新3D之王——NV15/NV11图形芯片预览 朱云 abs3d.yeah.net 2000年 第13期 　　自从去年九月nVidia公司正式推出新的图形芯片GeForce256开始，新世纪几乎都成了nVidia展示3D实力的大舞台——TNT2 Vanta/M64、TNT2/TNT2 Pro和GeForce256/Quadro从低、中、高三个档次全面占领着3D显示卡市场，nVidia成为3D霸主是无可争议的了。它还“挤兑”得其他显示芯片公司难以施展，只能依靠低价格或者高档次“勉强”维持着生计；近来NV25被微软的X－Box家用游戏机选中作为图形引擎，让nVidia又一次站在3D舞台的聚光灯下。 　　风闻已久的NV11和NV15现在终于要正式推出了，我们也终于了解到NV15这个新的3D王者的一些确切的消息。 #1 技术日渐完善的NV15 　　nVidia选择基于Milkyway的Apollo－Ⅱ排版及布线工作站上的STAR－RCXT软件，重新提取和编译了GeForce256图形芯片的内核，减小了硅片面积，提高了工作频率，降低了生产成本，从而设计出新一代的NV15。NV15与GeForce256相比，并没有非常重大的技术进步，而只是技术的完善和增强。这也正如去年在Riva TNT的基础上完善了功能，改进了生产工艺就成了主频更高、更成熟的Riva TNT2一样。当然也只有这样，nVidia才能维持每半年一次的升级节奏。NV15将使用0.18微米工艺生产，既可以降低功耗，又利于提高内核时钟频率，也比0.25微米工艺生产的芯片减少了一半的硅片面积（比0.22微米减少了1/3），价格随之明显下降。 　　NV15使用nVidia的第二代T＆L引擎，比第一代T＆L引擎增加了新的Clipping功能，总体性能也提升了45％，达到2000万三角形/秒以上。Clipping就是ATI在Rage 6C中提出的TCL引擎中的新硬件加速功能：图形剪裁，这样NV15就在多边形设置引擎和渲染流水线前面集成了包括几何、剪裁和光照的所有3D图形处理硬件功能，基本不再需要CPU的支持了——这是T＆L引擎在技术上开始成熟的表现。 　　NV15的渲染性能是GeForce256的3倍，使用的是名为Hypertexel的4条流水线、双纹理渲染引擎。GeForce256的4条渲染流水线在每个时钟周期内，能各自独立渲染完成一个16点取样各向异性过滤的像素，但只是单周期单纹理渲染操作（S3的Savage 2000系列就有2条单周期双纹理的渲染流水线）；这次NV15在16点取样各向异性过滤的基础上增添了单周期双纹理功能。每个时钟周期能渲染8个图素，在135MHz核心频率和333MHz显存频率（当然是DDR SDRAM）的标称状态下，理论上的填充率将达到10.8亿图素/秒（一个双纹理像素相当于两个图素）和5GB/秒带宽，直逼Voodoo5 6000的13.3亿/秒填充率和Glaze3D的9.6GB/秒（嵌入式缓存）带宽。但似乎以上数据仍未达到GeForce 256的3倍——14.4亿/秒，因此有消息说NV15的核心工作频率应当是160MHz甚至180MHz（0.18微米IC的潜力远远不止于此），峰值填充率就可以达到12.8亿/秒或者14.4亿/秒。另外，NV15还具有SCA并行处理能力，创新公司将在5月推出的3D Blaster GeForce 2使用2块NV15和333MHz或366MHz的DDR显存能实现16亿/秒以上的超级渲染性能。 　　NV15支持的显示内存有64位或128位接口的SDRAM、SGRAM和双倍速DDR SDRAM（注意不是QFP封装的显存都是SGRAM），容量有8M、16M、32M、48M、64M、96M和128M，48M和96M这种特殊的显存容量更具灵活性（特殊显存容量并不必然意味着专业应用，估计还会有另一个专业版本的NV15GL出现）。若利用DDR SDRAM nVidia就可轻易实现5GB/秒以上的显存带宽，暂时还不需要高接口位数的嵌入式内存作为缓存。今后的发展就要看DDR/QDR（四倍速）显存和嵌入式缓存的竞争结果了。NV15使用350 MHz或者更高频率的RAMDAC、支持平板液晶显示器，另外还具有同Matrox G400类似的双头显示功能。 　　NV15的简化版NV11图形芯片，只有2条渲染流水线，内部是比GeForce256还简单的128位结构，但160MHz核心频率和183 MHz显存频率使性能达到GeForce 256的1.5倍，由于集成了支持DFP显示器的双连TMDS/LVDS传送器，所以不需额外的视频/显示控制器就具有同Matrox产品类似的双头显示功能，仅仅3W的耗电量使NV11很合适被用在笔记本电脑中。