な最先端技術に取り組んでいる企業にとって特に魅力的です。

FPGA 市場の採用と拡張性を妨げる技術的制約は何ですか?

非常に高い柔軟性を提供しながら、本質的に複雑なプログラミング FPGA を使用するには、ハードウェア記述言語 (HDL) の専門知識とデジタル ロジック設計に対する深い理解が必要です。これは一部のエンジニアにとって大きな障壁となり、FPGA のパワーをフルに活用できる人材のプールを制限します。

FPGA の消費電力は、ASIC などの固定機能の同等製品と比較すると、もう 1 つの重要な障壁となります。進歩は見られますが、FPGA は一般に、同様のパフォーマンス レベルを達成するためにより多くの電力を必要とします。これは、モノのインターネット (IoT) 内のバッテリー駆動デバイスなど、電力効率が最も重要であるアプリケーションにとって大きな欠点となる可能性があります。

さらに、FPGA 設計の拡張性は、チップ自体の物理的なサイズによって制限される可能性があります。目的の回路の複雑さが増すにつれ、必要なロジック ブロックと相互接続の数が 1 つの FPGA の容量にすぐに達する可能性があります。これにより、より複雑で高価なマルチ FPGA 実装に頼る必要があり、特定のアプリケーションのスケーラビリティが妨げられる可能性があります。

カテゴリ別の洞察力

IoT と 5G のトレンドはスタティック ランダム アクセス メモリ (SRAM) の需要にどのような影響を与え、市場の成長を促進するのでしょうか?

分析によると、スタティック ランダム アクセス メモリ (SRAM) セグメントは、予測期間中にテクノロジー セグメントで最大の市場シェアを占めると推定されています。IoT と 5G セクターは、FGPA 市場の優位性の主な要因です。IoT デバイスと 5G ネットワークは、リアルタイムのデータ処理と低遅延通信に大きく依存しています。SRAM ベースの FPGA は、これらの分野で優れています。フラッシュベースの FPGA とは異なり、SRAM FPGA はスタティック メモリに依存しているため、構成時間が短く、遅延も少なくなります。これは、IoT および 5G エコシステム内のスマート センサーやネットワーク アクセラレータなどのアプリケーションにとって非常に重要です。これらのアプリケーションでは、わずかな遅延でもデータ フローが中断され、パフォーマンスに影響する可能性があります。

IoT 環境内のデバイスの膨大な量と多様性により、高度な柔軟性が求められます。SRAM FPGA は、このニーズに完璧に応えます。再構成可能であるため、さまざまな IoT デバイスで使用されるさまざまな機能やプロトコルに適応できます。この適応性は、単一のデバイスがさまざまなデータ形式の多数のセンサーやアクチュエータと通信する必要があるシナリオで特に役立ちます。同様に、5G ネットワークには、新しいアプリケーションやサービスの絶え間なく変化する要求に対応できるハードウェアが必要です。SRAM FPGA の再構成可能性により、これらの変更に対応するためにオンザフライで更新できるため、効率的なネットワーク操作が保証されます。

さらに、IoT および 5G ドメイン内でエネルギー効率がますます重視されるようになり、SRAM FPGA に別の機会が生まれています。従来の FPGA は電力を大量に消費する可能性がありますが、SRAM テクノロジの進歩により、消費電力レベルが低下しています。これにより、SRAM FPGA は、バッテリー駆動の IoT デバイスやエネルギーに制約のあるネットワーク インフラストラクチャにとってより魅力的なオプションとなり、市場全体の成長に貢献します。

自動車分野の成長に影響を与える要因は何か?

