芯片小厂成长为显卡霸主 英伟达经历了什么 - 全文

　　日前，英伟达发布新显卡GTX1080，该显卡采用帕斯卡架构，制程工艺也升级为16nm Finfet。显存为8GB，峰值功耗为180W。在发布会的游戏演示中，平均帧数达到了 61 帧，GPU 温度为 67℃。

　　其实，现在威风八面的英伟达，也并非生来如此，英伟达在GPU方面的地位，也是经过艰苦卓绝的市场竞争，并在一系列机缘巧合下的结果，今天一起回顾一下英伟达的逆袭之旅。

　　| 昔日的霸主们

　　想当年，从事显卡开发的厂家远不止现在的英伟达、AMD、Intel等少数几家公司，在英伟达展露头角之前，Trident、S3、3dfx等公司都曾称雄一时。

　　Trident是SVGA时代的王者，曾凭借Trident 8900/9000系列牢牢的坐稳了市场，但在遭遇S3挑战——Trident 9680在中高端领域技不如人，而中低端集成显卡因为Intel的杀入，使Trident在高端市场失利后，在低端市场也失去了安生立命之地，最终逐渐没落。

　　S3在2D时代曾经大红大紫，依靠自身在2D领域的技术实力击败了昔日的王者Trident，S3 765更是一代经典，不知道是否是因为2D画质方面的造诣过于出色，迟滞了其在3D技术上的发展，S3 Virge 在Z-buffering、Doubling buffering、Shading、Atmospheric effect、Lighting等3D加速功能方面的表现并不理想，甚至因在一些游戏场景下表现不佳，进而获得了“3D减速卡”的“美名”，游戏玩家往往将S3的卡作为2D卡，配上一张Voodoo来弥补S3显卡3D性能的短板。加上S3的驱动问题迟迟得不到改善——Savage 2000 Diamond Viper II虽然在理论上具有与英伟达GeForce 256一较高下的可能性，但因驱动问题，致使S3的显卡在竞争对手面前败下阵来。

　　之后S3被***VIA收购，但依旧难有起色。在2011年VIA先把S3卖给了HTC，虽然业界曾经期待S3能借助HTC在移动端复活，然后随着HTC的江河日下，S3的借助HTC复活的可能性已接近于零。然后东边不亮西边亮，在2013年与上海市国资委合资成立上海兆芯，上海兆芯进而获得了S3的部分技术（VIA玩一女二嫁？），进而研发出用于机顶盒的Elite1000，该机顶盒成为第一家广电TVOS“御用”机顶盒，并在广电“犯规”的市场推广能力下，出货量已达30万，而下一代产品Elite2000据网媒爆料，性能与Mali T760MP6相当，这恐怕是S3留下的最后遗产。

　　| 英伟达伺机崛起

　　之前说过S3的显卡因为3D性能有限，游戏玩家往往配以张Voodoo来弥补S3显卡3D性能不足的缺陷。而Voodoo正是3Dfx公司的杰作，由于S3显卡在2D性能上的短板，使得3Dfx公司在3D加速卡的市场占有率曾达到过85%，如此高的市场占有率自然导致众多3D游戏纷纷围绕3Dfx的Glide接口进行开发，进而使Glide引擎接口一度称雄3D游戏领域。

　　但成也Glide接口，败也Glide接口。由于3Dfx公司没有抓住机遇推出将2D显卡和3D显卡合二为一的产品（Voodoo 2虽然性能相对于Voodoo有很大提升，但依然是一款纯3D加速卡，不具备2D显示功能），而且Glide引擎接口授权费异常昂贵，这就给后来者一个弯道超车的机会。

　　在遭到竞争对手冲击的同时，3Dfx公司又在经营策略上下了一步臭棋，收购了板卡制造厂商STB，使3Dfx公司从GPU供应商变成了显卡制造商，这种做法直接将其他板卡制造商打到自己的对立面，使英伟达获得了众多板卡制造商的支持。在众多板卡制造商+微软的DirextX接口+英伟达的显卡的联合打击下，3Dfx公司受到了严重冲击，Glide接口也逐渐被抛弃。而英伟达则成为一颗新星正冉冉升起。

　　| 将昔日霸主甩在身后

　　英伟达成立于1993年，早起的NV1和NV2并不成功，真正使英伟达展露头角的是Riva 128。Riva 128像素填充率为100Mpixel/s，支持微软的Direct 3D标准，在能效上超越了3Dfx的Voodoo和ATI的Rage Pro，加上价格低廉获得了整机厂的青睐。

　　之后，英伟达又发布了RIVA 128ZX，并支持OpenGL，并随着越来越多的游戏公司支持OpenGL和Direct3D，3Dfx公司的GLIDE接口逐渐有成为鸡肋的趋势。但真正使英伟达实现逆袭的却是Riva TNT。这个TNT可不是三硝基甲苯，而是TwiN Texel的意思——拥有2条32位像素流水线的架构，每条流水线有1个TMU，每个周期可并行处理两个像素。这使得RIVA TNT的像素填充率达250M Texels/s。虽然因为制造工艺的问题，导致RIVA TNT的主频没有达到预期水准，但因为之前提到的原因，众多显卡制造商站到了3Dfx公司的对立面，加入了英伟达阵营，使RIVA TNT的综合性能虽然略逊色于Voodoo 2，但依旧实现了商业上的成功。经接着，英伟达乘胜追击，推出了Riva TNT2，彻底击败了Voodoo 3，使英伟达成为新的霸主。

