從芯片小廠成為顯卡巨頭：NVIDIA的逆襲之旅
日前，NVIDIA發(fā)布新顯卡GTX 1080，該顯卡采用帕斯卡架構(gòu)，制程工藝也升級(jí)為16nm Finfet。顯存為8GB，峰值功耗為180W。在發(fā)布會(huì)的游戲演示中，平均幀數(shù)達(dá)到了61幀，GPU溫度為67℃。其實(shí)，現(xiàn)在威風(fēng)八面的NVIDIA，也并非生來(lái)如此，NVIDIA在GPU方面的地位，也是經(jīng)過艱苦卓絕的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，并在一系列機(jī)緣巧合下的結(jié)果。今天一起回顧一下NVIDIA的逆襲之旅。
昔日的霸主們
想當(dāng)年，從事顯卡開發(fā)的廠家遠(yuǎn)不止現(xiàn)在的NVIDIA、AMD、Intel等少數(shù)幾家公司，在NVIDIA展露頭角之前，Trident、S3、3dfx等公司都曾稱雄一時(shí)。Trident是SVGA時(shí)代的王者，曾憑借Trident 8900/9000系列牢牢的坐穩(wěn)了市場(chǎng)，但遭遇S3挑戰(zhàn)之后，Trident 9680在中高端領(lǐng)域技不如人，而中低端集成顯卡因?yàn)镮ntel的殺入，使Trident在高端市場(chǎng)失利后，在低端市場(chǎng)也失去了安生立命之地，最終逐漸沒落。
S3在2D時(shí)代曾經(jīng)大紅大紫，依靠自身在2D領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力擊敗了昔日的王者Trident，S3 765更是一代經(jīng)典。不知道是否是因?yàn)?D畫質(zhì)方面的造詣過于出色，遲滯了其在3D技術(shù)上的發(fā)展，S3 Virge在Z-buffering、Doubling buffering、Shading、Atmospheric effect、Lighting等3D加速功能方面的表現(xiàn)并不理想，甚至因在一些游戲場(chǎng)景下表現(xiàn)不佳，進(jìn)而獲得了“3D減速卡”的“美名”。游戲玩家往往將S3的卡作為2D卡，配上一張Voodoo來(lái)彌補(bǔ)S3顯卡3D性能的短板。
加上S3的驅(qū)動(dòng)問題遲遲得不到改善――Savage 2000 Diamond Viper II雖然在理論上具有與NVIDIAGeForce 256一較高下的可能性，但因驅(qū)動(dòng)問題，致使S3的顯卡在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手面前敗下陣來(lái)。之后S3被臺(tái)灣VIA收購(gòu)，但依舊難有起色。在2011年VIA先把S3賣給了HTC，雖然業(yè)界曾經(jīng)期待S3能借助HTC在移動(dòng)端復(fù)活，然后隨著HTC的江河日下，S3的借助HTC復(fù)活的可能性已接近于零。
然后東邊不亮西邊亮，在2013年與上海市國(guó)資委合資成立上海兆芯，上海兆芯獲得了S3的部分技術(shù)，進(jìn)而研發(fā)出用于機(jī)頂盒的Elite1000，該機(jī)頂盒成為第一家廣電TVOS“御用”機(jī)頂盒，并在廣電“犯規(guī)”的市場(chǎng)推廣能力下，出貨量已達(dá)30萬(wàn)，而下一代產(chǎn)品Elite2000據(jù)網(wǎng)媒爆料，性能與Mali T760MP6相當(dāng)，這恐怕是S3留下的最后遺產(chǎn)。
NVIDIA伺機(jī)崛起
之前說過S3的顯卡因?yàn)?D性能有限，游戲玩家往往配以張Voodoo來(lái)彌補(bǔ)S3顯卡3D性能不足的缺陷。而Voodoo正是3Dfx公司的杰作，由于S3顯卡在2D性能上的短板，使得3Dfx公司在3D加速卡的市場(chǎng)占有率曾達(dá)到過85%，如此高的市場(chǎng)占有率自然導(dǎo)致眾多3D游戲紛紛圍繞3Dfx的Glide接口進(jìn)行開發(fā)，進(jìn)而使Glide引擎接口一度稱雄3D游戲領(lǐng)域。
