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英伟达

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坐标37°22′14.62″N 121°57′49.46″W / 37.3707278°N 121.9637389°W / 37.3707278; -121.9637389

英伟达
Nvidia Corporation
公司类型 上市公司
股票代号
成立 1993年4月,​24年前​(1993-04
创办人
代表人物
业务范围 全球
产业
产品
营业额 69.1亿美元(2016年)[1]
息税前利润 21.5亿美元(2016年)[1]
净利润 16.7亿美元(2016年)[1]
资产 98.4亿美元(2016年)[1]
资产净值 57.6亿美元(2016年)[1]
员工人数 10,000(2017年1月)[2]
主要子公司 NVIDIA高级渲染中心英语Mental Images
网站 www.nvidia.com
developer.nvidia.com
NVIDIA美国圣克拉拉总部
NVIDIA台湾内湖园区总部

NVIDIA(全称NVIDIA CorporationNASDAQNVDA,发音:发音: /ɪnˈvɪdiə/[3]台湾香港官方中文名为辉达中国大陆翻译成英伟达),创立于1993年1月,是一家以设计图形处理器为主的半导体公司。NVIDIA亦会设计游戏机核心,例如XboxPlayStation。NVIDIA最出名的产品线是为个人与游戏玩家所设计的GeForce系列,为专业CGI工作站而设计的Quadro系列,以及为服务器和高效运算而设计的Tesla系列,虽然起家于PC电脑的显卡业务,英伟达也曾涉及行动芯片Tegra的设计,但智能机市场对此响应不大,不过近年却利用这些研发经验,目前朝向人工智能和机器视觉的市场发展,也是图形处理器上重要的开发工具CUDA的发明者。

NVIDIA的总部设在美国加利福尼亚州圣克拉拉位于硅谷的中心位置,是一家无晶圆(Fabless)IC半导体设计公司。“NVIDIA”的读音与英文“video”相似,亦与西班牙文envidia(含义为英文“envy”)相似。

历史[编辑]

NVIDIA创办人兼首席执行官黄仁勋

黄仁勋克里斯·马拉科夫斯基卡蒂斯·普里姆于1993年4月美国加州创办了NVIDIA(随后成为德拉威州企业)。NVIDIA保持低调到1997-1998年,当时它发布了RIVA个人电脑绘图处理器产品线。并于1999年1月在那斯达克挂牌上市;同年5月,售出第一千万个绘图处理器。于2000年收购了一代王者3dfx知识产权。3dfx是1990年代中期其中一间最大的图形处理器厂商。NVIDIA与许多OEM厂商,和一些组织创建起密切关系,最知名的包括台积电。2002年2月,NVIDIA售出第一亿个绘图处理器。

目前NVIDIA和AMD供应了市场上大部分独立显卡。NVIDIA最著名的GeForce绘图处理器产品线于1999年首次亮相。现在GeForce产品线已经扩充至桌面型笔记本电脑。移动设备方面,NVIDIA拥有Tegra产品线。它能提供高性能,同时保持低电源消耗。此类产品通常用于无线通信设备。

产品制造[编辑]

作为一家无芯片IC半导体设计公司,NVIDIA于自己的实验室研发芯片,但将芯片制造工序分包给晶圆代工厂。以往,NVIDIA从其他厂商,例如IBM意法半导体台积电(NVIDIA目前最重要的代工合作伙伴)和联华电子获得硅芯片生产能力。芯片的供应链需涉及数间第三厂:制造完毕的晶圆集成电路封装厂进行初步测试与封装作业,后交由测试厂或封装厂的测试部门进行深度测试并根据性能分类,和将芯片封装的厂商。依据存货清单,NVIDIA必须提早数月订购芯片,并将之存储起来等待使用。这偶尔会引起供应补给的不稳定。

