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Future Market Insights（FMI）在《2023-2033年CPLD市場展望》中指出，2022年全球CPLD（復雜可編程邏輯器件）市場規(guī)模為5.923億美元，預計2023年可達6.34億美元，復合年增長率將達7.8%。2033年將增至13.35億美元。
由于以Marocell（宏單元）為基本單元的CPLD可自定義并執(zhí)行多個邏輯功能，工藝制程僅為微米級的CPLD正見證著來自多個行業(yè)的強勁需求。
30年CPLD經久不衰
CPLD是一種比PLD（可編程邏輯器件）更復雜的邏輯元件。PLD最早誕生于20世紀70年代。由于其硬件結構設計可由軟件完成，就像蓋好房子后再設計室內結構一樣，其設計比純硬件數(shù)字電路靈活性更強，但其過于簡單的結構只能實現(xiàn)規(guī)模較小的電路。
為彌補PLD的缺陷，20世紀80年代中期出現(xiàn)了CPLD，目前已廣泛應用于網絡、儀器儀表、汽車電子、數(shù)控機床、航天測控設備中等。
事實上，CPLD是一種用戶可根據各自需要自行構建邏輯功能的數(shù)字IC，主要由可編程I/O單元、基本邏輯單元、布線池和其它輔助功能模塊構成。它基于EEPROM工藝，具有非易失特性，可重復寫入。
CPLD架構
CPLD的基本設計方法是借助集成開發(fā)軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法生成相應的目標文件，通過在系統(tǒng)編程將代碼傳送到目標芯片中，實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)設計。
世界上最大門數(shù)的CPLD來自Cypress公司（已被英飛凌收購），它采用0.18微米、六層金屬工藝制造，應該說集成度并不高，但卻已是這類器件所采用的最尖端工藝了。
為了提供更完整的SoC解決方案，CPLD更頻繁地與MCU或CPU集成，除了數(shù)字邏輯功能外，現(xiàn)在單個器件還可以提供控制和處理能力。
由于對電池供電和低功耗解決方案的需求，CPLD的功率效率一直備受關注，制造商正試圖通過優(yōu)化CPLD架構使功耗最小化。
在安全方面，CPLD制造商正在為其產品增加更多安全措施，如安全引導和基于硬件的加密等功能，以防止篡改和不必要的訪問。
多種因素推動CPLD需求
汽車電子產品的日益成熟，包括ADAS和車載信息娛樂，正在推動對CPLD的需求。例如，利用安裝在車上的各種傳感器（如雷達、攝像頭和激光雷達等）來感知周圍環(huán)境，實現(xiàn)實時監(jiān)測和數(shù)據處理。這些傳感器需要高性能的CPLD進行高速數(shù)據處理和邏輯控制，以確保ADAS的準確性和可靠性。
隨著市場競爭加劇，電子產品更新?lián)Q代速度越來越快，設計規(guī)范也經常發(fā)生變化。CPLD具有高度靈活性和可定制性，能夠快速適應設計規(guī)范變化，滿足不同產品需求和消費者個性化、差異化需求，還有助于提高產品的性能和可靠性，縮短研發(fā)周期，降低生產成本。
基站和網絡基礎設施等通信系統(tǒng)的復雜性也在推動CPLD的采用，以滿足高速、高效的數(shù)據處理、信號轉換和邏輯控制要求，并根據不同的通信標準和協(xié)議進行定制化開發(fā)，滿足通信系統(tǒng)的特殊需求。
隨著對電子設備能耗的持續(xù)注度，節(jié)能已成為電子設計必須考慮的重要因素。CPLD能夠根據具體應用需求進行定制化開發(fā)，提高能源利用效率，還具有高速數(shù)據處理和信號處理能力，實現(xiàn)更加高效、可靠的電子系統(tǒng)控制和管理，進一步降低系統(tǒng)整體能耗。
診斷設備和可穿戴健康設備的創(chuàng)新也在推動CPLD的需求。越來越智能和精細化的設備需要高性能的CPLD進行高速數(shù)據采集/處理/轉換/傳輸、邏輯控制、圖像分析等。
