三足鼎立、群雄逐鹿——聚焦3D显示芯片

万鹏
1998年 第38期 49版

　　1998年是3D显示芯片市场最火爆的一年。Voodoo、RIVA128、i740、6326等引起的3D娱乐浪潮席卷了整个世界，而且它们的换代产品Voodoo2、RIVA TNT、Permedia3正以更强大的性能和更低的价格给人们新的冲击。3D芯片无疑成了除CPU后，又一引起电脑用户尤其是发烧友关注的焦点。目前3D市场的另一个趋势也正在引起人们的注意，PC工作站正在崛起并与UNIX工作站分庭抗礼，由于一些老牌厂商开始关注年轻的WindowsNT平台，并为它提供了以前只有UNIX工作站才拥有的图形技术，所以现在除了必须由绝顶的3D工作站（这是SGI的天下）才能完成的任务外，人们把越来越多的工作移植到了PC工作站上，一些尖端的3D显示芯片也在相对狭小的专业显卡舞台上开始亮相，并且使WindowsNT更让人动心。当前的娱乐和专业3D领域的发展和突破，的确令人感到欣喜，下面，笔者就带领大家来看一看1998年3D显示芯片市场的可喜局面。
#1专业市场 三足鼎立
　　专业级3D显示芯片对技术要求极高，其市场相对而言比较狭小，主流公司目前只有三家:Intergraph、Evans and Sutherland（E＆S）和3D Labs。3D Labs大家最熟悉，名噪一时的Permedia2芯片便是其在娱乐市场的代表作，但3D Labs在这三家公司中研发实力最弱，可见这个市场的技术能力有多强。
　　专业级3D芯片一般有如下特点：
　　1.生成三角形的数量多。目前Intergraph的Wildcad4100每秒可生成600万个，不过这一性能与高达800万的Riva TNT为代表的娱乐市场3D芯片在概念上有所不同。专业级3D芯片需要将这些绘出的三角形转换成硬盘里的数据，而像TNT一类的娱乐3D芯片只能将这些数据演示到显示器。因此，像《铁拳》、《Quake》这类高档3D游戏一般是在Intergraph、E＆S、3D Labs 的绘图芯片上“制作”完成，而在Voodoo、i740、RIVA128等平台上“展示”其精美的画面。这之间的差距，相信读者可以一眼看出。
　　2.所支持显存档次高、数量多。现在娱乐用3D显卡一般都采用SDRAM、SGRAM，因为3D游戏只要求在高彩环境中运行，所以单端口的SDRAM、SGRAM足以应付。而专业3D芯片不仅需要以尽可能多的色彩生成游戏，而且还要在1600×1280左右的分辨率下，以85Hz或更高的扫描率完成诸如高分子合成、CAD建模、消隐等复杂图像的处理，所以它们对显存要求极高，昂贵的带I/O双端口VRAM只是入门级产品，而WRAM、3DRAM、CDRAM（Cache DRAM）才是上上之选。至于显存的大小，当然是多多益善。当前专业3D显卡中的入门产品都可支持32M以上的显存，而高档3D显示芯片更可达96M。 
　　3.芯片组的个数多，而且专司其职。像Intergraph的Real ZMⅡ 3D芯片组的片数有8片或更多，就连档次最低的3D Labs Glint TX芯片组也有四枚芯片，其中Glint Delta负责几何运算和纹理处理，TX负责3D效果，RAMDAC独立一片（一般选择 IBM的），还有一枚单独的2D显示芯片。表面上看这样做使集成度降低增加了成本，但却使它更专一，也避免了高集成度3D娱乐芯片发热量过大的问题，在稳定性上自然更胜一筹。
　　4.对Open GL的支持能力极强。虽然目前娱乐级显卡都开始具备从硬件上支持Open GL的能力，而且驱动程序都开始带Open GL ICD。但就其能力而言，离专业显卡还有很长的距离。
　　在了解了3D专业市场的基本情况后我们来具体看一下三大专业厂家Intergraph、E＆S、3D Labs的当红芯片以及下一步发展。
　　1.Intergraph:在这三家公司中Intergraph技术实力最强。拳头产品是Real ZM系列和Intense系列，其中又以Real ZM系列更强。DEC（现康柏）在生产Alpha工作站时选用的Power Storm图形卡上就采用了Real ZM套片，而它的OEM商还包括IBM、DELL等超级大厂， 只要是这些厂的最尖端工作站上都无一例外使用了Intergraph的3D加速芯片。Intergraph的又一尖端产品Intense Wild CAT4100更是创造了单一图形卡上生成三角形能力的纪录——600万个。
