2025年7月30日，大西洋理事会发布《保障半导体安全：应对现场可编程门阵列芯片的供应链风险》报告，分析了美国公司的FPGA供应链以及这些公司在成本、可用性和安全性风险之间做出的权衡，评估了在全球环境变化的情况下这些权衡将如何变化，并为美国政府提出了政策干预建议。报告认为，美国FPGA供应链面临着巨大的、无法缓解的可用性和安全性风险，而中国FPGA制造能力的增强将加剧这种风险，从而增加确保可用性和安全性的实际成本。报告建议，美国政府确保美国FPGA供应链的安全，保护关键的国家安全能力和重要的经济产业，并通过四项相互关联的政策干预措施继续支持美国的全球技术领导地位。

现场可编程门阵列（FPGA）是一种对美国经济和国家安全至关重要的专用计算机芯片。FPGA是美国军事系统（例如“标枪”反坦克导弹和F-35战斗机）、美国制造的汽车（例如沃尔沃EX90）以及云计算系统（例如微软Azure）的重要组成部分。然而，美国公司设计和使用的FPGA芯片供应链面临着严重的风险，尤其是在成本、可用性和安全性方面，而这些风险尚未从政策角度进行深入分析。

FPGA应用

1．人工智能、云和数据中心

FPGA通常用作加速器，为数据中心环境中的计算密集型工作负载（包括AI模型训练和推理）补充通用逻辑芯片。FPGA可以为神经网络推理提供并行处理能力，与某些算法的传统CPU或GPU解决方案相比，这可以减少延迟和功耗。对于其他基于云的工作负载，云服务提供商通常会将FPGA集成到他们的数据中心架构中。例如，微软已经在大多数Azure数据中心安装了FPGA。更广泛地说，FPGA通常是数据中心基于软件的网络方法的基础。鉴于FPGA与其他半导体（尤其是GPU）在AI环境中的集成，FPGA应被视为整体AI和半导体战略的关键组成部分。

许多人工智能、云计算和数据中心领域的FPGA客户对价格的敏感度较低，从而限制了成本风险的影响。然而，可用性风险可能会造成经济损害，尤其是在人工智能模型被广泛部署到美国经济的各个领域的情况下。安全风险也可能造成经济损害，并破坏美国在人工智能发展领域的技术领先地位。

2．军事装备和防御系统

FPGA广泛应用于雷达系统、电子战设备和安全通信平台，提供先进的信号处理和加密功能。FPGA的多功能性和可重新编程功能通过降低硬件更换的频率和相关成本，缓解了国防系统中硬件的过时问题，从而使军事客户对价格相对不敏感。然而，FPGA的可用性和安全风险都可能造成美国安全能力的重大缺口，尤其是涉及导弹制导系统的缺口。

3．电信

FPGA通常是电信基础设施中的关键组件，它们在两个主要领域表现出色。首先，FPGA在信号处理任务中性能强大，使5G网络能够以最小的延迟处理大量数据。例如，5G 网络依靠FPGA实现多输入/多输出(MIMO)系统，通过动态调整无线信号来提高连接质量和速度。其次，FPGA的可重新编程特性使电信提供商可以对芯片进行重新编程，以遵守不断发展的网络标准、协议或应用程序。电信基础设施通常利润率较低且承载关键信息，这分别加剧了成本和安全风险的影响。但是，由于电信基础设施通常不会持续更换，可用性风险的影响可能更有限。

4．汽车

FPGA是现代汽车的基础。在高级驾驶辅助系统中，FPGA处理来自多个传感器（例如摄像头、雷达）的数据，以实现车道保持和防撞等安全功能，同时还集成各种传感器输入以进行自动驾驶决策。FPGA还通过管理视频接口和多媒体功能来为车载娱乐系统供电，执行视频解码、图像渲染和音频处理等任务。在电动汽车中，FPGA通常实现专门的控制算法并执行复杂的计算，以通过优化电池效率、控制配电以及启用复杂的充电系统来增强电源管理。FPGA的可重构性还允许汽车制造商更新和升级系统，以提高整个车辆生命周期的效率、安全性和保障性。汽车行业将面临成本和可用性风险带来的巨大经济影响，正如新冠疫情相关的汽车芯片组短缺期间所见。此外，与汽车软件和硬件相关的安全问题也层出不穷，其中包括来自FPGA的风险。