在最终产品上(指显卡、主板等),NVIDIA会推出所谓原厂“公版”(Reference)产品(称为参考样卡或参考模板)供展示及测试之用,早期产品是由台湾的微星斯博科、美国的威竣(VisionTek)和新美亚(Sanmina-SCI)、德国的阿尔莎代工,目前由新加坡的伟创力与台湾的鸿海富士康)、华硕捷波代工或设计。在零售市场上,NVIDIA会把顶级型号的“原厂”公版产品给各个第三方厂商贴牌,如GeForce 7950 GX2、Quadro FX 5600、nForce 680i SLI等等,这些厂商的产品设计用料完全相同,均由一家厂商代工。在OEM市场上,亦有部分“原厂”公版产品存在。2008年后NVIDIA允许了旗舰级产品的“非公版”(Non-Reference)设计,但只有极少数有实力的厂商(如华硕影驰等)会推出自己设计的产品。2010年10月初,NVIDIA曾通过BestBuy少量销售由富士康代工的NVIDIA品牌“原厂”产品[4]

主要产品[编辑]

NVIDIA的产品组合包括绘图处理器、个人电脑平台(主板逻辑核心)芯片组和数字媒体播放器的软件。在Mac/PC用户社区中,NVIDIA的"GeForce"产品线最为人熟悉。除了独立型显卡外,还有微软Xbox游戏核心和nForce主板(已停产)的核心技术,NVIDIA最近进入的领域是用于手机平板电脑ARM芯片,品牌为Tegra至今已推出5代。

在2004年12月,NVIDIA宣布会协助索尼设计PS3的绘图处理器(RSX)。NVIDIA只会负责设计,Sony会负责制造该绘图处理器。根据合约,NVIDIA会使用索尼的芯片厂(索尼东芝)来制造RSX,并将制程提升至65纳米。这与微软的协议是互相违背的,因为NVIDIA会通过第三者制造Xbox的绘图处理器。(其间微软选择了AMD去提供Xbox 360的绘图硬件的IP设计。任天堂的GameCubeWii亦采用ATI的绘图处理器。)

2008年2月11日,NVIDIA发布了用于手机平台的APX 2500应用处理器。该处理器集成了一个ARM处理器和一个显示核心。这款处理器是由NVIDIA和微软联合研制,方面应用于使用Windows Mobile的电话中,提高Windows Mobile平台的多媒体处理能力。芯片的制程是65nm,核心频率750 MHz,并集成256KB的L2缓存。芯片亦内置GeForce核心,支持OpenGL ES 2.0和Direct3D Mobile标准。APX 2500属于ARM架构,其低耗电设计,使手提电话可以长时间播放音乐或720p高清晰视频。

NVIDIA于2008年12月发布了一支持Intel Atom处理器的NVIDIA ION移动平台,主打轻薄桌面型市场,可以支持DirectX 10的内置显示芯片性能是原本英特尔官方945GSE芯片组的5倍,让迷你电脑也有部分游戏能力;它解决了Atom没有GPU、无法支持高清、无法支持数字显示、屏幕需小于10英寸、不能支持更高版本的Windows Vista的种种问题。

在2011年1月5日的CES上,NVIDIA宣布将自行设计与研发基于ARM架构的台式机CPU,产品代号Project Denver(丹佛项目)[5]。其处理器能够支持微软下一代桌面系统Windows 8[6] 以及行动平台上的Android、苹果iOS等。相比之前的Tegra产品,NVIDIA总裁表示这将是一颗高度定制化的“ARM兼容CPU”,即获得ARM指令集授权,但处理器微架构则完全由NVIDIA自行开发,以更高性能面向桌面、服务器甚至高性能计算市场。届时NVIDIA基于ARM架构的处理器将在市场上与英特尔AMD等基于X86架构的处理器直接竞争。

第一款NV1显卡帝盟EDGE 3D 2120
GeForce 256显示核心

绘图处理器[编辑]

