新3D之王——NV15/NV11图形芯片预览

Author: 朱云 abs3d.yeah.net Date: 2000年 第13期

  自从去年九月nVidia公司正式推出新的图形芯片GeForce256开始,新世纪几乎都成了nVidia展示3D实力的大舞台——TNT2 Vanta/M64、TNT2/TNT2 Pro和GeForce256/Quadro从低、中、高三个档次全面占领着3D显示卡市场,nVidia成为3D霸主是无可争议的了。它还“挤兑”得其他显示芯片公司难以施展,只能依靠低价格或者高档次“勉强”维持着生计;近来NV25被微软的X-Box家用游戏机选中作为图形引擎,让nVidia又一次站在3D舞台的聚光灯下。
  风闻已久的NV11和NV15现在终于要正式推出了,我们也终于了解到NV15这个新的3D王者的一些确切的消息。
#1    技术日渐完善的NV15
  nVidia选择基于Milkyway的Apollo-Ⅱ排版及布线工作站上的STAR-RCXT软件,重新提取和编译了GeForce256图形芯片的内核,减小了硅片面积,提高了工作频率,降低了生产成本,从而设计出新一代的NV15。NV15与GeForce256相比,并没有非常重大的技术进步,而只是技术的完善和增强。这也正如去年在Riva TNT的基础上完善了功能,改进了生产工艺就成了主频更高、更成熟的Riva TNT2一样。当然也只有这样,nVidia才能维持每半年一次的升级节奏。NV15将使用0.18微米工艺生产,既可以降低功耗,又利于提高内核时钟频率,也比0.25微米工艺生产的芯片减少了一半的硅片面积(比0.22微米减少了1/3),价格随之明显下降。
  NV15使用nVidia的第二代T&L引擎,比第一代T&L引擎增加了新的Clipping功能,总体性能也提升了45%,达到2000万三角形/秒以上。Clipping就是ATI在Rage 6C中提出的TCL引擎中的新硬件加速功能:图形剪裁,这样NV15就在多边形设置引擎和渲染流水线前面集成了包括几何、剪裁和光照的所有3D图形处理硬件功能,基本不再需要CPU的支持了——这是T&L引擎在技术上开始成熟的表现。
  NV15的渲染性能是GeForce256的3倍,使用的是名为Hypertexel的4条流水线、双纹理渲染引擎。GeForce256的4条渲染流水线在每个时钟周期内,能各自独立渲染完成一个16点取样各向异性过滤的像素,但只是单周期单纹理渲染操作(S3的Savage 2000系列就有2条单周期双纹理的渲染流水线);这次NV15在16点取样各向异性过滤的基础上增添了单周期双纹理功能。每个时钟周期能渲染8个图素,在135MHz核心频率和333MHz显存频率(当然是DDR SDRAM)的标称状态下,理论上的填充率将达到10.8亿图素/秒(一个双纹理像素相当于两个图素)和5GB/秒带宽,直逼Voodoo5 6000的13.3亿/秒填充率和Glaze3D的9.6GB/秒(嵌入式缓存)带宽。但似乎以上数据仍未达到GeForce 256的3倍——14.4亿/秒,因此有消息说NV15的核心工作频率应当是160MHz甚至180MHz(0.18微米IC的潜力远远不止于此),峰值填充率就可以达到12.8亿/秒或者14.4亿/秒。另外,NV15还具有SCA并行处理能力,创新公司将在5月推出的3D Blaster GeForce 2使用2块NV15和333MHz或366MHz的DDR显存能实现16亿/秒以上的超级渲染性能。
  NV15支持的显示内存有64位或128位接口的SDRAM、SGRAM和双倍速DDR SDRAM(注意不是QFP封装的显存都是SGRAM),容量有8M、16M、32M、48M、64M、96M和128M,48M和96M这种特殊的显存容量更具灵活性(特殊显存容量并不必然意味着专业应用,估计还会有另一个专业版本的NV15GL出现)。若利用DDR SDRAM nVidia就可轻易实现5GB/秒以上的显存带宽,暂时还不需要高接口位数的嵌入式内存作为缓存。今后的发展就要看DDR/QDR(四倍速)显存和嵌入式缓存的竞争结果了。NV15使用350 MHz或者更高频率的RAMDAC、支持平板液晶显示器,另外还具有同Matrox G400类似的双头显示功能。
