完美风暴——2000年显示芯片技术与市场回顾

朱云
2000年 第48期 

    2000年，对于PC市场可谓是风云变幻的一年，技术的提升与市场的分割使得各大厂商的竞争更加激烈。英特尔依然是瑕疵不断，但Pentium 4的发布最终让英特尔保住了王者之位。AMD高端与低端齐头并进的策略已有所收获，1.2GHz Athlon与DDR芯片组的发布，证明它与英特尔分庭抗礼的实力不可小视。威盛虽然没有如愿以偿进入CPU市场，但在芯片组技术与市场上获得更多的认同，也明确了它在DDR芯片组市场的领导地位。3D显示芯片已是NVIDIA的天下，ATI、3Dfx、Matrox同样新品迭出，但NVIDIA仍笑到最后……这一切都充分表明，技术在这个日益竞争的时代已成为各大厂商占据市场的最有力武器，技术的领导者同样也是市场的主导者。因而对这些在市场风云中胜出的厂商来说，2000年的PC市场更像是一场完美风暴，这也是我们回顾2000年PC技术与市场的共识。
　　今年3D显示卡市场上最引人注目的变化是，NVIDIA公司终于将技术领先转化为市场占有率，占据了全球近50％的份额，在国内更是“一手遮天”，到年底更是GeForce 2 MX显示卡一枝独秀。如今已很难看到过去不同公司之间的3D芯片混战，市场热点由于NVIDIA的垄断地位已经变成了不同品牌的NVIDIA显示卡之间的品牌大战。
　　2000年是主流3D显示技术水平大幅提升的一年，首先是T＆L（几何变换与光源照射）的逐步普及，显示卡对CPU的依赖越来越少。其次，并不新奇的FSAA（全屏抗锯齿）终于进入了实用阶段，这也是近年来少有的明显提升3D效果的技术；另外，EMBM（凹凸环境贴图）和其他的环境贴图方式，让3D场景更接近于真实世界。但是我们应当看到，技术的进步已经使3D显示卡的处理速度达到了大多数用户满意的水准，今后的发展重点将转移到提升显示质量的广阔天地中来。
　　3D显示卡市场终于逐步成熟了，但成熟的代价是垄断。正如CPU市场一样，显示卡市场成了巨人之间对话的场所：NVIDIA是英特尔那样的标准制定者，3dfx试图夺回失去的领地，ATI和Matrox试图瓜分不断增长的市场；其他主流和专业3D显示芯片公司尽管不甘心无所作为，但事实上却走上了淡出的道路；主板芯片组厂商试图整合3D显示功能，而显示芯片厂商却希望进军主板芯片组市场，整合趋势引入的战火一触即发……今年的3D市场进入了有序、但竞争残酷的时代。（^48030101a^）
#1    群雄决逐
　　3dfx是昔日的3D之王，但是在NVIDIA不休不止的进攻下终于败下阵来，而且3dfx不对外出售芯片的战略对本已不利的局面更是雪上加霜。3dfx不断丢失的市场与顾客被NVIDIA、ATI和Matrox等公司所瓜分。
#1　　●NVIDIA
　　今年上半年NVIDIA以集成4条像素流水线和T＆L的GeForce 256和GeForce 256 DDR作为旗舰产品，以单像素、多纹理的Vanta、TNT2、TNT2 Ultra占领主流市场，一举夺得了人们心目中的3D王冠；年中开始上市的GeForce2 GTS为4条像素流水线配上了两个纹理单元，还有高速的DDR内存，一时间在3D界所向披靡，同时投入生产的新工艺、高主频的TNT2 Pro，赢得了主流消费者的青睐；第四季度NVIDIA又大量上市了双像素流水线的简化版GeForce2 MX，立即成为业界曝光率最高的产品，而NVIDIA也超过ATI成为世界最大的显示芯片供应商；年底还推出了笔记本电脑用GeForce2 Go芯片，相信能在笔记本电脑市场掀起另一个NVIDIA热潮。
　　但是NVIDIA所代表的传统渲染架构正在接近极限，主要的问题就是：虽然显示芯片的处理能力可以通过并行方式成倍增长，但是显示内存的速度却受限于现有的半导体生产工艺，现在DDR（双倍数据传输率）内存的发展也已接近极限，即使双端口的QDR（4倍数据传输率）内存很快投入使用也坚持不了多久。解决问题的办法据传是NV20也将采用的隐面去除技术（可以明显降低渲染的工作量），或者采用Bitboys和Micron正在研究的片上L2 Cache（在CPU领域已被证实十分有效）。
　　可以重新编程的内部结构也十分有前途，从GeForce 256开始使用的可编程T＆L引擎，到GeForce2 GTS引入的可编程Shader（明暗渲染引擎），估计未来将普及完全可编程的3D硬件。另外，NVIDIA一直试图提高产品的图形质量，从Matrox指控NVIDIA获取其高质量2D显示的秘密技术，我们看到了NVIDIA的另一个发展重点。
#1　　●ATI
　　ATI今年成功地推出了T＆L产品，它的优势在于平衡的2D/3D显示性能和图形质量，而且在视频方面还集成了独一无二的IDCT（反离散弦变换）功能。