  • NV1-nVIDIA的第一款产品,建基于二次曲面
  • NV2-nVIDIA的第二款产品,产品名为Mutara V08,原先预做为作为世嘉游戏机芯片。但于开发途中取消。
  • RIVA 128-建基于NV3,支持DirectX 5和OpenGL 1, NVIDIA第一款支持DirectX的产品。
  • RIVA TNT-建基于NV4,支持DirectX 6和OpenGL 1.1,这个显卡系列使nVIDIA成为市场领导者。
  • RIVA TNT2-建基于NV5,支持DirectX 6和OpenGL 1.1。拥有128位3D架构。
  • Vanta-建基于NV6,支持DirectX 6和OpenGL 1.1。是一颗128位TNT架构的低成本绘图处理器。
  • GeForce-个人桌面型绘图处理:
    • GeForce 256-代号为NV10,支持DirectX 7,OpenGL 1.2,硬件转换与投影(T&L),能使用DDR作为显示内存。
    • GeForce 2-代号为NV1x,支持DirectX 7,OpenGL 1.2。
    • GeForce 3-代号为NV20,支持DirectX 8.0着色,OpenGL 1.3,内存带宽节省技术。
    • GeForce 4-代号为NV2x,支持DirectX 8.1,OpenGL 1.4。低廉的MX系列只支持DirectX 7,因为它是建基于GeForce 2。该系列最后发表的PCX 4300是加入HSI桥接芯片以支持PCI-E接口的绘图处理器。
    • GeForce 5-代号为NV3x,支持DirectX 9.0B,OpenGL 1.5,特色是可以呈现'电影级效果'。PCX系列是加入HSI桥接芯片来支持PCI-E接口的绘图处理器。
    • GeForce 6-代号为NV4x,支持DirectX 9.0C,OpenGL 2.0,特色是一个改进了的着色引擎,更节省电力的设计和SLI技术。
    • GeForce 7-代号为G7x,支持DirectX 9.0C,'Windows Display Driver Model',OpenGL 2.0。这系列改进了着色效率,率先支持TSAA和TMAA抗锯齿技术,亦支持SLI、vP引击。
    • GeForce 8-代号为G8x,支持DirectX 10,OpenGL 3.3,采用统一管线结构。它是由顶点、几何和像素着色引擎(统称SM 4.0)组成。支持Luminex引擎、CSAA抗锯齿技术、Quantum Effects、B2P(8600GT/GTS/8500GT/8400 GS系列)引击和改良后的vP引击。
    • GeForce 9-代号为G9x,支持DirectX 10,OpenGL 3.3。
    • GeForce 100-代号同样为G9x,支持DirectX 10、OpenGL 3.2,均为GeForce 9系列的更名产品,仅提供于预先建置(OEM)的系统中。
    • GeForce 200-代号为G2xx,支持DirectX 10、OpenGL 3.2,部分后期型号支持DirectX 10.1与支持GDDR5显示内存,运算性能两倍于上代的,而且其首发的高级显卡 - GTX 280以单GPU胜过GeForce 9800GX2的双GPU。唯其高性能带来的也包括用电量上升。
    • GeForce 300-代号为G21x,支持DirectX 10.1、OpenGL 3.2,部分为GeForce 200系列的更名产品,仅提供于预先建置(OEM)的系统中。
    • GeForce 400-代号为GF10x,支持DirectX 11、OpenGL 4.1、OpenCL 1.1,首次配备GDDR5显示内存,2010年3月26日推出。
    • GeForce 500-代号为GF11x,支持DirectX 11、OpenGL4.1、OpenCL 1.1,主要为GF10x系列的改良,2010年11月8日推出。
    • GeForce 600-代号为GK10x,支持DirectX 11、OpenGL4.2、OpenCL 1.1。
    • GeForce 700-除旗舰型号GTX 780及GTX 780Ti外仍为GK10x,但有改进。而旗舰型号GTX780是Titan的缩减版,使用GK110,2013年5月23日推出。
    • TitanTitan Black EditionTitan Z - 代号为GK110,支持DirectX 11.1、Shader Model 5.0、OpenGL 4.3以及Open CL 1.2,为Kepler系列芯片的完整版本,Titan Z为Titan的双GPU版本,目标市场为高端游戏玩家。
    • GeForce 900-代号GM20x,是第一款使用Maxwell的高级绘图卡,现时推出了GTX 980和GTX 970两款旗舰及次旗舰型号,以及偏向中端的GTX 960,偏向中低端的GTX 950。
    • Titan X - 是第一款使用Maxwell的超旗舰绘图卡,以取代上一代采用Kepler芯片的Titan系列,主力偏向要求高端游戏达到4K画质的玩家;2016年则推出Titan X Pascal超旗舰绘图卡,使用与GeForce 10同样的Pascal架构(GP102),同时内存升级为GDDR5X,性能比Titan X Maxwell更佳
    • GeForce 10-代号GP10x,是第一款使用Pascal的高级绘图卡,现时推出了Titan Xp、Titan X 、GTX 1080 Ti、GTX 1080和GTX 1070五款旗舰、中阶的GTX 1060(3/6GB)、GTX 1050 Ti(4GB)以及GTX 1050(2GB)。
首款Quadro显卡ELSA GLoria II Pro
Quadro FX 2000显卡
  • Quadro-专业级绘图处理器。
    • Quadro-基于GeForce 256,专业级绘图处理器。
    • Quadro 2-基于GeForce 2,Quadro改良型专业级绘图处理器。
    • Quadro DCC-基于GeForce 3,数字内容创作。
    • Quadro 4-基于GeForce 4,专业级绘图处理器。
    • Quadro FX-针对台式机和行动工作站的专业级绘图处理器。
    • Quadro CX-专为Adobe Creative Suite设计的加速器。
    • Quadro NVS-专业级商用绘图处理器,后独立划分为NVS系列。
    • Quadro Plex-针对最复杂的重度绘图和运算问题的专业级绘图处理器。

