歡迎關注EETOP創(chuàng)芯老字號來源：technews 作者：癡漢水球本篇文章將帶你了解 :

• 3D 顯卡芯片何時出現？

• Intel 的顯卡芯片史

• 3D 顯卡芯片廠商可分為幾種？

• GPU 這名詞真的是由nVidia 首創(chuàng)？

• 3D 群雄大亂斗時期的夢幻處理器

今日無論計算型、專業(yè)型、游戲型或入門型獨立顯卡芯片，幾乎是Nvidia（英偉達） 與AMD 兩家大廠的天下，前者從2011 年底GeForce 680（GK104） 至今，在獨顯市場建立壓倒性絕對優(yōu)勢，更 不必說2006 年至今CUDA（Compute Unified Device Architecture）生態(tài)體系與持之以恒的長期投資，讓Nvidia霸業(yè)幾乎沒有絲毫遭挑戰(zhàn)的可能性。但有點年紀的老骨灰，特別是經歷過消費性3D 顯卡芯片發(fā)展草創(chuàng)期，一定不會忘記1990 年代百家爭鳴的戰(zhàn)國時代，Nvidia 一開始也出師不利，被大多數人不看好過。

進入本篇主角：3dfx 末代產品Rampage與Sage（Spectre 系列顯示卡）前，先來復習一下歷史，即將揭露的諸多史跡，將讓各位大吃一驚，但假若各位沒耐心看長文，看下筆者整理的主要廠商兼并史與主要產品，即可喚起各位年輕時的美好回憶，連想看到正常3D 游戲畫面都可遇不可求的蠻荒時代。

這張近代消費型3D 顯卡芯片廠商的兼并史，足以抵過千言萬語，ATi 也因透過大量并購，累積與Nvidia 分庭抗禮的實力，最終2006 年夏天成為AMD 的一部分。（制圖：癡漢水球）

第一題：群雄割據但最終贏家全拿的戰(zhàn)亂時期，有多少玩家身處其中？

這在今天只看到Nvidia、AMD 及苦苦追趕之英特爾的現代人眼里，恐怕完全難以想像1990 年有20 家廠商宣稱開發(fā)個人電腦用3D 顯卡芯片，1996 年更急速膨脹到70 家。但2000 年研發(fā)高效能3D 顯卡芯片的技術困難度水漲船高（剛好是微軟DirectX 8 定義著色器架構之），以及互聯(lián)網泡沫破掉影響，快速縮減至12 家，更不要說現在的情況了。

你絕對沒看錯：曾宣稱研發(fā)個人電腦3D 顯卡芯片的廠商，就是這么多家。

第二題：3D 顯卡芯片出現，是1990 年代才開始嗎？

當然不是。歷史最著名的3D 芯片先驅，莫過于那家科技樹亂長一通，從機車、鋼琴、音響、汽車引擎、燒錄機、音效芯片都涉足的Yamaha（雅馬哈），1984 年COMDEX 展覽（COMputer Dealers′ EXhibition，后來地位被CES 取代）發(fā)布的YGY611，具備諸多仿佛搭上時光機從未來竊取的先進技術，號稱集結長達十年對3D 與芯片設計的研究成果，結果還真的拖到十年后才量產，獨顯市場活不到兩年就退回出發(fā)點：柏青哥(日本賭博游戲機器) 。

為柏青哥機臺而生的Yamaha YGY611渲染多邊形加速器，是3D 顯卡芯片先驅，但也缺乏2D VGA 功能，只能像3dfx Voodoo 當輔助處理器，仍須搭配另一塊一般視頻輸出顯示卡使用。

第三題：英特爾顯卡芯片史，是i740 為起點嗎？

當然也不是。英特爾早在1983 年6 月就推出NEC 授權的μPD7220 的82720 繪圖控制器。

靠系統(tǒng)芯片組或處理器內建繪圖核心強迫中獎優(yōu)勢，英特爾帳面一直占有大多數個人電腦顯卡芯片市占率。但有充分理由相信，英特爾絕對不會滿足。AMD Zen 4 世代Ryzen 7000 處理器也贈送內顯，應可提升AMD 百分比。

