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英偉達20多年歷程中,排名前五的GPU

半導體產業縱橫 ? 來源:半導體產業縱橫 ? 2023-12-01 16:19 ? 次閱讀

最好的游戲GPU來自綠色團隊。

英偉達成立于1993年,很少有失敗的經歷。它迫使許多競爭對手破產并退出市場,這在很大程度上要歸功于高質量的產品。它生產許多最好的顯卡,并且一直是支持深度學習人工智能的硬件的主要推動者。盡管如此,它仍然存在一些缺點,例如為其最新卡提供動力的高價RTX40系列GPU,以及一些值得懷疑的功能(例如幀生成)。

回顧英偉達令人興奮的過去,自GeForce品牌成立24年來,英偉達制造了如此之多的優秀GPU,其中大多數能夠與AMD的最佳GPU正面交鋒。我們認為,以下是英偉達有史以來最好的五款游戲GPU,從下到上,并考慮了單個卡和整個系列。

第五名:GeForce RTX 3060(12GB)

從紙面上看,RTX 30系列在2020年聽起來相當不錯。它采用了更充實的架構,改進了光線追蹤和張量核心,提供了更多的原始性能,甚至恢復了有吸引力的定價結構。實際上,零售定價遠未達到應有的水平。就這一點而言,很難找到接近建議零售價的RTX 30 GPU。

盡管如此,在2020年底推出30系列之后的幾個月里,英偉達繼續在產品陣容中添加新型號,不斷提升性能。中端尤為重要,因為之前的RTX 20系列及其RTX 2060和2060Super并不是GTX1060的令人驚嘆的后續產品。考慮到任何人都會在2021年購買帶有脈沖的GPU,英偉達并沒有真正做到這一點。英偉達真的不需要在新GPU上花太多精力,但它的RTX 3060讓所有人都大吃一驚。

Nvidia并不總是固定其中端產品,但在 RTX 3060 是一個很好的例外。它在性能上比RTX 2060有了顯著提升,最引人注目的是VRAM增加了一倍,達到12GB。這甚至比10GB的常規RTX 3080還要多(盡管有3080 12GB并沒有真正可用)。對于英偉達來說,如此大的改進是相當了不起的。(我們還應該注意,我們在本次討論中不包括gimped RTX 3060 8GB。)

更值得注意的是,AMD的中端卡競爭產品通常非常強大。RX6600和6600XT擁有不錯的馬力,但只有8GB的顯存,不得不依靠較差的FSR1.0升級而不是DLSS。AMD與其他30系列的顯卡競爭相當激烈,而且通常具有VRAM容量優勢,但Navi23顯卡是例外。

當然,GPU短缺是一個問題,RTX 3060也未能幸免。即使是Nvidia第一次“自主”嘗試鎖定以太坊采礦。最終,短缺問題在2022年得到緩解,這使得3060成為最實惠的GPU之一。3060從未完全達到329美元的建議零售價,而6600和6600XT都跌破了300美元。此外,FSR2.0提供了質量和性能改進,使其與DLSS相比更具競爭力,從而進一步削弱了3060的優勢。

盡管如此,RTX 3060仍然是英偉達有史以來最好的中端GPU之一。除了價格和可用性問題之外,這是一張出色的顯卡,無疑可以與AMD競爭。它在30系列的其余產品中也是獨一無二的,遺憾的是RTX4060放棄了大部分進步。

第四名:GeForce GTX 680

英偉達很少犯嚴重的錯誤,但其中最嚴重的錯誤之一就是Fermi架構。Fermi于2010年中期首次出現在GTX 480中,但它并不是英偉達所需要的,因為它僅比200系列提供適度的性能提升,同時消耗大量電量。情況如此糟糕,以至于Nvidia在2010年底之前匆忙推出了Fermi的第二個版本和GTX500系列,值得慶幸的是,這帶來了更高效的產品。