　　2.E＆S:  和Intergraph不同，它的图形芯片不是直接拿给PC厂商而是先让显示卡厂商制造成显卡后再提供PC厂商，有两大显卡公司AGI和Diamond给它撑腰，它的上一代产品Real Image 1000可生成200万个多边形，其OEM产品为Diamond Fire GL4000和AGI Eclipse。而刚推出的Real Image 12100则可生成400万个。很快Diamond就推出了Fire GL5000，AGI也不甘示弱，Accel Galaxy也上市了。
　　3.3D Labs:3D Labs的3D芯片可高可低。在高档产品中Glint MX、TX仍在生产，而Gamma MX、RX即将大规模上市，Gamma MX的三角形生成能力为330万个。在娱乐3D芯片产品中，Permedia2显尽英雄本色，它对Open GL的支持能力甚至超过许多在研3D芯片，3D Labs的实力可见一斑，而它的Permedia3则更成为发烧友们所期盼的（笔者最盼望的3D芯片），它成为世界之最的270MHz RAMDAC以及800万个多边形演示能力（注意这里笔者用的不是生成）都是最“亮”的卖点。ELSA、STB、Diamond、耕宇、丽台都是3D Labs的忠实大用户。
#1娱乐市场 群雄逐鹿
　　娱乐级3D显示芯片，目前除Voodoo系列之外，几乎所有新推出的3D芯片在2D性能上均很出色。除了专业2D领域如图形、图像处理外，这些芯片足以应付目前的2D软件需求了，而在诸如3D游戏、DVD播放等领域才是这些芯片追求的重要目标，在以下篇幅中笔者将详细描述这个市场内的“英雄”及其“绝招”。
#1游戏玩家爱你没商量——Voodoo
　　3D FX公司的Voodoo与Voodoo Rush为第一代产品，而Voodoo2与Banshee则是其接班人。在画面质量的比较中，Voodoo系列没有敌人，而且Voodoo 2与Banshee会将这一优良传统保持下去的。Voodoo2与Banshee的三角形演示能力分别达到了300万/s与500万/s，虽然Banshee看似更强大，但它是在牺牲画质的前提下达到的。不过128位总线与SGRAM的采用使Banshee比Voodoo2有了一些亮色，而它的最大优势则是2D、3D兼顾。不过对于拥有双材质与SLI方式的Voodoo2来说，真正的游戏发烧友是不会放弃的。 
#1　　1998最耀眼的明星——Nvidia
　　Nvidia RIVA128的成功使Nvidia从Nvidia64的失败阴影中走出，成为1998年最耀眼的3D芯片公司之一，128位的RIVA128的3D Winbench得分确实惊人。因此，很多用户都选择了它，Diamond、STB等显卡巨头也为它加油，接着RIVA128的改进产品ZX也很快问世，不过真正的杀手是即将上市的RIVA TNT。TNT内置250MHz RAMDAC，支持16M SDRAM，每秒可演示800万个多边形，创下当今3D芯片的最高纪录。TNT是不是炸药还有待市场考验，不过TNT的性能之高足以让玩家惊叹。从笔者对几种TNT卡的测试来看，在游戏中它虽然还比不上Voodoo2，但它对Direct 3D的支持确实惊人。现在的RIVA系列芯片已开始由法国SGS Thomson和台湾积体电路公司生产，相对而言后者生产的芯片质量更好一些。
#1失之东隅取之桑榆——ATI
　　ATI在大陆玩友的心目中形象一般，可在欧美市场确无人不知。它的芯片主要供给大型PC厂商，世界前十位的PC厂商没有不采用RAGE系列芯片的。因此1998年度ATI在欧美显示芯片中销量排第一。RAGE系列的拳头产品是RAGE Pro以及刚刚推出的RAGE128。RAGE Pro是第一种AGP2X卡，内置230MHz RAMDAC，支持8M SGRAM。而RAGE128内置250MHz RAMDAC，支持16M SGRAM或32M SDRAM。每秒演示500万个多边形，而且由Pro的64位变为128位。
#1MATROX，何时走进百姓家
　　和ATI一样，MATROX既生产3D芯片，也直接生产显卡。它的G系列包括G100与G200，从技术角度上讲G100非常失败，虽然它的RAMDAC也达到了230MHz，但其可怜的3D能力也让人叹服。幸而G200已推出，在笔者对G200、TNT、Voodoo2三种芯片比较后发现G200的3D速度最慢，但画面质量却不错，仅次于Voodoo2，似乎比TNT略好。G200也是128位芯片，内置250MHz RAMDAC，可支持16M SGRAM，但价格奇贵，如不降价，笔者认为不会有前途。