接著，英特爾眼睜睜看著NEC 的μPD7220、Hitachi 的HD63484 與諸多IBM EGA 復制版興起，基于我們應該提供所有個人電腦相關芯片傳統(tǒng)策略，1986 年推出82786 繪圖協(xié)處理器，并出售給獨立板卡（AIB，Add-In graphics Board）廠商推出顯卡。1987 年兩家公司用82786 提供三款顯卡，這數字在1988 年激增成10 家公司和15 款顯卡。但整體來說，相較同期競爭對手，如TI 的TSM34010，英特爾82786 性能并不算強，也沒有特別受市場歡迎。

1989 年英特爾發(fā)布單芯片超級電腦i860，也是繼i960 之后，再次以實際行動面對RISC（精簡指令集電腦）的產物。i860 在繪圖工作站市場算是略有斬獲，用在NeXT Cube 工作站NeXT Dimensions 顯示卡繪圖加速器和SGI RealityEngine 幾何處理引擎（Geometry Engine），但也是曇花一現。

后面就如諸多老一輩電腦玩家記憶，英特爾1997 年并購筆電顯卡芯片廠商Chips and Technologies，并跟世界最大軍火廠商洛克希德馬?。〒碛蠪-22、F-35、F-16 等戰(zhàn)斗機）Real3D 部門建立合作關系，1998 年發(fā)布代號Auburn的i740 獨顯芯片，規(guī)格看來很棒，賦予推廣AGP 2x 的目的，也宣稱充分發(fā)揮AGP 2x 潛能。

英特爾推出i740 時，引起顯卡芯片業(yè)界與個人電腦玩家圈一陣恐慌，但終究雷聲大雨點小，倍受爭議的商業(yè)推廣手段，更讓英特爾被美國政府找麻煩。

但i740 與后繼i752 性能完全無法對抗3dfx、NVIDIA 與ATi 產品，以實際行動證明AGP 2x 的DME（Direct Memory Execute） 將一堆材質貼圖放在主記憶體以降低成本是很蠢的主意，英特爾只能對以臺灣地區(qū)為主的亞洲板卡廠商發(fā)動低價傾銷，結果就是1998 年6 月，美國聯(lián)邦貿易委員會（FTC）指控英特爾不公平商業(yè)行為，例如臺灣地區(qū)的批發(fā)售價僅7~18 美元，遠低于英特爾公定價28 美元。此外，如果客戶購入i740 芯片，將更容易取得Pentium II 處理器貨源。

最后，英特爾1999 年底中止獨顯計劃，收購Real3D，并再出售給3dfx（沒多久又被NVIDIA 并購），ATi 也聘用不打算與英特爾共事的部分員工，導致Real3D 技術分別流向NVIDIA 與ATi，兩家公司爭奪Real3D 專利過程，又引爆一連串訴訟，最終2001 年達成交叉授權協(xié)議。至于英特爾爆發(fā)x86征服一切的理念催生瘋狂的x86 處理器顯示卡Larrabee和后來腰斬的Xeon Phi，又是另一段驚悚故事了。

雖然英特爾踏入消費性3D 獨顯的嘗試，可稱為大投資，小成果，大恥辱，但以后見之明回顧這段歷史，i740、i752 與并未上市的i754（原本預定首款支持AGP 4x 的芯片，就這樣讓給S3 Savage 4）奠定英特爾芯片組內顯技術基礎，以i810（代號Whitney的82810） 為起點，開啟英特爾顯卡芯片市占率遙遙領先獨顯雙雄的盛世。但也有充分理由相信，英特爾絕對不會滿意現狀，否則也不會整個砍掉重練，從AMD 挖角Raja Koduri重建Xe 繪圖技術體系和OneAPI 了，即使現在看來還是跌跌撞撞的樣子。

