三足鼎立、群雄逐鹿——聚焦3D显示芯片

Author: 万鹏 Date: 1998年 第38期 49版

  1998年是3D显示芯片市场最火爆的一年。Voodoo、RIVA128、i740、6326等引起的3D娱乐浪潮席卷了整个世界,而且它们的换代产品Voodoo2、RIVA TNT、Permedia3正以更强大的性能和更低的价格给人们新的冲击。3D芯片无疑成了除CPU后,又一引起电脑用户尤其是发烧友关注的焦点。目前3D市场的另一个趋势也正在引起人们的注意,PC工作站正在崛起并与UNIX工作站分庭抗礼,由于一些老牌厂商开始关注年轻的WindowsNT平台,并为它提供了以前只有UNIX工作站才拥有的图形技术,所以现在除了必须由绝顶的3D工作站(这是SGI的天下)才能完成的任务外,人们把越来越多的工作移植到了PC工作站上,一些尖端的3D显示芯片也在相对狭小的专业显卡舞台上开始亮相,并且使WindowsNT更让人动心。当前的娱乐和专业3D领域的发展和突破,的确令人感到欣喜,下面,笔者就带领大家来看一看1998年3D显示芯片市场的可喜局面。
#1专业市场 三足鼎立
  专业级3D显示芯片对技术要求极高,其市场相对而言比较狭小,主流公司目前只有三家:Intergraph、Evans and Sutherland(E&S)和3D Labs。3D Labs大家最熟悉,名噪一时的Permedia2芯片便是其在娱乐市场的代表作,但3D Labs在这三家公司中研发实力最弱,可见这个市场的技术能力有多强。
  专业级3D芯片一般有如下特点:
  1.生成三角形的数量多。目前Intergraph的Wildcad4100每秒可生成600万个,不过这一性能与高达800万的Riva TNT为代表的娱乐市场3D芯片在概念上有所不同。专业级3D芯片需要将这些绘出的三角形转换成硬盘里的数据,而像TNT一类的娱乐3D芯片只能将这些数据演示到显示器。因此,像《铁拳》、《Quake》这类高档3D游戏一般是在Intergraph、E&S、3D Labs 的绘图芯片上“制作”完成,而在Voodoo、i740、RIVA128等平台上“展示”其精美的画面。这之间的差距,相信读者可以一眼看出。
  2.所支持显存档次高、数量多。现在娱乐用3D显卡一般都采用SDRAM、SGRAM,因为3D游戏只要求在高彩环境中运行,所以单端口的SDRAM、SGRAM足以应付。而专业3D芯片不仅需要以尽可能多的色彩生成游戏,而且还要在1600×1280左右的分辨率下,以85Hz或更高的扫描率完成诸如高分子合成、CAD建模、消隐等复杂图像的处理,所以它们对显存要求极高,昂贵的带I/O双端口VRAM只是入门级产品,而WRAM、3DRAM、CDRAM(Cache DRAM)才是上上之选。至于显存的大小,当然是多多益善。当前专业3D显卡中的入门产品都可支持32M以上的显存,而高档3D显示芯片更可达96M。 
  3.芯片组的个数多,而且专司其职。像Intergraph的Real ZMⅡ 3D芯片组的片数有8片或更多,就连档次最低的3D Labs Glint TX芯片组也有四枚芯片,其中Glint Delta负责几何运算和纹理处理,TX负责3D效果,RAMDAC独立一片(一般选择 IBM的),还有一枚单独的2D显示芯片。表面上看这样做使集成度降低增加了成本,但却使它更专一,也避免了高集成度3D娱乐芯片发热量过大的问题,在稳定性上自然更胜一筹。
  4.对Open GL的支持能力极强。虽然目前娱乐级显卡都开始具备从硬件上支持Open GL的能力,而且驱动程序都开始带Open GL ICD。但就其能力而言,离专业显卡还有很长的距离。
  在了解了3D专业市场的基本情况后我们来具体看一下三大专业厂家Intergraph、E&S、3D Labs的当红芯片以及下一步发展。
  1.Intergraph:在这三家公司中Intergraph技术实力最强。拳头产品是Real ZM系列和Intense系列,其中又以Real ZM系列更强。DEC(现康柏)在生产Alpha工作站时选用的Power Storm图形卡上就采用了Real ZM套片,而它的OEM商还包括IBM、DELL等超级大厂, 只要是这些厂的最尖端工作站上都无一例外使用了Intergraph的3D加速芯片。Intergraph的又一尖端产品Intense Wild CAT4100更是创造了单一图形卡上生成三角形能力的纪录——600万个。