中央处理器[编辑]

  • Tegra系统单片机产品,基于ARM架构的处理器,包含有图形处理器、音效处理器、北桥芯片、南桥芯片和内存控制器等功能。

芯片组[编辑]

nForce 550芯片
  • ION - 移动计算机平台,包括芯片组与集成型绘图处理器
  • nForce Professional - 专业级芯片组,针对搭载AMD处理器的工作站与服务器。
    • nForce Professional 2000
    • nForce Professional 3000

开放GPU授权[编辑]

英伟达于2013年6月宣布将向设备制造商授权显卡技术,首个授权的 GPU 核心将基于开普勒架构。英伟达还表示,其他核心(如下一代Maxwell)也会开放授权给ARM厂商。[7]

市场历史[编辑]

在DirectX前[编辑]

NVIDIA的第一款产品名为NV1(STG2000X),授权SGS Thomson Microelectronics生产,于1995年5月推出。它是建基于二次曲面贴图作为立体图形的实现方式。这张卡亦集成了声卡(只能作播放用,并没有音效输入),和SEGA Saturn(世嘉土星)游戏手柄和操纵杆的接口。由于世嘉土星是建基于Forward-Rendered Quads技术与Quadratic Texture Maps,几款SEGA Saturn的游戏亦被移植到电脑平台,例如《铁甲飞龙》和《VR快打》。但是,NV1只能艰难地行进,因为该市场已有很多对手。

之后,市场对NV1失去兴趣,因为Microsoft发布了DirectX规格,DirectX以多边形作为立体图形的实现方式。随后,NV1继续秘密地发展,成为NV2计划,该计划由世嘉资助了几百万元。世嘉希望一个集成了音效和绘图的核心能减低下一代游戏核心的制造成本。但是,世嘉最终了解到二次曲面贴图是有缺点的,最终亦没有证据证明该核心被恰当地除错。这事件成为NVIDIA黑暗的一面。

一个新颖的开始[编辑]

RIVA 128显示核心

NVIDIA发布了两款失败的产品后,CEO黄仁勋领悟到公司要继续生存,就必须作出改变。他雇佣了David Kirk, Ph.D.作为首席科学家。David Kirk原本是属于软件开发商Crystal Dynamics,一间提供优良视觉质量的公司。他基于对着色的熟悉,将NVIDIA的3D硬件经验合并起来,使NVIDIA得以翻身。