但成也Glide接口，敗也Glide接口。由于3Dfx公司沒有抓住機(jī)遇推出將2D顯卡和3D顯卡合二為一的產(chǎn)品（Voodoo 2雖然性能相對(duì)于Voodoo有很大提升，但依然是一款純3D加速卡，不具備2D顯示功能），而且Glide引擎接口授權(quán)費(fèi)異常昂貴，這就給后來(lái)者一個(gè)彎道超車的機(jī)會(huì)。
在遭到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手沖擊的同時(shí)，3Dfx公司又在經(jīng)營(yíng)策略上下了一步臭棋，收購(gòu)了板卡制造廠商STB，使3Dfx公司從GPU供應(yīng)商變成了顯卡制造商，這種做法直接將其他板卡制造商打到自己的對(duì)立面，使NVIDIA獲得了眾多板卡制造商的支持。
在眾多板卡制造商、微軟DirextX接口、NVIDIA的顯卡的聯(lián)合打擊下，3Dfx公司受到了嚴(yán)重沖擊，Glide接口也逐漸被拋棄。而NVIDIA則成為一顆新星正冉冉升起。
將昔日霸主甩在身后
NVIDIA成立于1993年，早起的NV1和NV2并不成功，真正使NVIDIA展露頭角的是Riva 128。Riva 128像素填充率為100Mpixel/s，支持微軟的Direct 3D標(biāo)準(zhǔn)，在能效上超越了3Dfx的Voodoo和ATI的Rage Pro，加上價(jià)格低廉獲得了整機(jī)廠的青睞。
之后，NVIDIA又發(fā)布了RIVA 128ZX，并支持OpenGL，并隨著越來(lái)越多的游戲公司支持OpenGL和Direct3D，3Dfx公司的GLIDE接口逐漸有成為雞肋的趨勢(shì)。但真正使NVIDIA實(shí)現(xiàn)逆襲的卻是Riva TNT。
這個(gè)TNT可不是三硝基甲苯，而是TwiN Texel的意思――擁有2條32位像素流水線的架構(gòu)，每條流水線有1個(gè)TMU，每個(gè)周期可并行處理兩個(gè)像素。這使得RIVA TNT的像素填充率達(dá)250M Texels/s。
雖然因?yàn)橹圃旃に嚨膯栴}，導(dǎo)致RIVA TNT的主頻沒有達(dá)到預(yù)期水準(zhǔn)，但因?yàn)橹疤岬降脑?，眾多顯卡制造商站到了3Dfx公司的對(duì)立面，加入了NVIDIA陣營(yíng)，使RIVA TNT的綜合性能雖然略遜色于Voodoo 2，但依舊實(shí)現(xiàn)了商業(yè)上的成功。緊接著，NVIDIA乘勝追擊，推出了Riva TNT2，徹底擊敗了Voodoo 3，使NVIDIA成為新的霸主。
在1999年，NVIDIA發(fā)布了GeForce 256。相對(duì)于RIVA TNT2，GeForce 256增加了Pixel Shader流水線的數(shù)目，性能得到較大提升，并將3Dfx和S3這些昔日霸主徹底拋在身后，唯獨(dú)ATI的Radeon尚具一拼之力。
NVIDIA與ATI
2000年，NVIDIA發(fā)布了GeForce 2，其理論性能是GeForce 256的3.3倍。但因?yàn)镚eForce 2的存儲(chǔ)器帶寬上存在短板，而且沒有存儲(chǔ)器帶寬節(jié)省技術(shù)，致使其在游戲中的實(shí)際表現(xiàn)并沒有達(dá)到理論預(yù)期。
與此同時(shí)，ATI的Radeon 256問世，Radeon 256支持DirectX 7.0以及DirectX 8.0的部分特性，具備當(dāng)時(shí)先進(jìn)的硬件幾何變形，光照效果和圖像剪切等功能，并可以搭配DDR顯存,并支持三重紋理貼圖，在很多測(cè)試中的表現(xiàn)比GeForce 2好。
由于當(dāng)時(shí)支持三重紋理貼圖的應(yīng)用程序太少，加上NVIDIA及時(shí)更新驅(qū)動(dòng)，最終使GeForce 2與Radeon 256的競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。隨后，NVIDIA對(duì)GeForce 2進(jìn)行改進(jìn)，GeForce 2 MX則是集中改進(jìn)版本中最成功的一款，GeForce 2 MX400更是因?yàn)镃S的流行而成為很多游戲玩家和網(wǎng)吧的標(biāo)準(zhǔn)配置。
