超能課堂(287):消失的第三方之圖形顯示晶片篇

如今消費者想購買獨立顯卡,不是選擇綠廠(英偉達)就是紅廠(AMD),兩家企業從產品線布置到價格劃分都非常清晰。即便拿兩家同樣定位的產品進行比較,來來去去能比較的技術要點可能經常看評測的朋友都能背了,甚至不同板卡廠商的產品也是那麼千篇一律。目前英特爾和AMD基本形成了從CPU、GPU到晶片組的合圍,即便是英偉達,也在努力收購Arm,御三家各自有了自己成體系的配置。或許在未來,無論OEM廠商還是消費者,選擇顯卡可能會更多地優先考慮從上至下同一個廠商的型號。

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如果將時間撥回到20到25年前,購買一塊顯卡可以討論的話題可要多得多。可能由於可選的產品太豐富,消費者或許要花更多的時間,針對自己的預算和使用需要去進行比較。在圖形顯示晶片的「戰國時代」,各個圖形設計公司都在尋找自己的突破點,使得圖形技術在短時間內有了質的飛躍,電子遊戲得到了飛速發展。

3dfx:如流星般璀璨

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對於電影史,1994年可能是迄今為止最強的一年。除了電影行業,其他領域在這一年也發生了不平凡的事,比如圖形領域,這一年一群矽谷的計算機圖形技術精英成立了3dfx。3dfx已消逝多年,能經常被人提起,是由於3dfx在短暫的幾年中光芒四射,雖然如流星般消逝,但兌現了當年成立的時候的承諾:

讓每一個消費者用合理的價格享受世界上最頂尖的3D應用體驗!

在3dfx之前,3D圖像只屬於專業領域,為科研、影視和醫學等行業服務。對於普通消費者,當時無論PC還是遊戲機,所謂3D加速的性能仍然非常有限。3dfx在1996年推出了Voodoo,加上搭配的Glide API,席捲了整個PC遊戲市場,這是第一塊真正意義上的「3D加速卡」,第一次以硬體管線的形式實現了包括光照貼圖、半透明混合、調色紋理、窄頻壓縮以及硬體霧化在內的許多先進特效。在不到兩年的時間里,統治了顯卡市場,打開了3D遊戲世界的大門。

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隨後的Voodoo 2更是攀上了巔峰,帶來了包括SLI在內的各種劃時代的先進技術,其他廠商的產品完全不是對手。Voodoo 2並非完美無缺,由於是純3D加速卡,缺乏2D功能,用戶要搭配2D顯卡使用。可以想像,最頂級的PC遊戲平台,將是兩塊Voodoo 2組成SLI+一塊2D顯卡搭建而成,一台主機的成本非常地高。為了迎合市場的需求,3dfx又先後推出了Voodoo Rush和Voodoo Banshee(女妖),加入了2D功能,不過前者是比較失敗的一款產品。

大概是成功來得太快,3dfx非常地膨脹,傲慢使得錯失了世嘉Dreamcast遊戲主機(合作代號Black Belt)項目。為了進一步壟斷市場,3dfx在1998年收購了板卡廠商STB,不再授權給第三方而是開始自己生產顯卡,導致大量合作的板卡廠商倒戈到英偉達,為日後衰落埋下了伏筆。到了1999年,3dfx推出了Voodoo 3,但是不支持32位渲染、不支持大紋理貼圖和不支持直接記憶體調用使得許多遊戲玩家大失所望。與此同時,英偉達正大步向前踏,特別是世界首款支持硬體幾何和光影(T&L)顯示晶片GeForce 256的誕生,技術上完全壓制了3dfx。

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搭載VSA-100的Voodoo 4/5顯卡錯過了時機,性能上也不如人意,即便開放Glide API原始碼也無補於事。隨著微軟選擇英偉達作為Xbox遊戲主機的圖形顯示晶片廠商,3dfx錯失最後扭轉戰局的機會。最終在2000年12月25日聖誕節之際,英偉達以7500萬美元現金和100萬美元股票將3dfx購入,獲得了3dfx的所有技術。