予測期間中、自動車分野が市場を支配すると予測されています。現代の自動車には、車線逸脱警報、自動緊急ブレーキ、アダプティブ クルーズ コントロールなどの先進運転支援システムの機能が満載されています。これらのシステムは、リアルタイムのセンサー データ処理と複雑なアルゴリズムに大きく依存しています。特定のタスク向けにプログラムでき、低遅延のパフォーマンスを提供できる FPGA は、この役割に最適です。先進運転支援システムでの FPGA の採用が増えていることは、自動車分野が安全性と自動化の向上に向けて進んでいることを示しています。

今日の自動車は、高解像度のディスプレイ、ナビゲーション システム、インターネット接続を備えた移動式エンターテイメント センターに似ています。FPGA は、これらの機能に必要な膨大な量のデータを処理する上で不可欠です。高解像度の映像を処理し、複雑な通信プロトコルを管理する能力は、シームレスな車内体験を提供するために不可欠です。インフォテインメント システムにおける FPGA の需要増加は、自動車業界が乗客の快適性と接続性の向上に重点を置いていることを反映しています。

電気自動車やハイブリッド車への移行は、自動車メーカーに新たな課題をもたらします。FPGA は、バッテリー電力を効率的に管理し、電気モーターを制御するための貴重なツールです。柔軟性があるため、さまざまな電気自動車アーキテクチャに適応し、パフォーマンスを最適化できます。電気自動車やハイブリッド車における FPGA の需要増加は、持続可能で環境に優しい輸送ソリューションの開発に対する自動車業界の取り組みを浮き彫りにしています。

インターネットとシームレスに統合されたコネクテッド カーの概念が普及しつつあります。FPGA は、車両と外部インフラストラクチャ間の安全な通信に重要な役割を果たし、リアルタイムの交通情報の更新や自動運転機能などの機能を実現します。コネクテッドカー アプリケーション向け FPGA への関心の高まりは、自動車業界が安全性、効率性、接続性を優先する将来のモビリティ ソリューションを模索していることを反映しています。

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国/地域別の洞察力

金融、ヘルスケア、電子商取引における高性能コンピューティングの需要は、アジア太平洋地域で FPGA の採用をどのように促進するでしょうか?

アナリストによると、予測期間中、アジア太平洋地域がフィールド プログラマブル ゲート アレイ市場を支配すると予測されています。アジア太平洋地域の中国、韓国、インドを中心に電子機器製造業が急成長し、エネルギー貯蔵ソリューションの需要が高まり、フィールドプログラマブルゲートアレイ市場が拡大しています。また、AI、機械学習、IoT アプリケーションの急速な成長により、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市場で優位に立っています。

アジア太平洋地域の金融機関は、投資判断のために高頻度取引や複雑なアルゴリズムモデルを採用する傾向が高まっています。これらにはリアルタイムのデータ分析と超低レイテンシの実行が必要であり、FPGA が得意とするタスクです。従来の CPU と比較して、FPGA は特定の金融アルゴリズム向けにプログラムできるため、大幅な高速化が実現し、これらの機関に競争上の優位性をもたらします。

アジア太平洋地域のヘルスケア部門では、高度な医療画像技術とゲノム研究が急増しています。FPGA は、膨大な量の医療データを効率的に処理するために必要な高性能コンピューティング機能を提供します。 FPGA は、MRI スキャンの画像再構成や複雑な遺伝子配列解析などのタスクを高速化できるため、診断の迅速化や治療計画の個別化につながります。

アジア太平洋地域の e コマース大手は、顧客体験のパーソナライズと推奨アルゴリズムの最適化に絶えず取り組んでいます。FPGA は、膨大な顧客データと購買行動を分析するためのリアルタイムのデータ処理能力を提供できます。これにより、e コマース プラットフォームは、ターゲットを絞った推奨の提供、検索結果のパーソナライズ、不正取引の防止をすべてリアルタイムで実行でき、より効率的で安全なオンライン ショッピング体験が実現します。

欧州のサイバー セキュリティ規制は、セキュリティと暗号化のための FPGA 採用にどのような影響を与えますか?