至于CPLD市場的制約因素，主要有以下幾方面：電子系統(tǒng)日益復雜，對CPLD的無縫集成提出了挑戰(zhàn)；電源效率仍是CPLD面臨的重大挑戰(zhàn)，尤其是在電子系統(tǒng)需要更低功耗的情況下；在資源限制范圍內，用CPLD滿足復雜設計需求有一定難度；復雜應用中CPLD編程復雜性給設計者帶來了開發(fā)時間和資源方面的挑戰(zhàn)。
未來市場需求和趨勢分析
緊湊和小型化電子設計，特別是IoT和邊緣計算、可穿戴設備對CPLD的需求殷切。而將FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）和CPLD結合的混合解決方案越來越受歡迎。
通常，與CPLD相比，F(xiàn)PGA的優(yōu)點包括：集成度更高，具有更復雜的布線結構和邏輯實現(xiàn)；布線靈活，但延時與系統(tǒng)布局、布線有關；細粒度結構，內部連線資源豐富，芯片的利用率較高；功耗較小。缺點包括：速度較慢；編程信息需存放在外部存儲器上，使用復雜；保密性較差；價格較高。
隨著電信、汽車和工業(yè)自動化等多個行業(yè)電子系統(tǒng)復雜性的升級，CPLD無需進行重大的硬件重新設計，成為快速原型設計和適應不斷發(fā)展的標準的一個重要因素。
5G網絡的推出和擴展為CPLD提供了支持基礎設施，滿足高速和低延遲的機會。另外，越來越多的開源硬件開發(fā)平臺也在推動CPLD的廣泛采用。同時，3D IC等制造技術的改進則在推動CPLD的發(fā)展，從而創(chuàng)造出更緊湊、更有效、容量更大的器件。
相比之下，到2033年，F(xiàn)PGA市場預計將以7.6%的CAGR增長。FPGA適應性強的硬件吸引了深度學習、神經網絡和推理工作等應用，其將進一步推動目標市場的發(fā)展。隨著對網絡安全的日益重視，F(xiàn)PGA正被用于硬件級別的安全實現(xiàn)。
不同國家CPLD增長不一
從不同國家的預期增長來看，印度仍將是CPLD公司利潤豐厚的市場，其CAGR為11.6%；中國和法國將分別達到10.2%和10.5%。
不同國家的預期增長
在消費市場蓬勃發(fā)展、不斷加大數(shù)字化力度以及“印度制造”等政府舉措推動下，印度的電子和半導體行業(yè)正在快速增長。為了加強印度在全球電子制造業(yè)中的地位，CPLD在滿足可定制和快速部署的數(shù)字解決方案需求方面發(fā)揮了重要作用。印度正在推動醫(yī)療保健、金融和電信等行業(yè)的數(shù)字化轉型，就越來越多地采用自動化、IoT和智能技術，為CPLD的顯著增長創(chuàng)造了有利環(huán)境。
法國將CPLD作為設計定制數(shù)字電路的一個通用平臺，不斷增加研發(fā)活動，以滿足航空航天、電信和汽車行業(yè)的各種需求。隨著制造商對相關研發(fā)的投資，CPLD的應用將更加廣泛。
隨著中國繼續(xù)作為全球制造業(yè)中心，CPLD在電子設計和定制中的關鍵作用正在上升?？焖僦谱鲾?shù)字電路原型和調整數(shù)字電路的能力符合中國快速發(fā)展的電子市場的特點。伴隨中國各行業(yè)越來越認識到可重構電子系統(tǒng)的優(yōu)勢，CPLD有望被廣泛采用。
德國是工業(yè)4.0的全球領導者，強調智能制造，并將數(shù)字技術融入工業(yè)流程，對CPLD的需求可能也會飆升。CPLD具有適應性和可配置性，可編程解決方案可以定制自動化系統(tǒng)中的數(shù)字邏輯功能，有助于提高制造業(yè)的效率和靈活性。
美國CPLD市場的增長主要源于數(shù)字化快速滲透和電子設計的持續(xù)創(chuàng)新。CPLD為設計者提供了一個實現(xiàn)自定義邏輯功能的通用平臺，以實現(xiàn)快速原型設計和迭代。美國企業(yè)都在尋求能適應新興趨勢方面具有靈活性的解決方案，CPLD恰恰可以發(fā)揮關鍵作用，能夠快速高效地開發(fā)出產品，促進不同行業(yè)的電子創(chuàng)新。