第四題：這票3D 顯卡芯片廠商，大致可分為幾種？

這票在1990 年代如過江之鯽的3D 顯卡芯片廠商，可概略分為以下幾種：

再深入探究，各位將逐漸看到很多有趣的事實：

• 處理器或芯片組廠商副業(yè)：

  英特爾做過的諸多好事沒什么值得一提的地方，但從SiS 獨立的XGI，接收Trident 顯示芯片部門，上海聯(lián)盟公司遠弘科技（Macro Synergy）2006 年被ATi 并購，也就是現在的AMD。

• 古老的2D 王者：

  如果還記得倚天中文系統(tǒng)，應該會想到Tseng Labs 和Trident 的產品是最好伙伴，安裝設定界面還有對應選項。

倚天中文安裝設定頁面，可看到Tseng Labs 的ET4000、Trident T8800 與T8900 選項。（Source：insoler.com）

• 血統(tǒng)純正、根正苗紅：

  叱咤一時的3dfx 可謂代表，有傲視業(yè)界的Direct3D 與OpenGL 驅動程序兼容性、甚至可自定義完整的3D API（微軟尚未發(fā)布DirectX 前非常重要，3dfx Glide 是最好例證），但能否研發(fā)出具成本競爭優(yōu)勢的產品，以爭取品牌電腦大廠支持，是決定生死的關鍵，3dfx 就是死在這里，敗給NVIDIA。

• 靠并購一路成長：

  ATi 策略很接近NVIDIA，都采取規(guī)模經濟，企圖成為涵蓋所有市場的供應商，但ATi 極度仰賴并購以快速取得產品與技術，先后收購Kubota Graphics（得到開創(chuàng)性的3D Rage）、Tseng Labs、Chromatic Research、Real3D 的一部分、ArtX（取得任天堂GameCube Flipper 顯卡芯片，踏足游戲機市場）、S3 分割出來的FireGL 專業(yè)繪圖卡、Appian Graphics 的HydraVision 多螢幕桌面管理軟件（從此ATi 與之后AMD 就成為多顯示器領導者）、生產電視調制器的NxtWave、XGI 的Macro Synergy、Trident、專注可攜式產品的Bitboys 等等。

• 日資背景：

  Kubota Graphics 第一個字就是總部位于大阪，以重型建筑設備和農耕機械而知名的久保田，讓ATi 在3D Rage（Mach64 264GT）取得重大商業(yè)成功。

  IBM 將其內建Aptiva 多媒體家用個人電腦，使3D Rage 成為史上第一個針對家用娛樂應用的3D 芯片主機板的Design Win，1996 年ATi 平均每季可賣出100 萬顆3D Rage，冥冥之中預言了ATi（AMD）和NVIDIA 并列顯卡芯片雙雄的結局。

  當年3dfx 競爭SEGA Dreamcast 主機失敗，輸給NEC 和VideoLogic（講PowerVR 可能比較易懂），除了3dfx 申請股票上市，遞交營業(yè)資訊時，不小心外泄仍在保密階段的合作協(xié)議，肥水不落外人田極可能也是主因。

• 小型新創(chuàng)公司或從大公司分割：

  往往看起來好像很厲害，但做成實際產品又不是那么回事，畫面慘不忍睹算是共同特色，能被并購已很幸運了。

• 不務正業(yè)：

  扣掉真正3D 芯片先驅Yamaha，剩下廠商真的很像來搞笑的。

這是Alliance AT3D 的游戲畫面，難怪有人說：現代藝術愛好者應該能享受這些令人印象深刻的畫作，也是測試早期3D 顯卡芯片的樂趣與醍醐味。（Source：vintage3d.org）

