顯卡市場霸主—英偉達崛起之路:先制霸遊戲機市場,再到GPU市場

2020-12-12 騰聞創想

表面上看是一家顯卡公司,實際上是多元化的企業

如今的英偉達公司,不僅是一家專業卡和遊戲卡設計商,還是一家多元化的高科技AI晶片公司。谷歌、微軟、Facebook、亞馬遜和特斯拉大公司幾乎每一家AI初創公司都在使用英偉達的晶片。

英偉達在人工智慧領域與英特爾幾乎是棋逢敵手,不相上下。在顯卡市場雖然有AMD這個強悍的對手,但是自家顯卡無論是在性能還是銷量、用途上都完全碾壓對手。

然而,英偉達這家幾乎壟斷獨立顯卡市場的顯卡巨頭,卻只用30多年時間就迅速崛起,這實在讓人感到驚訝。其實,它只是上世紀90年代美國—那個半導體科技飛速發展時代的一個優勝者,當然也經歷了不少挫折與艱辛。

誕生之初,面向遊戲機市場

1993年4月,從集成電路生產商出來的黃仁勳聯合Sun公司兩位年輕工程師—克裡斯馬拉科夫斯基和卡蒂斯普裡姆共同創辦了英偉達,這時候老黃才剛從斯坦福畢業兩年。然而,一開始老黃並不是做GPU顯卡,嚴格來說那時候還沒有GPU這個概念。

實際上,他們的初衷是給當時風靡全球的電子遊戲機研發一種專用晶片,目的是用來加快電子遊戲中3D圖像的渲染速度,從而給玩家一種更逼真的遊戲效果。

英偉達第一張加速卡NV1出師不利

集圖形處理、音效卡及遊戲操作杆等功能於一體

1995年5月,經過兩年打磨,雄心勃勃的老黃推出了首款面向遊戲主機的多媒體加速器NV1。老黃的性格一直都是這樣,野心非常大,一開始他就要做最大、最全、最整合的遊戲方案:這款加速器集圖形處理、音效卡及遊戲操作杆等功能於一體。這在當時可謂世界創舉,然而這款如此優秀的加速卡卻因為生不逢時而出師不利。

雖吸引世嘉,但是生不逢時

起初,這張NV1加速卡吸引了當時最大遊戲製造商世嘉的目光。世嘉決定在其第六代家用遊戲機「土星」和個人電腦上採用NV1。

然而同年時間,微軟推出以圖形用戶界面(GUI)為主要特徵的Windows95,圖形晶片主流市場從遊戲主機轉向PC。同時,微軟還開發出了採用多邊形成像技術的圖形編碼接口—Direct3D標準。

由於英偉達在研發NVI時,行業內還沒有像Direct3D和OpenGL這樣的多邊形3D標準,英偉達就採用二次方程紋理貼圖作為立體圖性實現方式。這讓NV1無法兼容行業通用標準,因此市場銷量快速下降,真可謂生不逢時。

NV系列項目終止

1996年第一季度,英偉達停止銷售NV1,並終止研發NV2,開始將重心轉向圖形處理器RIVA128。正是目光敏銳,懂得亡羊補牢,老黃才有機會繼續做大做強英偉達。

戰略目標急劇轉型,迅速崛起

推出兼容性非常好的RIVA128、RIVA128ZX、RIVATNT等圖形處理器

其後兩年間,老黃陸續推出RIVA128、RIVA128ZX、RIVATNT等圖形處理器。這些新產品不僅支持微軟Direct3D和OpenGL標準,在能效上也超越了競爭對手3Dfx的Voodoo和ATI的Rage Pro。加上價格低廉,逐漸獲得了整機廠的青睞。

銷量突破1000萬

1999年1月,英偉達全年營收突破1.5億美元,並在納斯達克掛牌上市。同年五月,其圖形處理器銷量已經超過1000萬。

首次提出GPU的概念

1999年8月,英偉達推出第一款以GeForce命名的顯示核心—GeForce256,並首次提出GPU概念。第二年,英偉達以7000萬美元現金,100萬股公司股票總計1.1億美元的價格收購了3DFX的資產和專利,正式成為顯卡行業老大。從此,老黃開始慢慢踏上絕世刀客之旅,這也是如今老黃掌握手術刀技術的根本原因。

21世紀,英偉達正式崛起,老黃雄心壯志得以實現

世紀初的機遇—來自微軟的合作邀請

2000年,為了進軍遊戲主機行業,微軟找到了當時的英偉達,目的是希望英偉達能夠研發Xbox、Soundstorm聲音晶片以及主板解決方案。實際上,微軟只給一年的研發時間。除此外之外,期間電源供應也出現Bug、資料庫功能不足等一系列故障,最終導致Xbox在首發日前兩個月才進入生產階段,遲遲不能發布。