  2.E&S:  和Intergraph不同,它的图形芯片不是直接拿给PC厂商而是先让显示卡厂商制造成显卡后再提供PC厂商,有两大显卡公司AGI和Diamond给它撑腰,它的上一代产品Real Image 1000可生成200万个多边形,其OEM产品为Diamond Fire GL4000和AGI Eclipse。而刚推出的Real Image 12100则可生成400万个。很快Diamond就推出了Fire GL5000,AGI也不甘示弱,Accel Galaxy也上市了。
  3.3D Labs:3D Labs的3D芯片可高可低。在高档产品中Glint MX、TX仍在生产,而Gamma MX、RX即将大规模上市,Gamma MX的三角形生成能力为330万个。在娱乐3D芯片产品中,Permedia2显尽英雄本色,它对Open GL的支持能力甚至超过许多在研3D芯片,3D Labs的实力可见一斑,而它的Permedia3则更成为发烧友们所期盼的(笔者最盼望的3D芯片),它成为世界之最的270MHz RAMDAC以及800万个多边形演示能力(注意这里笔者用的不是生成)都是最“亮”的卖点。ELSA、STB、Diamond、耕宇、丽台都是3D Labs的忠实大用户。
#1娱乐市场 群雄逐鹿
  娱乐级3D显示芯片,目前除Voodoo系列之外,几乎所有新推出的3D芯片在2D性能上均很出色。除了专业2D领域如图形、图像处理外,这些芯片足以应付目前的2D软件需求了,而在诸如3D游戏、DVD播放等领域才是这些芯片追求的重要目标,在以下篇幅中笔者将详细描述这个市场内的“英雄”及其“绝招”。
#1游戏玩家爱你没商量——Voodoo
  3D FX公司的Voodoo与Voodoo Rush为第一代产品,而Voodoo2与Banshee则是其接班人。在画面质量的比较中,Voodoo系列没有敌人,而且Voodoo 2与Banshee会将这一优良传统保持下去的。Voodoo2与Banshee的三角形演示能力分别达到了300万/s与500万/s,虽然Banshee看似更强大,但它是在牺牲画质的前提下达到的。不过128位总线与SGRAM的采用使Banshee比Voodoo2有了一些亮色,而它的最大优势则是2D、3D兼顾。不过对于拥有双材质与SLI方式的Voodoo2来说,真正的游戏发烧友是不会放弃的。 
#1  1998最耀眼的明星——Nvidia
  Nvidia RIVA128的成功使Nvidia从Nvidia64的失败阴影中走出,成为1998年最耀眼的3D芯片公司之一,128位的RIVA128的3D Winbench得分确实惊人。因此,很多用户都选择了它,Diamond、STB等显卡巨头也为它加油,接着RIVA128的改进产品ZX也很快问世,不过真正的杀手是即将上市的RIVA TNT。TNT内置250MHz RAMDAC,支持16M SDRAM,每秒可演示800万个多边形,创下当今3D芯片的最高纪录。TNT是不是炸药还有待市场考验,不过TNT的性能之高足以让玩家惊叹。从笔者对几种TNT卡的测试来看,在游戏中它虽然还比不上Voodoo2,但它对Direct 3D的支持确实惊人。现在的RIVA系列芯片已开始由法国SGS Thomson和台湾积体电路公司生产,相对而言后者生产的芯片质量更好一些。
#1失之东隅取之桑榆——ATI
  ATI在大陆玩友的心目中形象一般,可在欧美市场确无人不知。它的芯片主要供给大型PC厂商,世界前十位的PC厂商没有不采用RAGE系列芯片的。因此1998年度ATI在欧美显示芯片中销量排第一。RAGE系列的拳头产品是RAGE Pro以及刚刚推出的RAGE128。RAGE Pro是第一种AGP2X卡,内置230MHz RAMDAC,支持8M SGRAM。而RAGE128内置250MHz RAMDAC,支持16M SGRAM或32M SDRAM。每秒演示500万个多边形,而且由Pro的64位变为128位。
#1MATROX,何时走进百姓家
  和ATI一样,MATROX既生产3D芯片,也直接生产显卡。它的G系列包括G100与G200,从技术角度上讲G100非常失败,虽然它的RAMDAC也达到了230MHz,但其可怜的3D能力也让人叹服。幸而G200已推出,在笔者对G200、TNT、Voodoo2三种芯片比较后发现G200的3D速度最慢,但画面质量却不错,仅次于Voodoo2,似乎比TNT略好。G200也是128位芯片,内置250MHz RAMDAC,可支持16M SGRAM,但价格奇贵,如不降价,笔者认为不会有前途。