第五題：GPU 這詞真是由Nvidia 創(chuàng)造？現在這詞還有意義嗎？

好像對，也好像不對。

隨著1999 年8 月31 日發(fā)布GeForce 256（NV10），Nvidia 宣稱創(chuàng)造了GPU（Graphic Processing Unit）看起來好像非常偉大的專有名詞，定義為整合3D 轉換（Transform）、打光（Lighting）、三角設定（Triangle Setup）／裁切（Clipping） 與成像引擎（Rendering Engine），每秒能處理至少1 千萬個多邊形的單芯片處理器，蓄意突顯當時只有Nvidia 支持DirectX 7.0 硬件Transform & Lighting（Hardware T&L）的營銷手法，刻意集中打擊產品發(fā)展與公司營運深陷絕境的3dfx。

如果一時想不起來什么是幾何處理，請復習一下3D 繪圖流水線概論。

但早在Sony 1994 年推出第一代PlayStation 家用主機時就使用此簡寫，描述幾何處理單元（Geometry Processing Unit）。針對專業(yè)繪圖工作站市場，3D Labs 1995 年推出配備幾何處理器單元的Glint 芯片組，反觀Nvidia 與ATi 則專注當時市場較小但急速成長的游戲社群。結果蓬勃發(fā)展的游戲市場讓Nvidia 和ATi 享有壓倒性市場規(guī)模，并以為基礎，觸角延伸到專業(yè)繪圖，但3DLabs 卻無法靠這塊地盤支撐研發(fā)投資，無以為繼，將整個市場拱手送給Nvidia 和ATi。

今天GPU 應用非常廣泛多元，手機和汽車人工智能推理、數字貨幣挖礦，高效能浮點計算等等，遠遠超過繪圖范疇，更不乏連輸出畫面都不行的計算專用芯片，也許重新命名為并行處理應用加速器單元（PPAAU，Parallel-Processing Application Accelerator Unit）會更貼切。

最具象征性的3D 群雄大亂斗時期夢幻處理器：3dfxRampage和Sage

靠著初代Voodoo 與Glide API 絕對優(yōu)勢，3dfx 曾取得85% 3D 顯卡市占，1998 年初Voodoo 2 搭配SLI 模式連接兩張卡，更是最豪華也最頂級的3D 游戲專用配備。

任何經歷過1990 年代后期3D 游戲的老骨灰，絕對不會忘記當年如何朝思暮想Voodoo 2 SLI。

但Nvidia 也追得很緊。1997 年4 月發(fā)布2D / 3D 單芯片方案Riva128，1998 年3 月推出具32 位元色深和雙材質處理單元的RivaTNT，3dfx 則慢慢疲態(tài)畢露，直到199 9年3 月被RivaTNT2 奪走戴在頭上多年的王冠，再也拿不回來。

說穿了，3dfx 硬件層面本就不太先進，諸如此類：

• 1996 年10 月：

  初代Voodoo 是雙芯片，且需要另一張獨立2D 顯卡。

• 1997 年8 月：

  3dfx 發(fā)布Voodoo Rush，整合Alliance ProMotion AT25 2D 顯示芯片跟Voodoo 成為單一顯卡方案，卻引發(fā)嚴重的游戲兼容性問題。

  還好筆者沒買。

• 1998 年3 月：

  Voodoo 2 是三芯片，成本更高，也需要另一張2D 顯卡。

  比較糟糕的是，還沒有32 位色深、AGP 材質、24 位元Z 緩沖區(qū)。

• 1998 年6 月：

  3dfx 總算有2D / 3D 單芯片方案VoodooBanshee，但只有一個材質處理單元，效能不如Voodoo 2，也沒有32 位色深和一堆有的沒有的功能。

• 1999 年3 月：

  Voodoo 3 Avenger補回第二個材質處理單元，32 位色深依舊付之闕如，和Nvidia 差距越拉越開。

• 2000 年6 月：

  VSA-100（Voodoo Scalable Architecture）追加第二個畫素處理單元與32 位元色深，支持1~4 顆多芯片組態(tài)，偏偏還是沒有硬件T&L。