哪類CPLD更受歡迎？
眾所周知，EEPROM即使在電源關閉時也能保留存儲的信息，因此非常適合數(shù)據持久性關鍵的應用。在CPLD中，EEPROM使器件能夠通過電源循環(huán)保持其編程狀態(tài)，在需要重新配置和定制的情況下尤其有利，有助于在電信、汽車和消費電子等行業(yè)廣泛采用基于EEPROM的CPLD。2022年EEPROM CPLD的市場份額為62.4%，預計CAGR將達7.2%，而閃存CPLD的CAGR為8.7%。
從IC封裝領域來看，TQFP封裝CPLD預計將在2033年前占據主導地位，CAGR將達到9.8%，其中電信應用預計將以10.2%的CAGR激增。
TQFP具有緊湊而薄的外形，非常適合板空間非常寶貴的應用。在電子設備變得越來越緊湊和便攜的時代，TQFP滿足了對更小、更輕組件的需求。它有助于設計師將CPLD集成到空間受限環(huán)境中，如IoT設備、可穿戴設備和其它緊湊型電子系統(tǒng)。小型化、熱性能和SMT兼容性的綜合優(yōu)勢使TQFP CPLD具有最高的增長率。
不同封裝CPLD占比
從消費電子到工業(yè)控制系統(tǒng)，許多應用通常需要具有適度數(shù)量宏單元的CPLD來執(zhí)行所需的邏輯功能，以滿足許多電子系統(tǒng)的復雜需求，同時與更多宏單元相比提供成本效益更高的解決方案。
從宏單元數(shù)量看，32個宏單元為設計者提供了足夠的可編程邏輯元件來實現(xiàn)適度復雜的數(shù)字電路，其多功能性適應不同邏輯功能和不同行業(yè)的多種應用。因此，32個宏單元的靈活性和成本效益使其主導了市場。
32個宏單元配置實現(xiàn)了成本效益的平衡，吸引了尋求高效解決方案而不影響處理復雜數(shù)字設計能力的制造商和設計師。根據最新報告，2022年在目標細分市場其市場份額高達23.9%，并有望在2033年以6.8%的CAGR增長。
不同宏單元數(shù)占比
根據應用劃分，電信領域是CPLD應用的領先市場。在5G技術出現(xiàn)、IoT設備普及以及對高速數(shù)據傳輸日益增長的需求推動下，電信網絡正在經歷重大變革。
從基站到路由器和交換機，CPLD都能開發(fā)可定制的解決方案，經過微調以優(yōu)化性能并適應不斷發(fā)展的電信標準。隨著電信行業(yè)繼續(xù)突破連接和數(shù)據速度的界限，預計該行業(yè)對CPLD的需求將大幅增長。
根據應用劃分的CPLD占比
CPLD市場格局已定
CPLD市場的主要參與者優(yōu)先考慮的是持續(xù)技術創(chuàng)新，包括開發(fā)具有改進的性能、更低的功耗和增強的功能的產品，以滿足各種應用不斷發(fā)展的需求。產品創(chuàng)新方面，主要是增加可編程性、更高性能和提高能效等特性。
主要參與者都在通過戰(zhàn)略合作增強能力，加快創(chuàng)新，擴大產品組合，同時希望利用全球對CPLD日益增長的需求向新興市場擴張。例如，2022年6月，Lattice擴大了與AMI的合作伙伴關系，以確保下一代服務器和數(shù)據中心平臺的安全。2023年7月，Microchip投資3億美元擴大其在印度的業(yè)務，旨在進一步完善研發(fā)設施。
另外，就是通過并購具有互補技術或知識產權的公司，增強整體能力，鞏固市場份額，消除競爭，實現(xiàn)規(guī)模經濟。這方面的案例堪稱教科書，全球前三CPLD/FPGA公司Altera、Xilinx和Lattice都在美國，前兩家分別被英特爾和AMD收購。
2016年，中芯國際與美國私募股權亞太資本擬收購Lattice，遭美國政府否決。2018年，美國私募股權綠洲控股以18億美元完成對Lattice收購。3家公司最終都花落美國，目前占據了60%以上的市場份額。
其他公司中Cypress和Atmel分別被英飛凌和Microchip收購，還剩下一個Quicklogic，還有國內的一些小公司，收購機會在CPLD領域已基本不復存在。未來，競爭將在幾家頭部公司間上演。
下載ECAD模型