NV20是NV15的“接班人”，具有极其复杂的、革命性的内部结构，集成多达2000万晶体管，性能达到NV15的2倍，用于顶级游戏和专业用途，最早将在NV15推出6个月后（也就是今年年底）公开。明年下半年X－Box打算采用的NV25则是NV20的完善和提高版（令人怀疑届时搭配的CPU怎么会是600 MHz的）。 #1 强敌环伺的3D市场 　　对于NV15，能作为对手的3D显示芯片并不多见，但是仅有的几种个个都是一流产品。技术上能够紧跟nVidia的只有S3，在买下了帝盟和Number Nine两家板卡生产厂后，S3的生意也蒸蒸日上。S3的Savage 2000系列使用当前最先进的0.18微米工艺，核心频率从125MHz逐步提升到了最近的200MHz左右。高版本的Savage2000性能接近NV15，只可惜S3TL功能至今还没有正式开启，但下一代的S3 ProjectX在年底将是NV20的劲敌。 　　ATI是第三家拥有T＆L技术的主流厂商，最近的S1－370 TL系统芯片同ALI的Aliddin 7芯片组一样集成了ArtX公司（被ATI高价并购）的图形引擎，集成T＆L引擎、虚拟AGP 8×接口，但首次进入PC领域的ArtX能否在芯片组市场站稳脚跟还不好说；ATI刚刚又公开了代号为Rage 6C的下一代芯片，使用据称是业界性能最高的Charisma几何、剪裁、光照引擎和10亿图素/秒级的三重纹理Pixel Tapestry渲染引擎，一旦在年中量产就会成为NV15的劲敌。 　　Matrox的G400集成了T＆L功能谣传已久，但Matrox今年上半年的主打产品G450将只有几何处理特性，靠CPU实现光照功能；年底的G800将完整集成T＆L引擎，凭借较高的图形质量可能同NV15甚至NV20一拼，但生产工艺必须从0.22微米提高到0.18微米。 　　Videologic从去年初就在开发T＆L技术，但集成T＆L功能和增强型分块渲染、隐面去除引擎的PowerVR S3至今仍未出现。如果Videologic能够使用比较先进的工艺（0.22微米足矣）尽快生产出PowerVR S3系列，凭借2.5亿/秒的可见像素填充率，还是很有潜力同NV15和新版Savage 2000同台较技的。同nVidia竞争X－Box图形引擎的Giga Pixel公司设计了GP－1，这一IP方式的3D内核在不含T＆L的情况下，样品竟可以同GeForce256作当场比较；新一代GP－2将具有强大的T＆L和渲染功能（同NV25竞争的就是它的“后代”），现在还难以得知这种“特别”的芯片是否有资格成为NV15的敌人。 #1 等待即将结束 　　nVidia将于4月25日正式推出NV15和NV11图形芯片，据说1月底显示卡生产厂商就已得到了样片。届时NV15可能同TNT2一样，有高、中、低各种档次和价格的产品出现。至于显示卡价格，可以肯定的是NV15将比GeForce 256刚推出时便宜得多，很可能是2000元以内的“正常”价格。 　　关于NV15的名称有很多说法，有GeForce 2/Ⅱ或者GeForce256 Ultra/Pro等。但NV15还很有可能采用全新的名称，那么拗口的GeForce256和那么意外的Quadro（当初就有人认为应称作GeForce256GL）我们都接受了。我认为称为Crush有不小的可能性，因为这是出现在雷管驱动中的唯一一个还未公开的名称，当初Quadro就是这样被首先发现的。不过目前传说最多的还是GeForce 2这个名称。 #1 nVidia的雄心壮志 　　nVidia如今已不仅仅是主流3D市场的霸主了，它在专业3D市场上投放了价廉物美的Quadro，同ALI合作开发了Aladdin TNT2主板芯片组，今后还打算合作开发Aladdin GeForce芯片组，又计划凭借NV11进军移动计算市场——新世纪开端正是nVidia大展宏图之际。 　　也难怪微软选择nVidia和Intel的产品来生产X－Box——这个寄托了微软称霸家庭娱乐市场的野心的产品。nVidia的GPU和Intel的CPU共同保证了X－Box未来在PC界和游戏机界的主流地位和最完整的兼容性。这也证明nVidia在3D业界逐步拥有了类似于Intel在CPU市场上的地位，或许将来的垄断态势还有过之而无不及呢！