SiS/XGI:更多地只是副業

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SiS中文名為矽統科技,1987年在台灣新竹科學園成立。相比於圖形顯示晶片,SiS更為出名的是主板晶片組,一度是世界第三大主板晶片組廠商,還曾有機會獲得x86處理器技術成為一間橫跨CPU、GPU和晶片組的廠商。

SiS被人熟知的首款圖形顯示晶片是SiS 6326,單晶片集成了2D和3D加速引擎、DVD解碼、TV編碼以及支持AGP總線。與Trident有點相似,都是得益於90年代中後期PC的普及和多媒體的發展。由於SiS的產品一直在價格上很合理,所以OEM廠商普遍比較喜歡。不過SiS的重心一直不在圖形顯示晶片上,圖形技術更多地是為其晶片組服務,而且性能也並不突出,雖然後來推出的SiS 315也是市場上最早支持T&L的產品之一。

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當然,SiS也曾在圖形領域努力過,Xabre系列曾一度得到不少廠商的支持,其中Xabre 600是市場上第一款「8×8」的產品,即支持DirectX 8.1和AGP 8x接口。2003年5月,SiS剝離了旗下的圖形顯示部門,獨立成立了XGI圖誠科技,推出了Volari系列。個別產品看起來還挺潮的,比如單卡雙芯的Volari V8 Duo Ultra顯卡。

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到了2006年,ATI為了增加與AMD談判的籌碼,提高估值和議價能力,並購了XGI在上海的合作公司遠弘科技(負責獨立顯卡研發)和加州的分部。現在AMD位於上海的GPU設計部門,很大程度上就是源於當年ATI對XGI的並購。SiS也在2010年將XGI回收,徹底結束了放棄了圖形市場。現在SiS依然會提供諸如觸控解決方案等產品,在中國地區仍有研發部門。

3Dlabs:專業領域的王者

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3Dlabs成立於1983年,位於英國倫敦。對於大多數普通用戶來說,基本接觸不到他們的產品,那是因為3Dlabs的圖形技術一開始是以UNIX為發展平台,主要是研發面向工作站的顯卡。當時消費領域和專業領域的顯示技術劃分得很清晰,在各自的細分市場都有不同的圖形顯示晶片設計公司。

3Dlabs在90年代中開始擴展自己的版圖,甚至還得到了英特爾的注資,推出一些PC使用的圖形顯示晶片,受到了一些准專業用戶的歡迎。就像現在使用的一些入門級專業顯卡,能做專業工作,平常也能滿足一般的娛樂需求,比如帝盟搭載3Dlabs Permedia 2的顯卡。在世紀之交的時候,3Dlabs成為了專業顯卡的領頭羊。

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OpenGL成就了3Dlabs,最終也拖累了3Dlabs。雖然3Dlabs的Oxygen系列和Wildcat系列專業顯卡仍有不錯的表現,OpenGL 2.0也受到了好評,但隨著微軟DirectX標準的擴展,以及英偉達向專業顯卡領域發起攻勢,到了2006年左右,3Dlabs逐漸招架不住了。新加坡的創新科技(也就是音效卡那間)在2002年以1億7千萬美元股票加現金的方式收購了3Dlabs,四年之後雙方一度分手,不過最終在2009年再次被創新科技旗下的個人數字娛樂部門兼並,結束了在圖形領域的征戰。

3Dlabs和創新科技之間的關系也是很有意思。雙方的合作始於1994年,創新科技在1995年推出了搭載3Dlabs的顯卡,當時創新科技在板卡市場也算是一間大廠。不過90年代末由於板卡業務虧損嚴重,創新科技最終退出了該市場,收購3Dlabs曾被認為是想重新進入該領域。此外,創新科技收購3Dlabs大概還想利用相關技術,應用在自己的多媒體設備的晶片上,後來還推出了Zii「干細胞計算」SoC。