GDPR (一般データ保護規則) などの欧州規制では、堅牢なデータ保護対策が義務付けられています。FPGA を使用したハードウェア ベースのセキュリティ ソリューションは、ここで明確な利点を提供します。ハッキングに対して脆弱な可能性があるソフトウェア ベースのセキュリティとは異なり、FPGA は物理的に改ざん防止になるように設計できます。このため、FPGA は暗号化キーの保存や安全な通信プロトコルの実装に最適で、データ保護規制への準拠を保証します。

欧州の規制当局は、セキュリティ ソリューションの透明性と検証可能性をより重視しています。FPGA は、その固有のハードウェア特性により、明確に定義されたロジック構造を備えています。これにより、複雑なソフトウェア コードと比較して機能の検証が容易になります。この透明性は、規制への準拠を実証し、欧州当局の信頼を得るために不可欠です。

欧州の規制環境は、セキュリティ ソリューションに FPGA を採用する明確な機会を提供していますが、いくつかの課題が残っています。FPGA を既存のシステムに統合するには、ソフトウェア ベースのソリューションと比較して追加の開発作業が必要になる場合があります。さらに、規制当局は、セキュリティ アプリケーションでの FPGA の使用に関する明確なガイドラインを確立して、その有効性を保証する必要がある場合があります。ただし、これらの課題を克服することで、安全で準拠したシステムを作成するための FPGA の潜在能力が最大限に発揮され、ヨーロッパ市場での採用が促進されます。

競争環境

フィールド プログラマブル ゲート アレイ (FPGA) 市場は、少数の主要企業が市場を独占する競争環境が特徴です。Intel、Xilinx (2020 年に AMD が買収)、Lattice Semiconductor、Microchip Technology などの大手企業が大きな市場シェアを占めています。これらの企業は、製品のパフォーマンス、電力効率、開発ツールキット、全体的なコストなどの要素で激しい競争を繰り広げています。さらに、アジアの新興プレーヤーは競争力のあるソリューションを提供しており、既存の市場秩序を混乱させる可能性があります。確立された大手企業と革新的な新規参入者のこの組み合わせは、FPGAテクノロジーの継続的な進歩を推進しています。

フィールドプログラマブルゲートアレイ市場で活動している著名なプレーヤーには、次のものがあります。

• Intel Corporation
• AMD
• Lattice Semiconductor Corporation
• Microchip Technology Inc.
• Quicklogic Corporation
• Achronix Semiconductor Corporation
• Efinix Inc.
• Flex Logix Technologies
• Gowin Semiconductor Corporation
• Microsemi Corporation
• S2C, Inc.

最新の開発

• 2023年3月、Intelは最新のStratix 10 GX FPGAシリーズを発表しました。これは、前世代と比較して30％のパフォーマンス向上を誇り、人工知能や高性能コンピューティング。
• 2023 年 2 月、Microsoft は Achronix とのコラボレーションを発表し、データセンターでの AI および機械学習タスクの高速化を目指して、クラウド コンピューティング ワークロード向けに特別に最適化された新しいクラスの FPGA を開発しました。
• 2022 年 12 月、Lattice Semiconductor は、成長を続けるモノのインターネット (IoT) 市場に対応するため、低消費電力と小型フォーム ファクターに重点を置いたエッジ コンピューティング アプリケーション向けに設計された Avant-E FPGA ファミリをリリースしました。
• 2022 年 10 月、大手半導体ファウンドリの TSMC は、高度な FPGA テクノロジの生産能力を拡大する計画を発表しました。これは、FPGA に対する将来の需要に対する業界の信頼が高まっていることを示しています。
• 2022 年 9 月、電子設計自動化 (EDA) ソフトウェアの大手プロバイダーである Cadence Design Systems は、エンジニアの設計および検証プロセスを合理化することを目指して、FPGA 開発向けに特別に設計された新しいツール スイートを発表しました。

レポートの範囲

フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）市場、カテゴリ別

構成

• ローエンドFPGA
• ミッドレンジFPGA

ノードサイズ

• 28 nm未満
• 28～90 nm

テクノロジー

• SRAM
• フラッシュ

垂直

• 自動車
• 産業

地域

• 北米
• ヨーロッパ
• アジア太平洋
• 南米
• 中東およびアフリカ

市場調査の調査方法