Fermi無疑讓英偉達進行了一些反省,該公司重新思考了其傳統策略。在2000年代的大部分時間里,英偉達在節點方面落后于Radeon(首先由ATI擁有,然后由AMD擁有)。雖然較新的節點提供了更好的效率、性能和密度,但它們的使用成本也更高,而且經常會出現“初期的痛苦”。到2000年代中期,英偉達的主要策略是在較舊的節點上制造大型GPU,這通常足以將GeForce置于首位。

Fermi的經歷對英偉達造成了巨大的創傷,以至于該公司決定在2012年初與AMD一起進入28nm節點。Kepler是英偉達的首款28nm GPU,它是一種與Fermi和之前的英偉達架構不同的芯片。它采用了最新的工藝,最大版本相對精簡,不到300mm2,并且效率很高。2012年,英偉達和AMD旗艦產品之間的競爭將截然不同。

盡管AMD憑借HD 7970打響了第一槍,但英偉達在三個月后憑借Kepler驅動的GTX 680發起反擊。680不僅比7970更快,而且效率更高、體積更小,這正是AMD HD 4000和5000系列GPU的擅長領域。誠然,英偉達在這些指標上僅以微弱優勢領先,但英偉達在這三個指標上都領先的情況很少見,甚至可能是史無前例的。

隨著HD 7970GHz版本和性能更好的AMD驅動程序的到來,英偉達并沒有長時間保持性能桂冠,但英偉達在功率效率和面積效率方面仍然保持著優勢。Kepler繼續給AMD帶來麻煩,因為第二次修訂版為GTX700系列提供動力,并迫使推出非常熱門且耗電的RadeonR9290X。誠然,R9290X確實擊敗了GTX780,但它非常像Femi,無論如何,GTX780Ti奪回了桂冠。

第三名:GeForce GTX 980

從2000年代初現代英偉達與AMD/ATI競爭的出現到2010年代初,GeForce和Radeon都在一代又一代地交鋒。當然,大部分時間是英偉達贏得了王位,但通常ATI(以及后來的AMD)也緊隨其后;唯一一次,一方被完全擊敗的情況實際上是ATI的Radeon 9700 Pro擊敗了英偉達的GeForce 4 Ti 4600。然而,Nvidia有幾次非常接近于復制這種場景。

到2010年代中期,英偉達的前景一定是好的。世界各地的半導體代工廠在超越28納米節點時都遇到了嚴重問題,其中包括英偉達和AMD的GPU制造合作伙伴臺積電(TSMC)。這意味著,英偉達可以適應其在舊節點上制造大型GPU的舊策略,而不必擔心AMD用全新節點進行反擊。此外,由于AMD面臨破產的風險,它實際上沒有資源與財力雄厚的英偉達競爭。

這兩個因素同時發生,造就了一場完美的風暴。英偉達在GTX 600和700系列的Kepler架構方面已經做了非常值得尊敬的工作,但GTX 900系列(和GTX 750Ti)的全新Maxwell架構卻是另一回事。它從老化的28納米節點中擠出了更多的性能、功效和密度。

旗艦GTX 980擊敗了AMD的R9 290X和英偉達自己的上一代GTX 780Ti。GTX980更快、更高效、更小,但與680不同,980在這些方面絕對領先。980的效率幾乎是290X的兩倍,性能提高了約15%左右,并且芯片面積減少了近40mm2。與780Ti相比,980的效率提高了近40%,速度提高了約10%,并且芯片尺寸縮小了160mm2以上。

這雖然不是在Radeon 9700Pro水平上的勝利,但仍然是巨大的勝利。這基本上與AMD對英偉達的HD 5870所做的事情是一樣的。只不過,AMD沒有用糟糕的GPU來回應Nvidia,而是沒有什么可以反擊的。AMD在2014年所能做的就是緊緊抓住其老化的Radeon200系列。