  180 納米制程微縮版VSA-101 永遠沒問世。

• 2000 年12 月：

  Nvidia 收購多數3dfx 資產。

3dfx 的傳奇難道就此結束？但歷史卻說不，因還有夢幻般末代逸品Rampage和Sage。

3dfxRampage堪稱1990 年代3D 顯卡芯片大亂斗時期的最佳結尾。

2018 年底，也是3dfx 開發(fā)Rampage 和Sage 的20 年后，《The Legacy of 3dfx》一書作者Oscar Barea，測試手上Spectre 1000 顯示卡（一顆Rampage）工程樣品，讓若干舊傳說、疑問、誤解都獲得澄清，可說3D 繪圖技術發(fā)展史，了結一場重大公案。結論就是：即便3dfx 沒有倒閉破產，還是會被Nvidia 活活打爆。連GeForce 256 都打不過了，還奢望抗衡更新型GeForce 2 和GeForce 3？門都沒有。

這些往事，都默默消失于世界盡頭。但如外界盛傳，Sage 轉生GeForce 4（NV25） 的Vertex Shader、GeForce Fx（NV30）名稱擺明致敬3dfx、Rampage 演化成GeForce 6800（NV40）的Pixel Shader 技術基礎，究竟3dfx 有多少基因融入Nvidia 產品，就只有Nvidia 自己知道了。

3dfx 之所以短短四年就從天堂掉入深淵，有很多原因，技術和商業(yè)都有，反正筆者還是那句話，天底所有奇跡與慘劇，都是天時、地利、人和，大概可歸類成以下幾點：

1. 天時 遲遲無法推出有成本競爭力的單芯片產品：

自微軟發(fā)布DirectX 并逐漸成熟普及、刺激更多3D 游戲陸續(xù)登場，市場自然亟需低成本產品，Voodoo 這種昂貴附加卡根本是票房毒藥。

但就算到生死存亡之秋，3dfx 依舊堅持所費不貲的多芯片架構，硬件規(guī)格也遠遠落后Nvidia 和ATi 等競爭對手的主流產品。

當Nvidia 和ATi 單芯片產品陸續(xù)進駐品牌電腦大廠，就注定3dfx 死期不遠。

坊家普遍有某種觀點，認為3dfx 把自己綁死在Glide API，所以無法有效應對DirectX 和OpenGL 等業(yè)界標準3D API 開發(fā)的游戲，恰好相反，3dfx 驅動程序很長時間一直都是業(yè)界兼容性最佳者，3dfx 反而是軟件實力遠大于硬件的經典案例。那時玩家玩游戲的，應該都不會懷疑3dfx 驅動程序是否值得信任。筆者就是靠Matrox Millennium 或Mystique 搭配Voodoo 當標準配備。

2. 地利 對家用游戲主機的怨念浪費太多資源：

3dfx 先后爭取SEGA Dreamcast 和微軟Xbox 合作機會，為前者耗費一年多研發(fā)卻一無所獲，輸給日系背景的PowerVR（坦白講，3dfx 一開始就在對手主場作戰(zhàn)，處于極度不利局面，當年還是學生的筆者不感覺有絲毫訝異），還與SEGA 對簿公堂，為后者更花1.86 億美元并購GigaPixel，散盡最后家底，還敗給NVIDIA。

我們可從日后AMD 變相寡占Sony PlayStation 和微軟Xbox 的經驗，得到簡單結論：游戲機利潤并不高，頂多是細水長流的現金母牛，不見得值得3dfx 花這么大力氣和代價爭搶。

實在很難想像3dfx 可存活至今，且壟斷微軟Xbox 和Sony PlayStation 的畫面。

3. 人和 并購STB 讓自家球員兼裁判：

這才是壓死3dfx 的最后一根稻草，本來想花1.41 億美元搶走NVIDIA 最大客戶，卻一舉得罪所有獨立板卡廠商，轉向支持Nvidia 和ATi，平白把客戶送給對方。

