1999年3D显示芯片大展望
#1 业界动态
3Dfx公司始终是世人瞩目的焦点，最近又爆出不少新闻。先是在去年12月7日宣布，从1998年8月开始销售的Voodoo Banshee芯片售出已经超过100万片，标志着3Dfx进入主流显示市场的战略已经初见成效。随后在12月14日，3Dfx宣布将同著名的显示卡制造商STB合并，意味着3Dfx也将类似于Matrox和ATI——自行生产显示芯片与显示卡，引起了业内的轩然大波。这显然是通过生产芯片的3Dfx和生产显示卡的STB之间的纵向联合来增加利润，以应付越来越激烈的价格竞争。然而3Dfx面前的困难也是显而易见的：新推出的Voodoo 3（见^021701a^1）系列尽管在今年下半年将达到AGP 4×和每秒填充1000万个三角形、5亿像素的惊人性能，然而在OEM市场上缺少一些关键特性，如32位渲染、大容量显示内存支持等，并不一定能技压群雄。更重要的是，在零售市场上因为不向其他厂商提供Voodoo 3芯片，3Dfx商标的显示卡将同以往的盟友Diamond、Creative等厂家的产品竞争，而这些公司已经立刻转向了Nvidia、VideoLogic/NEC等；软件厂商今后支持谁还不清楚，至少会更多使用通用型API（应用程序编程接口）。在这一价值1.41亿美元的并购案宣布的当天，3Dfx的股价下跌也许能说明一些问题。
Nvidia公司在COMDEX上公布的Vanta，是面向OEM市场的简化版Riva TNT芯片；0.25微米工艺的Riva TNT，性能比现有的Riva TNT有所提高，已经被专业显示卡厂商ELSA选用在著名的Gloria Synergy 2显示卡上；将于5月上市的Riva TNT 2，是一块全新设计的芯片，据称能达到两倍于Riva TNT的性能，将是Voodoo 3的强劲对手。
VideoLogic/NEC继PowerVR 2DC（用于SEGA的DreamCast家用视频游戏机）和PowerVR S2街机版（用于SEGA的Naomi街头游戏机）之后，在去年12月2日宣布PowerVR S2系列第一块PC用3D加速芯片PowerVR 250上市，更先进的PC用产品也将陆续上市。
Matrox将在今年初推出0.25微米工艺的G200，性能有所提高；将于5月上市的G300（也有人说是G400），据说将在保证最佳图像质量的同时，能够证明Matrox在3D方面毋庸置疑的实力。
终于变得咄咄逼人的S3公司和UMC半导体集团联合宣布0.18微米工艺进入实用阶段，第一种0.18微米产品将于上半年面世（较之最先进的CPU也不惶多让）；S3最新的Savage 3D－2将比Savage 3D有较大的性能提高，很可能使用0.18微米工艺。
Rendition在COMDEX上宣布放弃Rredline系列中的V3300计划，代之以将在年中推出的内置有DRAM显存、内部带宽达2GB/s、速度很高、价格适中的V4400E，看来Rendition方面还是好事多磨。
#1 市场展望
现在的新一代显示芯片，一般都使用0.25微米工艺生产，集成有250MHz以上的RAMDAC和视频接口。2D部分因为使用128位结构，都已接近于极限速度。更高的显示分辨率和刷新频率带来了更完美的显示效果，大多数产品都支持较完整的MPEG－2/DVD加速。
3D性能上，新一代3D加速芯片多数都具有32位渲染色彩精度、24/32位Z缓冲和高分辨率、高帧速率的3D表现，而且针对以游戏应用为主的3D市场，各种芯片都有不错的游戏性能和表现。
由于竞争激烈，新显示卡一般都不再特别“高贵”了，但通过显示卡价格我们还是可以将3D芯片分为高性能、中价格和中性能、低价格这两大类。前一类包括在各方面表现都很突出的芯片，显示卡的价格约在1400～2400元价位带，适合追求性能的用户选用，这些芯片包括Voodoo 3游戏速度惊人，商业用途速度也不错，代价是不支持真彩色渲染；Riva TNT 2和Riva TNT（.25）速度超群，什么都能做得很好；Permedia 3是3D设计用户的工作站级选择（这一点上，Permedia 2都可以超过老版本的Riva TNT），在2D设计和商业用途中也很突出；ATI Rage 128（见^021701b^2）在商业用途中表现比较突出，辅以较好的3D设计支持；G300与Rage 128定位相近，但在2D设计中有更惊人的图像质量和性能。后一类则是各方面性能比较适中的芯片，显示卡的价格约在600～1200元价位带，适合要求高性价比的用户选用：PowerVR 250具有可以同Voodoo 3对抗的游戏速度和更好的图形质量，又非常便宜（只是RAMDAC比较差），其后续产品将有更高的性能； Savage 3D－2各方面性能都不错，价格便宜，但愿驱动程序不要像Savage 3D那样差；G200（.25）在2D、商业用途以及图形质量上比较突出，但相对太贵了；V4400E有很好的“纸面”性能，若能在实际产品中实现将是很有利的竞争者，但Rendition退出市场太久，各种支持都相对少了；Vanta的内核很强劲，但到底能有多好的性能还不清楚；Intel传说中的i740 Plus应该是成本较低的产品，并且性能有较大提高；Trident的Blade 3D是非常便宜的产品，可能会出现在600元左右的显示卡上，但3D速度大概只能超越Riva 128那样的老一代芯片。以上主要芯片的简要性能数据已列入下表中。