#1背水一战的S3
　　看似快要倒闭的老牌芯片公司S3如今已背水一战了。其实S3在人们心目中地位是很高的，单从968、765、325等如雷贯耳的名字上就可体现出S3昔日的辉煌，1998年S3的两款芯片Trio 3D与Savage 3D （Virge GX3）开始冲击市场了。Trio 3D是低价产品，冲击的是BASIC PC市场，但其性能不低，内置230MHz RAMDAC 可支持4M SGRAM，而且是128位芯片，目前具有标准配置的Trio 3D显卡价格已低至250元左右，它必定会在低价市场上掀起风暴，而Savage 3D则主打高档市场。从本人的测试情况来看，作为与Banshee、TNT、G200同一代的新产品，其性能已经超过G200。Savage 3D也是128位3D芯片，采用了纹理压缩等新技术，可减轻芯片对显存大小的依赖，不过画面品质会受到一定的影响，每秒可演示500万个多边形。
#1平实近人的6326
　　SiS的6326芯片在台湾厂商中颇受欢迎，6326有两种型号“DVD”和“HO”，后者只具有基本的2D显示和3D加速功能，而 “DVD” 具备了软解DVD的功能，SiS公司不仅生产显示芯片而且也研发主板芯片，现在正在做一款主板芯片与显示二合一功能的产品，在低价市场上SiS与其6326芯片都正在取得更大的成功，6326很朴实，这款64位芯片只具有170M RAMDAC，显存最大支持8M，可以是EDD，也可以是SGRAM。
#1Intel第一“杰作”——i740
　　Intel的i740的确让人失望，虽然有Intel为它撑腰，但仍掩饰不住它的低劣。只有Direct 3D得分让i740有些发“亮”，不过这个亮点也是在软件上作了优化得到的。i740是一款64位芯片，支持8M廉价的SDRAM，而且必须配合Intel的主板芯片组方能正常工作，这再一次体现了Intel的霸道，愿i740的改进产品i740Plus能改变这个状况。
#1Rendition，芳踪难觅
    Rendition现已被高档PC厂商Micron收购，原来的芯片品牌“Verite”变为“Redline”。现在的产品主要有R22OO以及将于明年初推出的R3300。R2200的RAMDAC为170MHz，每秒可演示100万个多边形，它的画质效果是同时代产品中最接近Voodoo的。因此，有很多游戏也针对R2200。R3300则是128位芯片，内置250MHZ RAMDAC，支持16M SGRAM或32M SDRAM，每秒可演示600万个多边形，以及可产生300M像素。引人注目的是它的RISC内核使其晶体管只有500万个，大大节省了成本并减轻了散热以及制造方面的问题。
　　以上这八家公司再加上3D Labs，基本上代表了主流3D芯片市场的现状以及未来，它们间越来越激烈的竞争无疑会推动技术的进步和价格的降低，对玩家与显卡制造商都有好处。一口气说了这么多，笔者最后来作一下小结，无论是专业3D芯片还是娱乐3D芯片，它们的发展都有共同的趋势：
　　●性能越来越强，尤其在3D性能方面。专业市场的产品不低于300万/秒的三角形生成能力与娱乐市场不低于500万/秒的多边形演示能力已成为标准。
　　●显存越来越大，越来越好。目前8M SGRAM好像已是主流3D显示芯片支持的最低标准，而支持32M SDRAM的产品也已出现。在传统上要求很高的专业3D显卡对显存的要求就更上一层楼了。如3D Labs的Gamma MX 芯片组支持 16M VRAM加80M DRAM。
　　●RAMDAC越来越强。在目前推出的新一代3D芯片中，RAMDAC 至少为250MHz，Permedia3更升为270MHz。
　　●制造技术越来越好。目前在研中的新型 3D 芯片集成度高达700万以上，都使用BGA封装技术，已经用于CPU芯片的0.25微米CMOS工艺即将用于3D芯片制造上。 
　　●128位显存通道技术已普及。从RIVA128开始，主流3D显示芯片都开始用128位技术标榜自己，它们在带宽以及速度上获得了很大的改善。
　　最后，笔者衷心希望3D芯片市场能将此势头保持下去，不要出现由一家公司垄断的局面。这样供给大家的选择才能更多、更便宜，也让本人有文章好写。