　　ATI上半年的主推产品是一条像素流水线、双纹理的Rage 128，凭借仅次于TNT2的3D性能和独特的视频功能拥有特定的用户群；随后ATI推出的双像素流水线、三纹理、集成T＆L等特性的高端产品Radeon 256，并提供32MB/64MB、SDR/DDR几种配置同GeForce2系列对决；年底又宣布了低成本的Radeon VE，去掉了T＆L功能、使用64位的DDR内存；今年收购的ArtX公司的潜力尚未完全发挥，仅仅是推出了使用在任天堂GameCube游戏机的图形核心ArtX 1和整合芯片组S1－370 TL。
　　Radeon 256的主要优势在技术方面：多种先进的T＆L和渲染功能，但却苦于无处发挥，只能凭借一流的2D/3D/视频图形质量和超群的32位真彩色3D性能占据某些优势，特别是节省显示内存带宽的Hyper－Z技术为主频稍低的Radeon 256赢得了3D高速度的声誉。然而ATI用户最担心的却是另一个问题——驱动程序，偶尔的兼容性问题和难以编制的结构让用户无法享受到经常性的软件升级所能提供的价值，尽管ATI是唯一使用AGP寄存器控制方式编写驱动程序的厂商，但是先进的技术并不能保证ATI未来在软件方面的优势地位，因为NVIDIA统一程序架构的雷管系列驱动程序的优点也显而易见。（^48030101b^）
#1　　●3dfx
　　3dfx的优势在于独特的3D API——Glide和同样独特的3D显示效果，在几乎一切游戏软件都向微软Direct3D看齐的今天，这些都显得有些不合时宜了；另外3dfx坚持采用多芯片协同工作的方式提高3D速度，使得高成本的问题难以解决。尽管3dfx凭借优秀的FSAA质量和速度吸引用户，但实际上3dfx的用户群已经只剩下那些铁杆的Voodoo游戏迷。
　　3dfx在前半年仍坚持用Voodoo 3系列对抗TNT2系列，价格却不占优势；下半年则利用单像素流水线、双纹理的VSA－100芯片，制造了Voodoo 4、Voodoo5系列的单芯片和多芯片的新显示卡，但是仍不支持T＆L功能，价格也极高。被3dfx收购的GigaPixel公司表现平常，不但没有推出原有的产品GP－1，连争夺X－Box订单的GP－3也如石沉大海。真正要挽回过去的声望，3dfx还得依靠下一代的产品：由单片或多片Rampage（狂怒）渲染芯片和T＆L芯片Sage（圣人）构成的Specter（幽灵）系列显示卡。
#1　　●Matrox
　　Matrox一向以“超强”的2D图形质量闻名于世，其产品的3D性能却始终未能领先于竞争对手。Matrox的G400是最先具有EMBM功能的TNT2级显示卡，在今年的大部分时间里，G400仍作为Matrox的主力产品苦苦支撑局面，尽管高端有G400 MAX呼应，但相对昂贵的价格又一次阻挡了Matrox的雄心。
　　为了开发下一代的G800芯片，Matrox用去了太多的时间，因此在年底推出了提高了制造工艺的G450系列显示卡，使用64位的DDR显示内存。同3dfx类似，Matrox想要夺取更多的市场份额只能等待未来的产品：G800和双芯片协同工作的G800。
#1    激流勇退
　　著名的3dfx和Matrox表现尚且不佳，其他3D显示芯片公司今年的成绩可想而知，这就深刻地体现出了3D显示卡市场的风险程度。
#1　　●S3
　　S3是又一个倒在了3D“沙场”上的老牌公司。在上半年，竞争形势对S3相当有利，Savage 4系列占据了比TNT2系列更低端的廉价产品市场；并由收购的帝盟公司推出Savage 2000系列产品，同GeForce 256分庭抗礼也是预料之中的事。然而尽管有S3TC纹理压缩技术撑腰，S3还是不可避免地衰弱下来：Savage 4由于只有64位的内存接口，性能不敌NVIDIA的产品；Savage 2000未使用DDR内存，T＆L功能又问题不断——设计问题加上不完善的驱动程序终于将S3逼上了绝路。
    目前S3将全部显示芯片的业务以低廉价格转让给了合作伙伴威盛，转而投入帝盟公司发展最快的业务：音频和数字装置（DA），例如MP3随身听、掌上电脑等。到第四季度，S3公司改名称作SonicBlue（蓝色音速），几乎可以肯定S3品牌将为威盛所有。今后S3是否还能存在，就要看威盛在忙于发展整合芯片组之际，是否还有余力开发独立的显示卡产品。
#1　　●Imagination
　　Imagination并不出名，但是由Imagination设计、ST生产、Videologic生产显示卡的第3代PowerVR芯片Kyro却十分知名。Kyro全面使用了分块渲染、隐面去除等节省带宽的渲染模式，理论上性能相当高、成本比较低，但是实际使用中只有在Kyro专用的测试软件VillageMark中才能显出“英雄本色”，这主要是因为现有的3D游戏基本上都是为传统渲染结构优化的，在普通3D显示卡上自然能够扬长避短。由于Kyro的优势无法完全发挥，加上并不低廉的售价和较少的生产厂家也影响了用户的购买欲望。