　　在1999年，英伟达发布了GeForce 256。相对于RIVA TNT2，GeForce 256增加了Pixel Shader流水线的数目，性能得到较大提升，并将3Dfx和S3这些昔日霸主彻底抛在身后，唯独ATI的Radeon尚具一拼之力。

　　| 英伟达与ATI

　　2000年，英伟达发布了GeForce 2，其理论性能是GeForce 256的3.3倍。但因为GeForce 2的存储器带宽上存在短板，而且没有存储器带宽节省技术，致使其在游戏中的实际表现并没有达到理论预期。

　　与此同时，ATI的Radeon 256问世，Radeon 256支持DirectX 7.0以及DirectX 8.0的部分特性，具备当时先进的硬件几何变形，光照效果和图像剪切等功能，并可以搭配DDR显存，并支持三重纹理贴图，在很多测试中的表现比GeForce 2好。

　　然后，由于当时支持三重纹理贴图的应用程序太少，加上英伟达及时更新驱动，最终使GeForce 2与Radeon 256的竞争中取得优势。随后，英伟达对GeForce 2进行改进，GeForce 2 MX则是集中改进版本中最成功的一款，GeForce 2 MX400更是因为CS的流行而成为很多游戏玩家和网吧的标准配置。

　　2001年，采用R200核心的Radeon 8500虽然曾经取得过对GeForce 3的优势，但英伟达在2002年发布GeForce4 MX系列显卡后，英伟达重新确立起自己的优势。正如花无百日红，ATI基于R300核心开发的Radeon 9700 Pro瞬间给英伟达一记回马枪，在性能上胜过英伟达上一代的GeForce 4 Ti 4600/4800。

　　就在英伟达推出FX 5800 Ultra重新夺回王者宝座没多久，ATI发布了Radeon 9800 Pro再度把英伟达踩在脚下。..。..为了应对Radeon 9800 Pro，英伟达发布了FX 5900 Ultra与FX 5900.。..。.然后ATI发布Radeon 9800 XT.。..。.再然后英伟达发布FX 5950 Ultra.。..。就性能而言，FX 5950 Ultra与Radeon 9800 XT综合性能不相伯仲。

　　接下来，英伟达和ATI又推出了Geforce 6800 Ultra、GeForce 6800 GT与Radeon X800 Pro、Radeon X800 XT杀得难解难分，并最终以英伟达推出GeForce 7800 GTX获得胜利而告终——即便技术优势仅仅保持了半年，就被ATI推出的Radeon X1950 XTX扳回一城。然后，英伟达推出GeForce 8800 Ultra和Geforce 8800GTX击败Radeon HD2900 XT.。..。.英伟达和ATI一直保持着你追我赶，交替领先的格局，直到2006年AMD收购ATI。

　　| 英伟达大势已成

　　在ATI被AMD收购后，间接将Intel和英伟达推进了同一个战壕。站在事后诸葛亮的角度分析，这项收购也许并不明智，不仅使AMD不得不同时面对Intel、英伟达这两个强敌，还使AMD在耗费了43亿美元的流动资金后，其流动资金很难满足在CPU和GPU这两条战线上同时与Intel、英伟达较量。虽然在XBOX游戏平台上，由于遭遇三红问题（英伟达GPU温度过高，导致无铅锡溶解后短路），使游戏主机大量转投AMD。但在PC方面，虽然AMD也推出过很多饱受市场青睐，或者在性能上超越过英伟达显卡的产品。

　　然后，在总体上，英伟达还是保持了对AMD的相对优势，这一点从英伟达和AMD的显卡售价上就可以看出来。就以最近2年的产品来说，英伟达的麦克斯韦架构使英伟达的显卡在性能不逊色于AMD的情况下，功耗得到有效控制，而帕斯卡架构的GTX1080更是新一代卡皇。

　　虽然笔者非常希望AMD能翻身，推出综合性能不逊于Intel、英伟达的CPU和GPU，并进一步拉低各家CPU和GPU的市场价格，但AMD糟糕的财务现状——

　　2015年第四季度营收为9.58亿美元，经营亏损4900万美元，净亏损1.02亿美元，每股亏损0.13美元；非GAAP经营亏损3900万美元，净亏损7900万美元，每股亏损0.10美元；

　　2015年全年营业额为39.9亿美元，同比下降28%。

　　这使得AMD恐怕无力投入大量资金和Intel、英伟达拼技术，毕竟仅仅Intel在2015年的研发投入就高达121亿美元，是AMD 2015年营业收入的3倍。

　　而根据网络数据，拿英伟达和AMD在2015年的研发投入做对比的话，英伟达的研发投入比AMD多46.2%。因此，笔者认为，AMD很可能要依旧保持“卡秒英特尔，U秒英伟达”的状态，而英伟达将继续在显卡/GPU上保持优势。