#1背水一战的S3
  看似快要倒闭的老牌芯片公司S3如今已背水一战了。其实S3在人们心目中地位是很高的,单从968、765、325等如雷贯耳的名字上就可体现出S3昔日的辉煌,1998年S3的两款芯片Trio 3D与Savage 3D (Virge GX3)开始冲击市场了。Trio 3D是低价产品,冲击的是BASIC PC市场,但其性能不低,内置230MHz RAMDAC 可支持4M SGRAM,而且是128位芯片,目前具有标准配置的Trio 3D显卡价格已低至250元左右,它必定会在低价市场上掀起风暴,而Savage 3D则主打高档市场。从本人的测试情况来看,作为与Banshee、TNT、G200同一代的新产品,其性能已经超过G200。Savage 3D也是128位3D芯片,采用了纹理压缩等新技术,可减轻芯片对显存大小的依赖,不过画面品质会受到一定的影响,每秒可演示500万个多边形。
#1平实近人的6326
  SiS的6326芯片在台湾厂商中颇受欢迎,6326有两种型号“DVD”和“HO”,后者只具有基本的2D显示和3D加速功能,而 “DVD” 具备了软解DVD的功能,SiS公司不仅生产显示芯片而且也研发主板芯片,现在正在做一款主板芯片与显示二合一功能的产品,在低价市场上SiS与其6326芯片都正在取得更大的成功,6326很朴实,这款64位芯片只具有170M RAMDAC,显存最大支持8M,可以是EDD,也可以是SGRAM。
#1Intel第一“杰作”——i740
  Intel的i740的确让人失望,虽然有Intel为它撑腰,但仍掩饰不住它的低劣。只有Direct 3D得分让i740有些发“亮”,不过这个亮点也是在软件上作了优化得到的。i740是一款64位芯片,支持8M廉价的SDRAM,而且必须配合Intel的主板芯片组方能正常工作,这再一次体现了Intel的霸道,愿i740的改进产品i740Plus能改变这个状况。
#1Rendition,芳踪难觅
    Rendition现已被高档PC厂商Micron收购,原来的芯片品牌“Verite”变为“Redline”。现在的产品主要有R22OO以及将于明年初推出的R3300。R2200的RAMDAC为170MHz,每秒可演示100万个多边形,它的画质效果是同时代产品中最接近Voodoo的。因此,有很多游戏也针对R2200。R3300则是128位芯片,内置250MHZ RAMDAC,支持16M SGRAM或32M SDRAM,每秒可演示600万个多边形,以及可产生300M像素。引人注目的是它的RISC内核使其晶体管只有500万个,大大节省了成本并减轻了散热以及制造方面的问题。
  以上这八家公司再加上3D Labs,基本上代表了主流3D芯片市场的现状以及未来,它们间越来越激烈的竞争无疑会推动技术的进步和价格的降低,对玩家与显卡制造商都有好处。一口气说了这么多,笔者最后来作一下小结,无论是专业3D芯片还是娱乐3D芯片,它们的发展都有共同的趋势:
  ●性能越来越强,尤其在3D性能方面。专业市场的产品不低于300万/秒的三角形生成能力与娱乐市场不低于500万/秒的多边形演示能力已成为标准。
  ●显存越来越大,越来越好。目前8M SGRAM好像已是主流3D显示芯片支持的最低标准,而支持32M SDRAM的产品也已出现。在传统上要求很高的专业3D显卡对显存的要求就更上一层楼了。如3D Labs的Gamma MX 芯片组支持 16M VRAM加80M DRAM。
  ●RAMDAC越来越强。在目前推出的新一代3D芯片中,RAMDAC 至少为250MHz,Permedia3更升为270MHz。
  ●制造技术越来越好。目前在研中的新型 3D 芯片集成度高达700万以上,都使用BGA封装技术,已经用于CPU芯片的0.25微米CMOS工艺即将用于3D芯片制造上。 
  ●128位显存通道技术已普及。从RIVA128开始,主流3D显示芯片都开始用128位技术标榜自己,它们在带宽以及速度上获得了很大的改善。
  最后,笔者衷心希望3D芯片市场能将此势头保持下去,不要出现由一家公司垄断的局面。这样供给大家的选择才能更多、更便宜,也让本人有文章好写。