  NV15的简化版NV11图形芯片,只有2条渲染流水线,内部是比GeForce256还简单的128位结构,但160MHz核心频率和183 MHz显存频率使性能达到GeForce 256的1.5倍,由于集成了支持DFP显示器的双连TMDS/LVDS传送器,所以不需额外的视频/显示控制器就具有同Matrox产品类似的双头显示功能,仅仅3W的耗电量使NV11很合适被用在笔记本电脑中。NV20是NV15的“接班人”,具有极其复杂的、革命性的内部结构,集成多达2000万晶体管,性能达到NV15的2倍,用于顶级游戏和专业用途,最早将在NV15推出6个月后(也就是今年年底)公开。明年下半年X-Box打算采用的NV25则是NV20的完善和提高版(令人怀疑届时搭配的CPU怎么会是600 MHz的)。
#1    强敌环伺的3D市场
  对于NV15,能作为对手的3D显示芯片并不多见,但是仅有的几种个个都是一流产品。技术上能够紧跟nVidia的只有S3,在买下了帝盟和Number Nine两家板卡生产厂后,S3的生意也蒸蒸日上。S3的Savage 2000系列使用当前最先进的0.18微米工艺,核心频率从125MHz逐步提升到了最近的200MHz左右。高版本的Savage2000性能接近NV15,只可惜S3TL功能至今还没有正式开启,但下一代的S3 ProjectX在年底将是NV20的劲敌。
  ATI是第三家拥有T&L技术的主流厂商,最近的S1-370 TL系统芯片同ALI的Aliddin 7芯片组一样集成了ArtX公司(被ATI高价并购)的图形引擎,集成T&L引擎、虚拟AGP 8×接口,但首次进入PC领域的ArtX能否在芯片组市场站稳脚跟还不好说;ATI刚刚又公开了代号为Rage 6C的下一代芯片,使用据称是业界性能最高的Charisma几何、剪裁、光照引擎和10亿图素/秒级的三重纹理Pixel Tapestry渲染引擎,一旦在年中量产就会成为NV15的劲敌。
  Matrox的G400集成了T&L功能谣传已久,但Matrox今年上半年的主打产品G450将只有几何处理特性,靠CPU实现光照功能;年底的G800将完整集成T&L引擎,凭借较高的图形质量可能同NV15甚至NV20一拼,但生产工艺必须从0.22微米提高到0.18微米。
  Videologic从去年初就在开发T&L技术,但集成T&L功能和增强型分块渲染、隐面去除引擎的PowerVR S3至今仍未出现。如果Videologic能够使用比较先进的工艺(0.22微米足矣)尽快生产出PowerVR S3系列,凭借2.5亿/秒的可见像素填充率,还是很有潜力同NV15和新版Savage 2000同台较技的。同nVidia竞争X-Box图形引擎的Giga Pixel公司设计了GP-1,这一IP方式的3D内核在不含T&L的情况下,样品竟可以同GeForce256作当场比较;新一代GP-2将具有强大的T&L和渲染功能(同NV25竞争的就是它的“后代”),现在还难以得知这种“特别”的芯片是否有资格成为NV15的敌人。
#1    等待即将结束
  nVidia将于4月25日正式推出NV15和NV11图形芯片,据说1月底显示卡生产厂商就已得到了样片。届时NV15可能同TNT2一样,有高、中、低各种档次和价格的产品出现。至于显示卡价格,可以肯定的是NV15将比GeForce 256刚推出时便宜得多,很可能是2000元以内的“正常”价格。
  关于NV15的名称有很多说法,有GeForce 2/Ⅱ或者GeForce256 Ultra/Pro等。但NV15还很有可能采用全新的名称,那么拗口的GeForce256和那么意外的Quadro(当初就有人认为应称作GeForce256GL)我们都接受了。我认为称为Crush有不小的可能性,因为这是出现在雷管驱动中的唯一一个还未公开的名称,当初Quadro就是这样被首先发现的。不过目前传说最多的还是GeForce 2这个名称。
#1    nVidia的雄心壮志
  nVidia如今已不仅仅是主流3D市场的霸主了,它在专业3D市场上投放了价廉物美的Quadro,同ALI合作开发了Aladdin TNT2主板芯片组,今后还打算合作开发Aladdin GeForce芯片组,又计划凭借NV11进军移动计算市场——新世纪开端正是nVidia大展宏图之际。
  也难怪微软选择nVidia和Intel的产品来生产X-Box——这个寄托了微软称霸家庭娱乐市场的野心的产品。nVidia的GPU和Intel的CPU共同保证了X-Box未来在PC界和游戏机界的主流地位和最完整的兼容性。这也证明nVidia在3D业界逐步拥有了类似于Intel在CPU市场上的地位,或许将来的垄断态势还有过之而无不及呢!