前面只是从芯片性能的角度来作出的比较，我们还必须同时考虑市场规律的影响。到去年底，销售量比较大的第三代产品主要是Voodoo Banshee、Voodoo 2和老版本的Riva TNT，这其中主要的原因有两点：其一，主流的3D应用仍偏重于游戏，设计和商业用途只是少数用户的重点；其二，3Dfx在游戏领域有压倒优势，而且近期内3Dfx的芯片在游戏中还是会得到额外的优化，在速度和表现上都会占些便宜，Nvidia则已经在这一领域建立了紧跟3Dfx的地位，更快的速度甚至更好的图形质量使其很有竞争力。
同样，我们在分析今年的市场走势时，也要考虑各方面外部条件的影响。首先，在以游戏用途为主流的3D市场上，Voodoo 3无疑能保持最大的号召力，但没有真彩渲染，3Dfx又同各大显示卡厂商“反目成仇”；Riva TNT 2性能超群、功能完备，只是需要游戏厂商的更多支持；PowerVR 250性能很高、价格便宜，又有炙手可热的SEGA的各种视频游戏可以移植，只是由于前一代产品的不成功，急需打开市场、提高知名度——结论是：如果预算足够，多数用户将会购买Voodoo 3或Riva TNT 2，Voodoo 3最适合于现在最多的、为Glide（3Dfx专有的编程接口）优化的高彩色游戏，Riva TNT 2更面向将来的、为Direct3D/OpenGL优化的真彩色游戏；PowerVR 250和后续产品比较适合预算有限的大多数用户，而且更适合于视频游戏的移植版，特别是日本游戏。其次，针对以设计或者商业用途为主的市场，人们的选择会是简单而且高成本：对于使用3D的CAD设计和动画设计的用户，Permedia 3无疑是唯一选择，而且它的2D速度与质量也很好；主要关注2D设计和商业用途的用户，G300超群的图像质量和2D速度是不可抗拒的——结论是：除非根本不做3D设计，Permedia 3是大多数图形设计用户的最佳选择，而G300将是少数要求最佳图像质量人士的宠物。最后，对于预算非常紧张的用户，结论只有一个：Blade 3D和集成有Blade 3D内核的VIA MVP4主板芯片组是最普遍的选择，在各方面的性能都还可以接受。
#1 未来发展方向
PC图形子系统今后的发展，一方面受制于CPU在几何计算中的浮点能力不足，另一方面传统处理方式的图形芯片发展到Voodoo 3、Riva TNT 2这样的复杂程度已经很难再提高了。
针对前一问题，一个办法是在CPU中增加了SIMD（单指令多数据）指令，如K6－2中的3D NOW！和Katmai的KNI；另一个办法是增加3Dlabs公司的Glint Gamma（2 GFLOPS）那样的几何加速硬件协处理器，Fujitus公司的MB86242（200 MFLOPS）就是一块成熟的几何加速芯片，据称Videologic公司也在设计类似产品，而Analog Device公司最近推出的ADSP－21100系列SIMD指令的DSP芯片（600 MELOPS，很快会提升到1.2 GFLOPS）也会是个中能手。
后一个问题的瓶颈在于显示内存的容量和带宽总是太有限。Talisman设计的解决办法是利用分块处理图形来使用片上的Z－buffer和隐面去除，利用旧数据来减少处理量，利用纹理压缩减少对纹理显存的占用。Fujitsu公司的Marquis 2000和Trident公司的Blade 3D都是以Talisman为基础的芯片，只不过Marquis 2000是有史以来最复杂的超级显示芯片，而Blade 3D是性能不高、价格最低的新一代芯片；PowerVR S2系列也类似，使用分块处理，用硬件排序代替Z－buffer进行隐面去除，使用高效纹理压缩；Stellar公司的VelaTX芯片，则将分块处理极限化成为逐像素处理，用特殊算法代替Z－buffer（根本没有隐面需去除），也使用纹理压缩；其他一些芯片也会部分使用这些措施，如Rage 128使用了隐面去除、Savage 3D使用了纹理压缩。
3D加速芯片飞速的发展，使3D环境不再仅仅存在于游戏机和图形工作站中，在PC上我们也能完成过去想都不敢想的工作。一个3D化的电脑空间正在逐步形成，它将大大改变我们工作与生活的方式。（^021701c^）