　　尽管PowerVR 2DC芯片在Sega的游戏机DreamCast上表现出色，但是Imagination在PC领域的努力却始终不顺利：最初的PowerVR PCX 2不敌Voodoo，去年开始销售的PowerVR 250甚至仍未有完整的OpenGL运行库；如今Kyro没有T＆L功能，又使用不那么先进的工艺生产，看来只能胜过TNT2……Imagination的扬眉吐气又要等待未来的新一代Kyro，将集成T＆L引擎、使用新生产工艺。（^48030101c^）
#1　　●Bitboys
　　Bitboys自成立以来仍未成功推出过产品，但其崭新的技术还是广为人知的：在Glaze 3D上率先使用了多条渲染流水线，达到惊人的像素填充率；为了解决外部带宽问题，又较早提出了XBA嵌入式Cache架构。
　　然而又是一年过去了，我们不但没有见到Glaze 3D和名为Thor的T＆L芯片的成品，利用Infineon的0.20微米嵌入式工艺连样品也没能做出来。风闻近日Infineon升级嵌入式生产工艺到0.18微米，Bitboys也趁此机会将Glaze 3D的片上内存从9MB增加到10MB（几乎可以直接作为手提电脑的显示卡使用了），但结果如何还需等待。
#1　　●Trident及其它
　　看到Trident在国内推广彩电的芯片组，就让人觉得它们确实有退出的打算。尽管如此，在Blade3D之外，今年我们还是听到了Blade XP系列3D显示芯片将要推出的消息。Blade XP仍未集成T＆L引擎，分成数个不同的版本，但看起来也只能同TNT2系列较劲了。
　　Rendition和它的嵌入式显示芯片，一年也未听到确切的动向。Number Nine则彻底关了门，连驱动程序也不再更新。其它公司更是倒的倒、撤的撤，毕竟现在的3D是巨人们之间的游戏。
#1　　●专业3D
　　专业3D显示芯片的制造商也让人有江河日下之感：Real3D跟了英特尔之后就再无消息，E＆S的新产品比以前更少；3Dlabs收购了顶级厂家Intense3D，但却没有为WildCat显示卡推出新品种，自己的Oxygen显卡也走上了两块显示卡合成一块的“无奈”的发展道路；SGI开始在中低档的工作站上使用NVIDIA的Quadro 2系列芯片；只有IBM继续推出很有潜力的3D芯片，隶属于帝盟公司的FGL Graphics用它制成了FireGL 2显示卡，赢得了不少专业OpenGL测试的冠军。
　　从长期来看，NVIDIA凭借强大的开发实力、最新的生产工艺推出的专业绘图芯片必将在专业领域大显身手，原有的高端专业厂商的市场将向高端退缩，只有高端、特殊和定制的系统才会考虑它们的能力和产品。正如英特尔试图通过64位的安腾处理器一统RISC类的CPU市场一样，拥有市场和财力的NVIDIA绝不会在大好时机面前退缩。
#1    整合大潮
　　整合显示功能的主板芯片组很早就有了，然而NVIDIA为下一代PC和X－Box游戏机开发的Crush芯片组却让我们大开眼界：北桥芯片iGPU将整合进含有T＆L功能的GPU，南桥芯片MCP将整合通讯、多媒体等各种现有附加板卡的功能。ATI公司则从ArtX得到了S1－370 TL——带有T＆L功能的芯片组北桥（同样的核心也用于ALI的Super 7芯片组），今后还打算推出新研制的ArtX 2系列核心的产品。据说3dfx和Matrox也不甘人后，有意推出各自的芯片组。
　　传统的主板芯片组厂商自然不能坐视，英特尔为夺回被威盛侵占的芯片组市场，推出了新一代具有AGP 4×插槽的i815和i815E芯片组；威盛发布了集成了ProSavage核心（Savage 4的3D加上Savage 2000的2D）的PM133芯片组；矽统公司的SiS730也初露端倪；ALI则在上半年推出了Aladdin TNT2芯片组。另外，内存生产商Micron继今年的Samurai芯片组之后，明年也将加入到生产整合芯片组的行列中来，产品就是利用了被收购的Rendition的嵌入式内存技术设计的Mamba，它将集成有8MB的CPU用的L3 Cache，但也很可能（也很容易）用于显示用途。
　　综上所述，在将要过去的2000年中，全面竞争为我们带来了更多、更好、更便宜的3D显示卡产品，同时图形芯片与主板芯片组的整合趋势，将使PC系统的整体性能得以更大的提高。NVIDIA的领先充分表明，在这个激烈竞争的时代，谁拥有超强的技术实力，谁就有机会拥有整个市场。