2001年，采用R200核心的Radeon 8500雖然曾經(jīng)取得過對(duì)GeForce 3的優(yōu)勢(shì)，但NVIDIA在2002年發(fā)布GeForce4 MX系列顯卡后，NVIDIA重新確立起自己的優(yōu)勢(shì)。正如花無(wú)百日紅，ATI基于R300核心開發(fā)的Radeon 9700 Pro瞬間給NVIDIA一記回馬槍，在性能上勝過NVIDIA上一代的GeForce 4 Ti 4600/4800。
就在NVIDIA推出FX 5800 Ultra重新奪回王者寶座沒多久，ATI發(fā)布了Radeon 9800 Pro再度把NVIDIA踩在腳下。為了應(yīng)對(duì)Radeon 9800 Pro，NVIDIA發(fā)布了FX 5900 Ultra與FX 5900，ATI發(fā)布Radeon 9800 XT，NVIDIA發(fā)布FX 5950 Ultra。就性能而言，F(xiàn)X 5950 Ultra與Radeon 9800 XT綜合性能不相伯仲。
接下來(lái)，NVIDIA和ATI又推出了Geforce 6800 Ultra、GeForce 6800 GT與Radeon X800 Pro、Radeon X800 XT殺得難解難分，并最終以NVIDIA推出GeForce 7800 GTX獲得勝利而告終。即便技術(shù)優(yōu)勢(shì)僅僅保持了半年，就被ATI推出的Radeon X1950 XTX扳回一城。NVIDIA推出GeForce 8800 Ultra和Geforce 8800GTX擊敗Radeon HD2900 XT。NVIDIA和ATI一直保持著你追我趕，交替領(lǐng)先的格局，直到2006年AMD收購(gòu)ATI。
NVIDIA大勢(shì)已成
在ATI被AMD收購(gòu)后，間接將Intel和NVIDIA推進(jìn)了同一個(gè)戰(zhàn)壕。站在事后諸葛亮的角度分析，這項(xiàng)收購(gòu)也許并不明智，不僅使AMD不得不同時(shí)面對(duì)Intel、NVIDIA這兩個(gè)強(qiáng)敵，還使AMD在耗費(fèi)了43億美元的流動(dòng)資金后，很難滿足在CPU和GPU這兩條戰(zhàn)線上同時(shí)與Intel、NVIDIA較量。
雖然在XBOX游戲平臺(tái)上，由于遭遇三紅問題（NVIDIAGPU溫度過高，導(dǎo)致無(wú)鉛錫溶解后短路），使游戲主機(jī)大量轉(zhuǎn)投AMD，但在PC方面，雖然AMD也推出過很多飽受市場(chǎng)青睞，或者在性能上超越過NVIDIA顯卡的產(chǎn)品。
在總體上，NVIDIA還是保持了對(duì)AMD的相對(duì)優(yōu)勢(shì)，這一點(diǎn)從NVIDIA和AMD的顯卡售價(jià)上就可以看出來(lái)。就以最近2年的產(chǎn)品來(lái)說，NVIDIA的麥克斯韋架構(gòu)使NVIDIA的顯卡在性能不遜色于AMD的情況下，功耗得到有效控制，而帕斯卡架構(gòu)的GTX1080更是新一代卡皇。
雖然非常希望AMD能翻身，推出綜合性能不遜于Intel、NVIDIA的CPU和GPU，并進(jìn)一步拉低各家CPU和GPU的市場(chǎng)價(jià)格，但AMD糟糕的財(cái)務(wù)現(xiàn)狀――2015年第四季度營(yíng)收為9.58億美元，經(jīng)營(yíng)虧損4900萬(wàn)美元，凈虧損1.02億美元，每股虧損0.13美元；非GAAP經(jīng)營(yíng)虧損3900萬(wàn)美元，凈虧損7900萬(wàn)美元，每股虧損0.10美元；2015年全年?duì)I業(yè)額為39.9億美元，同比下降28%。這使得AMD恐怕無(wú)力投入大量資金和Intel、NVIDIA拼技術(shù)，畢竟僅僅Intel在2015年的研發(fā)投入就高達(dá)121億美元，是AMD 2015年?duì)I業(yè)收入的3倍。
而根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，拿NVIDIA和AMD在2015年的研發(fā)投入做對(duì)比的話，NVIDIA的研發(fā)投入比AMD多46.2%。因此，AMD很可能要依舊保持“卡秒英特爾，U秒NVIDIA”的狀態(tài)，而NVIDIA將繼續(xù)在顯卡/GPU上保持優(yōu)勢(shì)。