作为企业转形的一部分,NVIDIA放弃了一些专利界面,转为全面支持DirectX,亦弃掉一些多媒体功能,减低制造成本。NVIDIA亦采用了一个为期六个月的内部周期目标。将来,就算某一产品失败,亦不会威胁到公司的生存,因为下一代的代替物随时可用。

但是,自从世嘉NV2的合同隐蔽起来后,雇员都被投闲置散,很多任务业观察者都认为NVIDIA不会再活跃于研发工作。所以当RIVA 128在1997年首次推出时,它的规格都是难以置信的。性能比市场领导者3dfx的好,还有一个完整的三角形生成引擎。RIVA 128大量销售,因为其低廉的价格,高性能的2D/3D加速,使它成为OEM受欢迎的选择。

市场领导[编辑]

RIVA 128大量销售后,NVIDIA的内部目标是将像素流水线的数目加倍,使性能有实质的增长。NVIDIA随后发展TwiN Texel(RIVA TNT)引擎。它容许两款材质应用在单个像素中,或每条像素流水线每个周期处理两个像素。前者能提升视频质量,后者能提升性能。新特色包括24-bit Z-缓冲,支持8-bit模板缓冲,非等方性过滤,和MIP mapping。TNT的复杂度可与Intel的Pentium处理器匹敌,但还不足以取代Voodoo 2,因为核心频率只有90 MHz,比原先估计少了35%。

但对Voodoo而言,这只是死刑缓期运行。NVIDIA更新了TNT的制程,由0.35微米提升到0.25微米。最终,TNT的核心频率是125 MHz,Ultra版本则是150 MHz。Voodoo 3只是勉强比TNT快,而且不支持32-bit色彩质量。RIVA TNT2就成为了NVIDIA的转捩点。NVIDIA终于拥有可以对抗市场最快的产品。它可以提供更多功能,更好的2D性能,所有的功能都集成在更好质量的芯片中,令频率得以提升。

GeForce世代[编辑]

划时代的GeForce 256 DDR显卡
首款支持DriectX 8.0的显卡GeForce3 Ti 500

在1999年下半年,NVIDIA推出了GeForce 256(NV10),最特别的是它带来了硬件几何转换与光源(T&L)。GeForce 256的核心频率是120 MHz。它亦提供了先进的视频播放加速、动态补偿、硬件子像素alpha混合和四条像素流水线。配合DDR作为显示内存,使NVIDIA轻易成为性能领导者。

基于产品的成功,NVIDIA赢得了Microsoft的合约──为Xbox研发绘图硬件。这令公司增加了二亿美元收入。纵使这计划用去了工程师很多时间,但短期内,并没有对公司做成很大的影响。终于,GeForce 2 GTS于2000年夏天正式发售。

NVIDIA从研发高度合成核心时,得到很多额外的经验,并将之应用在GTS中,结果核心频率得到了改善。NVIDIA亦可以选出较高质量的芯片,用作高价产品。最终,GTS的核心频率是200 MHz。它的像素填充率是GF256的两倍;材质填充率是GF256的四倍,因为每条像素流水线都支持多层贴图。它亦新加支持S3TC压缩技术、FSAA和改善了的MPEG-2动态补偿。

随后,NVIDIA推出了GeForce 2 MX,针对低廉和OEM市场。它只有两条像素流水线,核心频率是175 MHz,随后增加到200 MHz。纵使价格低廉,但性能不俗。GeForce 2 MX成为史上最成功的显卡。而移动型号GeForce2 Go亦于2000年年尾装运。

同时,3dfxVoodoo 5延期过久,这引起电脑史上最令引人注目的破产。NVIDIA于2001年收购了3dfx,获得其专利和商标权,以及反锯齿技术和大约100位工程师。

GeForce FX的缺点[编辑]

NVIDIA史上最失败的显卡之一GeForce FX 5800 Ultra
NVIDIA推出的首款双核心显卡GeForce 7900 GX2

此时,NVIDIA的市场地位看上去坚不可摧,业界观察家也开始把NVIDIA称为图形界的Intel。然而在下一代FX系列图形芯片开发研制的过程中,因为来自微软的合约,许多NVIDIA的研发工程师致力于XBOX的图形芯片、SoundStorm声音芯片以及主板解决方案的研发。