之前Nvidia 原本沒有同時服侍大量客戶的經驗與技術支持能量，突然被3dfx 這世紀大爛招逼到什么都有了。

回到Nvidia 和ATi 群雄大亂斗時成功突圍的1990 年代末期，兩家公司有共同點：盡其所能擴大基本盤，但3dfx 卻徹頭徹尾反其道而行，會如此快速敗亡，也不讓人意外。

追加題：AMD 有可能如法炮制CPU 成功模式挑戰(zhàn)Nvidia霸業(yè)嗎？

既然都講到Nvidia，其實這問題簡單一句話就能打發(fā)，但筆者左思右想，還是覺得這地方頗有多加解釋的必要。

一言以蔽之，AMD 的CPU 和GPU，敗部復活之路截然不同，前者是集中資源打造一系列Zen 處理器微架構，花了很長時間發(fā)展統(tǒng)一AMD 內部SoC IP 區(qū)塊通用控制方式 Infinity Fabrics，才有本錢采用簡化晶粒種類的Chiplet 策略，并藉由臺積電先進制程，有點勝之不武取得對英特爾的優(yōu)勢。

但AMD 的GPU，和Nvidia 長期同為以臺積電為主要代工伙伴，制程從來就不是決定兩邊勝負的關鍵因素（尤其Nvidia 一直不乏搶先使用先進制程出事的前例，NV30 和GF100 就很讓人印象深刻），2011~2015 年，兩家公司GPU 同樣黏在臺積電28 納米制程很久，從高效能計算、專業(yè)繪圖到游戲，Nvidia 相對AMD 的強勢點只有越來越大，就是最好證明。

原因很簡單，Nvidia 有辦法針對不同應用研發(fā)不同GPU 微架構，讓計算和游戲分而治之，更持之以恒耕耘生態(tài)系統(tǒng)（自從2006 年到今天超過15 年），建立幾乎滴水不漏的CUDA 封鎖網，造就數以百萬計開發(fā)社群，這可不是區(qū)區(qū)一句驅動程序品質良好就能一筆帶過的歷史軌跡。論研發(fā)支出、品牌形象、與游戲玩家的緊密度和可讓玩家感受到熱情，AMD 從來看不見Nvidia 的車尾燈。

2006 年至今發(fā)展超過15 年的CUDA 生態(tài)系統(tǒng)，一直是Nvidia霸業(yè)的基礎，與臺積電制程技術到底好不好一點關系都沒有。別說AMD，連看起來傾盡全力發(fā)展OneAPI 的英特爾恐怕都難有挑戰(zhàn)本錢。

講更白一點，AMD GPU 近況有點起色，主因不外乎終于可以雙軌化了，不必強迫計算導向的GCN 微架構硬跑游戲，然后師承自CPU 的大型化快取記憶體，也似乎多少可抵銷Nvidia 的秘密王牌：自從NV40 后，被大量專利權保護的先進記憶體資料傳輸壓縮機制。過去這讓AMD GPU 長期需要更豐沛的記憶體頻寬，性能才有機會對抗Nvidia 。

不過就算如此，光看著超級電腦Top500 采用Nvidia GPU 的比例，比較Nvidia DLSS（Deep Learning Super Sampling）和AMD FSR（FidelityFX Super Resolution）對應游戲數，就不難理解Nvidia霸業(yè)有多難挑戰(zhàn)。

話說回來，消費性顯卡市場，拜Nvidia 有點走火入魔之賜，AMD 倒明顯享有能耗比優(yōu)勢，加上專業(yè)計算戰(zhàn)場，MI300 仰賴多芯片封裝，成為EHP（Exascale Heterogenous Processor）首發(fā)，搞不好可稍微拉近一點與Nvidia 的差距，或許是AMD 唯一勉強能如法炮制CPU 成功模式的地方。