Trident:多媒體先驅

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Trident(泰鼎)成立於1987年,屬於最早的圖形晶片設計公司之一,早期主要提供數位電視/數字多媒體的解決方案,英偉達成立之前已經在納斯達克上市了。後來Trident開始涉足電腦顯示晶片,採用ISA接口的Trident TVGA 8900/9000系列在90年代初一度是16位色的顯卡代名詞。隨後的3DImage 9685/9750/9850系列顯卡被更多的用戶熟知,得益於Trident在電視領域的耕耘,這一系列產品有當時非常受歡迎的視頻解碼、採集、TV信號回放和DVD回放加速功能,並集成了2D和3D加速引擎,而且價格友好,受到了廣大家庭用戶的喜愛。

不僅僅在桌面平台,Trident很早就涉及了移動平台的圖形顯示晶片,所以早期很多筆記本電腦都使用了Trident的產品,一直延續到新世紀初期,甚至比桌面平台更晚消失。此外,Trident還向其他缺乏圖形技術的主板晶片組提供相關技術,推出集成了圖形單元的主板晶片組,比如威盛的Apollo MVP4晶片組,不但集成了Trident Blade 3D顯示單元,具備DVD硬體加速功能,而且還集成了音效卡和Moden功能,在Socket 7插座時代末期受到了追捧。

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除了圖形領域,Trident在音頻領域也有所建樹,推出了Trident 4DWAVE-DX/NX,支持Q3D 2.0技術,而且被SiS和ALi的產品所採用。

不過進入3D時代以後,Trident明顯力不從心,Blade 3D系列產品跟不上時代的步伐,市場份額迅速丟失。進入新世紀後,Trident試圖重整旗鼓,在2001年宣布重返3D桌面圖形晶片市場,推出了Blade XP系列產品,採用0.18微米工藝製造、支持DirectX 7.0和支持AGP 4×接口等主流技術。同時也將相關圖形技術提供給ALi,推出了在移動平台頗受歡迎的CyberALADDiN-T晶片組。這些是Trident最後與消費者見面的產品,進入2004年後就很難在消費市場看到了。

Trident最終也守不住自己的傳統領域,在2012年宣布破產。

PowerVR:塞翁失馬焉知非福

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PowerVR屬於Imagination Tech(前身名為VideoLogic)的一個部門,成立於1992年,專門開發用於2D和3D渲染的硬體和軟體,以及視頻編解碼、相關圖像處理和神經網絡加速器等產品。很多人對PowerVR並不陌生,因為蘋果的A系列SoC曾經很長時間使用PowerVR的產品。這也是PowerVR的特色之一,相比推出自己的晶片,更多時候是將其設計和專利授權給其他公司,所以使用PowerVR相關技術的產品隨處可見。

在PC硬體市場上,PowerVR是個小角色,產品並不多,比較小眾。PowerVR在1996年推出了PowerVR Series1系列產品,最早是面向街機,通過與NEC的合作改進後,首款PC使用的圖形顯示晶片發布了,名為PCX1,採用PCI接口,引入了基於分塊延遲渲染(TBDR)的解決方案,接著在1997年推出了採用新工藝的PCX2,在PC市場初步獲得了成功。

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隨後PowerVR與NEC一起開發了PowerVR Series2系列,同時面向遊戲機和PC。前者有大名鼎鼎的世嘉Dreamcast和Naomi街機系統,後者則通過NEC生產的顯卡出售給PC用戶。PowerVR在1999年通過與意法半導體建立戰略合作關系,擴大了圖形顯示晶片的銷售范圍,比如大力神(Hercules)搭載Kryo系列晶片的顯卡就是基於PowerVR Series3系列的產品,不過這也是PowerVR在PC市場的絕唱了。

由於世嘉退出遊戲主機市場,以及意法半導體退出PC圖形顯示晶片市場,PowerVR面臨很大的壓力。塞翁失馬焉知非福,PowerVR找到了新出路,就是移動平台的圖形顯示市場。事實上,PowerVR備受贊譽的TBDR就非常適合在小型移動平台上使用,加上PowerVR的晶片普遍具有低存儲帶寬要求和低功耗的優勢,開始引領移動平台的圖形技術變革。