微軟錯失良機, 微軟與英偉達合作破裂

最終,微軟被迫推遲首發,錯過先機,敗給了索尼PS2。為了與PS2競爭,微軟打算降低Xbox二代產品主機售價,於是就想犧牲英偉達的利益,儘可能降低晶片價格。要知道當時的晶片利潤本身就低得可憐,老黃就果斷拒絕了。

實際,後來晶片遇上了品控問題,導致成本升高,還被迫降低性能。雙方矛盾激化,最終首次合作破裂。

世紀初英偉達首遇不幸,GeForce FX首次敗筆

合作破裂之後,微軟把訂單拋給了英偉達的競爭對手ATI(AMD顯卡的前身)。此次合作讓老黃的英偉達損失嚴重,因為收不到訂單而讓對手接手,導致2003年營收減少並且錯過了微軟DirectX 9規格確立的重要消息。

這樣最直接的結果就是當年推出的GeForce FX由於各種兼容性問題敗給了Radeon 9700,此外GeForce FX還存在運行溫度過高的問題,引發多次自燃事故。老黃「兩彈元勳」的光榮稱號就是這麼來的。

2002年,老黃髮布新品開始絕地大反攻

2002年2月,NVIDIA售出一億個繪圖處理器,同年11月,NVIDIA發布業界有史以來速度最快、功能最強的圖形處理單元(GPU)GeForce FX。同時,它擁有多項業界第一的領先技術。包括:第一個使用0.13微米製造工藝,擁有1GHz速度DDR2顯存,完美支持Dierect X9等等。

GPU業務穩步增長,推出晶片Tesla

2004年到2007年,英偉達遊戲和專業繪圖處理器業務穩步增長。在這四年裡,英偉達首席科學家David Kirk思考著一個更長遠的問題。讓只做3D渲染的GPU技術通用化,這樣的設想只能滿足英偉達2007年新推出的大規模並運行晶片Tesla,這個以後成為數據中心、超算的GPU加速卡。

英偉達正式走獨立顯卡道路,開始變成顯卡巨頭

GPU變得通用化的CUDA技術

對於其傳統和專業繪圖業務來說,並沒有這樣的高性能運算需求。最終,投入大量資源研發出了能夠讓GPU變得通用化的CUDA技術,並讓每一顆英偉達GPU都支持CUDA。由於必須在硬體產品設計中增加相關CUDA邏輯電路。使得晶片面積增大、散熱增加、成本上升、故障率增高。

同時,還要保證每款產品的軟體驅動都支持CUDA,這對英偉達的工程師來說是巨大的工作。2008年,CPU巨頭AMD收購英偉達的老對手ATI,形成了CPU整合GPU的新解決方案,Intel也終止了與英偉達的合作,在自家晶片組中集成了3D圖形加速器。

巨頭夾擊中,英偉達只得走高性能獨立顯卡一條路。然而其主打的高端筆記本獨顯產品8600M系列卻出現了和散熱有關的品質問題,導致黑屏或燒機等故障。很多人認為,該事故原因主要由於支持CUDA會加大晶片散熱壓力。英偉達採用了晶片製造商臺積電不成熟的封裝材料,才導致散熱出現問題。

隨著基於CUDA的通用GPU在高性能計算領域威力凸顯,英偉達也迎來了發展史上最重要的時期。

10系列顯卡性能爆表,老黃開始難逢敵手

GTX10系列是有史以來性能提升最明顯的一代PC遊戲顯卡。憑藉著新架構和新驅動,甜點顯卡GTX1060輕輕鬆鬆在性能上超越上一代旗艦卡GTX980。

GTX1060以不到兩千元甜點價位獲得幾乎舊旗艦的性能,導致當時GTX1060一度缺貨,老黃更是賺得盆滿缽滿。後來正值礦難,顯卡一度供不應求,甜點卡GTX1060更是飆升到3000元,旗艦卡更是由5000多飆升到一萬。這可是遊戲顯卡史上最瘋狂的時刻。

20系列顯卡加入光追,恢復礦難價格,刀法爐火純青

經歷礦難,老黃深深意識到,自家顯卡幾乎沒有什麼競爭對手,可以賣得如此貴,用戶居然可以接受。到了20系列顯卡,老黃將顯卡定位和礦難時候一樣,旗艦卡沒有5000多塊的了,直接飆升到一萬,甜點卡直接上3000塊。

20系列顯卡雖然有AMD這個強悍對手,但是老黃的刀法你懂的,在各個價位上,幾乎沒有AMD顯卡生存的空間。網絡流傳這樣一句,我覺得非常有道理,「絕世刀客黃仁勳,血腥瑪麗蘇姿豐,牙膏大亨英特爾」。AMD顯卡趕緊發力,不然老黃卡真的沒法沒天了。

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