值得一提的是,微软自掏腰包购买NVIDIA的芯片,并且合约规定即使制程上有所进步也不允许压低生产费用。微软最终意识到了他自己犯下的错误。但是NVIDIA拒绝对签订的合约进行再次协商。结果,NVIDIA和微软间之前非常好的合作关系恶化了。所以,DirectX 9规格确立的时候没有和NVIDIA进行商议。显而易见的结果是,AMD设计的Radeon 9700恰好迎合了DirectX 9的规范。由于DirectX 9的规范的原因,渲染精度被限定在FP24,着色性能被设置为开发重点。而且DirectX 9 HLSL着色器也是基于9700创建的。

NVIDIA的GeForce FX系列显卡提供FP16和FP32精度模式。这两种模式前一种意味着低精度渲染(和竞争对手相对而言),另一种是低性能模式。32比特支持也使得晶体管数量大幅增加。着色性能通常也只有竞争对手AMD产品的一半或是更低。作为兼容微软DirectX标准上享有盛誉的NVIDIA,为此次误判微软下一代规范,付出了沉痛的代价。当越来越多的基于DirectX 9特性的游戏面世,GeForce FX系列可怜的着色性能就越发的显眼了。

另外,GeForce FX运行温度很高,毕竟他们消耗了两倍于同等AMD显卡的电能,曾经多次发生过自燃事故而被人讥称为“战术核弹”。GeForce FX 5800 Ultra显卡也因为其风扇噪音而声名狼藉,并因此得到了“吸尘器”、“吹风机”的诨号。NVIDIA为此通过加大散热风扇,用更静音版本替换了早先版本。但是这也让显卡制造商面对AMD的显卡失去了价格优势。其最终结果,由于FX系列显卡的羸弱,导致NVIDIA始料未及的将显卡市场的领导地位易主AMD。

性能领导[编辑]

首款支持DirectX 10.0的显卡GeForce 8800 GTX
首款支持DirectX 11.0的显卡GeForce GTX 480

NVIDIA推出GeForce 6显卡系列还击,成为FX灾难的关键解决方法。着色性能提升了,而电源消耗则减少了。通过与开发者,尤其是那些参与了NVIDIA的"The way it's meant to be played"计划的开发者紧密合作,NVIDIA做事更果断,以求更完善。这样就能更轻易制造一些与行业要求一致的硬件。

结果这样改善了企业的焦点,随后NVIDIA亦发布了GeForce 7系列。它拥有24条像素流水线,自AMD Radeon 9700发布后,NVIDIA第一次获取无可争辩的性能优性。更重要的是,产品发布当天,消费者就可买到相关产品,而价钱亦适中。而ATI的产品则饱受产品延迟发布之苦。

2005年,受惠于PCI-Express接口的高带宽,NVIDIA推出了自3dfx公司所获得技术SLI(速力)。通过这个技术,可以并联两张显卡,理论上使绘图性能加倍(实际上只有大约1.4-1.6倍)。它重新确立了NVIDIA在高端市场的名誉。ATI的同类型产品是X1000系列显卡的CrossFire

2009年1月,划时代的55奈米制程显卡问世并采用新的命名规则为GT200b.之后下一代GTX 280紧接推出;它拥有1062.72 GFLOPS浮点运算能力;另外还有一款双芯片架构的GTX 260问世它有216三角形着色力(作成显卡后称为GTX 295)于市场上投石问路,值得一提的是它每一独立GPU芯片有240条流线程能力,但是只有448-bit内存带宽。借由双芯片之助一举达到1788.48 GFLOPS浮点运算能力并有1.75GB的GDDR3。

2010年3月,NVIDIA正式推出了之前受困于良品率问题拖延很久才发表的Fermi架构,是NVIDIA首款支持DirectX 11的产品。

参考文献[编辑]

相关条目[编辑]

外部链接[编辑]