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2005年隨著PowerVR SGX GPU架構的誕生,小型移動平台開始出現高水平的圖形顯示晶片,加上視頻編解碼技術的引入,PowerVR的技術越來越多地被手機設備廠商所採用,比如2007年蘋果就找到了PowerVR,將其GPU技術應用在iPhone手機上。此外,索尼也找到了PowerVR,開發PlayStaTIon Vita使用的GPU。在接下來的一段時間里,是移動設備發展最迅猛的一段時間,可見PowerVR靈敏的嗅覺。

PowerVR在2021年收購了名為Caustic的圖形技術公司,這是一家專注於軟硬體實時光線追蹤圖形技術的企業,也是目前PowerVR光線追蹤技術的來源。由於蘋果開始在A系列SoC上採用自研GPU,PowerVR受到了比較大的影響,前幾年也被中資背景的機構收購了。不過PowerVR似乎又找到了其他出路,比如去年推出面向先進駕駛輔助系統(ADAS)和自動駕駛應用的新一代神經網絡加速器(NNA)產品IMG Series4,將圖形技術擴展到其他領域。

ATI:繼承者仍然在奮戰

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相信很多人對ATI(Array Technology Industry,冶天)都很熟悉,這間成立於1985年的加拿大圖形技術公司成為了獨立顯卡進入3D時代後,僅存的雙雄之一。創始人何國源出生於江門新會,父親在香港做化工生意,後來移民到了加拿大。與宿敵英偉達的創始人黃仁勛至今仍奮鬥在一線不同,何國源在ATI成立20周年之際就選擇了退休,當時也就50多歲。

ATI初期的產品是圍繞色彩和視頻回放這些要素設計,雖然成立後曾一度紅火,但更多時候受到S3和Trident兩家圖形晶片企業壓制,所以ATI很長時間里都不溫不火,並沒有太多過人之處。在進入3D時代後,ATI有所起色,在技術上緊跟微軟DirectX標準,同時何國源非常善於與上游晶圓代工廠及下游經銷商打好關系,無論桌面平台還是移動平台,在OEM市場ATI都爭取到相當大的份額。比如Rage 128,如果與其他廠商同期的產品進行比較,並不十分突出,但卻占據了不少市場份額,一度坐上了圖形市場的王座位置。

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何國源原來打算50歲就退休,但是英特爾試圖從CPU、GPU和晶片組實現全包圍的政策,以及英偉達在圖形領域爭霸中開始一家獨大,眼見技術上逐漸被拋離,市場占有率也出現較大幅度下滑,何國源推遲了退休計劃。在21世紀初期,很多圖形晶片公司為了爭取一席之地,普遍選擇推出性價比高的產品,以爭奪中低端顯卡市場。何國源的看法完全相反,認為這種類似放棄技術研發的做法不能長久,今天的高端可能就是明天的中低端,放棄了技術制高點等於放棄了未來,降低研發費用只能換來短期財務報表更好看而已。

隨後ATI開放晶片授權給第三方,以及在技術上決意與英偉達競爭,推出R100 GPU,打造Radeon品牌。經過幾年的努力,ATI成了僅存能與英偉達相抗衡的圖形晶片設計公司。到何國源退休的時候,ATI基本能與英偉達平起平坐。

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何國源退休後,ATI的表現有所下滑,特別是為了在AMD的並購中提高自身的估值,通過耗費大量資源並購其他公司(比如XGI),導致後面一度出現研發問題。在2006年的7月24日,AMD正式宣布以54億美元收購ATI,開始了在圖形領域的新征程,後面的事情就不再敘述了。

Matrox:色彩與多屏顯示傳奇

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和ATI一樣,Matrox(邁創圖形技術)也是來自於加拿大的圖形技術公司,不過資歷更老,產品偏向於商業和專業應用。Matrox成立於1976年,總部位於蒙特婁。談起Matrox,最容易想到的是兩點,一個是雙頭/多頭顯示,另一個是色彩,ZD Davis的PC繪圖視頻測試軟體在相當長的一段時間里都給了Matrox的產品100分的滿分測試成績,至今仍然是傳奇。

Matrox值得一提的成就不少,比如Matrox在1979年就為華爾街的金融家們提供了四屏顯示解決方案;1983年的Matrox GXB 1000是真正意義上的第一個圖形加速卡;1986年Matrox贏得了美軍7.5億美元的合同,為美軍提供電子信息的傳輸系統(EIDS),這是以CD-ROM為基礎的多媒體電腦的原型;同年,Matrox推出第一個基於PC圖像處理的MVP-AT加速器,推動了醫療成像系統和半導體裝備製造業等專業領域的圖像應用;1992年,Matrox推出了第一個混合線性或非線性視頻編輯系統;1993年,推出了第一個64位圖形引擎;2002年的Parhelia 512是第一塊512bit架構、支持DirectX 9和10bit色深的消費級顯卡,Parhelia 512及其PCI-E版的Parhelia APVE是不少早期HTPC用戶喜愛的產品。

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Matrox被更多普通消費者熟悉的是Millennium系列顯卡,在CRT時代是畫質的代名詞,Millennium G100/G200/G400都曾是不少人夢寐以求的產品。直到前些年,個別伺服器主板上仍板載Millennium G200晶片作為監控顯示輸出。很多人接觸雙屏顯示,也是從Millennium G400開始,這也是在性能上能與英偉達TNT2系列抗衡的其中一款產品。傳言英偉達(或ATI)的多屏顯示技術,就是挖角Matrox的研發人員獲得的。

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Parhelia 512是Matrox打算在性能上與英偉達和ATI相競爭,最後放手一搏的產品,不過早期版本只是個半成品,性能也不夠強。至此之後就逐漸遠離消費市場,退到了專業性較強的細分市場里。如今Matrox仍然有專業的多屏顯卡,不過新一代產品已放棄自己研發的晶片,而是基於AMD晶片二度開發的產品。此外,Matrox還提供包括工業、科學和醫學成像,混合線性或非線性視頻編輯系統以及高性能網絡解決方案。

S3 Graphics:飽受驅動問題困擾

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S3 Graphics成立於1989年,在90年代中前期、3D時代來臨前,稱霸了顯卡市場。在1994年,S3 Graphics憑借卓越的2D加速性能,壓倒了競爭對手Trident成為市場的領跑者,是第一個真正意義上的霸主。Trio64V+(S3 765)這塊2D顯卡相信很多人都使用過,可以說是當時兼容機的標配。

當圖形技術進入以3D為主導的時代後,S3 Graphics漸漸跟不上技術發展的節奏。S3 Virge是S3 Graphics第一款支持3D加速的顯卡,但性能實在不敢恭維。倉促投入戰場的Savage 3D雖然規格上並不差,是第一款128bit的圖形顯示晶片,支持Direct3D和OpenGL,S3TC技術開創了材質無損壓縮的先河,MPEG-2回放無論質量和速度都很給力,但性能上抵擋不住各路競爭對手的進攻。雖然S3 Graphics得到了英特爾的支持,但隨後推出的Savage 4也只能靠性價比占據部分市場。

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與3dfx一樣,S3 Graphics也選擇了收購板卡廠商自己來生產顯卡,不過收購的對象是更為出名的帝盟(DIAMOND),走勢和3dfx類似。接著S3 Graphics推出的Savage 2000是市場上第二款支持T&L的產品,僅次於英偉達的GeForce 256,但是這款產品繼承了S3 Graphics驅動程序問題,各種bug讓用戶苦不堪言,而且不能盡情發揮其性能。

威盛在2000年以3.22億美元收購了S3 Graphics,不但使其擁有自己的圖形技術,還獲得了x86授權。經過三年的蟄伏,S3 Graphics在2004年推出了DeltaChrome S8系列,維持了一定的市場份額,不過驅動問題仍然嚴重困擾著S3 Graphics。在進入PCI-E時代以後,S3 Graphics先後推出了GammaChrome S18系列和Chrome S20/400/500系列產品,但在2009年發布Chrome 540 GTX以後就一直沉寂。

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2011年7月6日,HTC宣布以3億美元買下S3 Graphics,昔日王者與顯卡市場說拜拜了。嚴格上S3 Graphics並沒有完全消失,威盛仍然在使用S3 Graphics的顯示技術。此外,上海國資委和威盛合資的兆芯也重新投入到GPU的研發中,也算是繼承了S3 Graphics的衣缽吧。

來源:超能網