2015年,AMD再次竭盡全力參與競爭,但僅限于高端領域。它決定從低端到中高端將Radeon 200系列更新為Radeon 300系列,然后在高端使用其全新的Fury系列。然而,英偉達擁有更大的Maxwell GPU,隨時準備擊敗AMD滿懷希望的R9 Fury X,而GTX 980 Ti正是做到了這一點。憑借6GB內存,980Ti成為了比配備4GB內存的FuryX更明顯的選擇(否則這實際上是一張不錯的卡)。

盡管英偉達取得了巨大的勝利,GTX900系列卻永久地改變了游戲顯卡的格局。Fury X是AMD最后一款有競爭力的旗艦產品,直到2020年RX6900 XT推出,這很大程度上是因為AMD停止了每一代產品的生產。AMD又重新開始定期生產旗艦GPU,但Maxwell確實對Radeon造成了重創,并且多年來都沒有恢復過來。

第二名:GeForce 8800 GTX

2000年代初期,隨著英偉達和ATI在關鍵領域取得進展,現代顯卡出現了。英偉達的GeForce 256引入了硬件加速變換和照明視覺效果,而ATI的Radeon 9700 Pro則表明GPU應該包含更多的計算硬件,并且可能非常大。當2002年英偉達在9700 Pro上遭受重大損失時,它真的把這個教訓銘記在心,并開始制造更大更好的GPU。

盡管ATI已經開始了軍備競賽,但英偉達卻鐵了心要贏得這場比賽。到2006年底,英偉達和ATI都制造了尺寸達到300mm2左右的GPU,但英偉達的Tesla架構在旗艦G80芯片上尺寸達到了近500mm2。如今,這對于旗艦GPU來說是相當典型的尺寸,但在當時這確實是前所未見的。

特斯拉于2006年底推出了GeForce 8800 GTX,它給AMD帶來的打擊與四年前Radeon 9700 Pro對英偉達造成的打擊不相上下。尺寸是8800 GTX和ATI旗艦產品Radeon X1950 XTX之間的決定性因素,后者小了近150mm2。8800 GTX速度超快,而且在當時非常耗電。

雖然ATI是BFGPU的發明者,但它無法跟上8800 GTX的步伐。HD 2000系列的尺寸只有420mm2,無法趕上G80芯片和特斯拉架構。相反,ATI改變了策略,開始專注于制造更小、更高效、性能密度更高的GPU。HD3000系列旗艦產品HD3870出奇地小,僅不到200mm2,后續的HD 4000和5000系列也將采用類似的小芯片尺寸。

最近,英偉達傾向于在強大的GPU之后推出更強大的GPU,以提醒AMD誰是老大,但當時英偉達還不是這樣。特斯拉架構非常出色,以至于英偉達決定在GeForce GTX 9000系列中再次使用它,該系列與GeForce 8000系列基本相同,但性能略有提升。誠然,9800 GTX的價格幾乎是8800 GTX的一半,但它仍然是一個無聊的GPU。

盡管8800 GTX現在已經相當老舊了,但它在其他方面的現代化程度卻令人矚目。它的芯片尺寸與當今的高端GPU一致,使用帶有鋁翅片的冷卻器,并且有兩個6針電源連接器。它最多只支持DirectX 10,這并沒有真正發揮作用,因此它不能真正用于現代游戲,但除此之外它非常容易被視為現代GPU。

第一名:GeForce GTX 1080 Ti

英偉達憑借28納米GPU:GTX 600、700和900系列取得了令人難以置信的成績。他們都成功擊敗了AMD的競爭卡,而且每一次的勝利都比上一次更大。在Fury X之后,AMD基本上不再生產旗艦GPU,這使得英偉達成為下一代高端GPU的獨家制造商。

諷刺的是,AMD卻在臺積電全新16納米節點準備量產時認輸了。AMD無力在臺積電生產顯卡,而是依賴其老CPU制造合作伙伴GlobalFoundries,該公司已獲得三星14納米技術的授權。但不要混淆,臺積電的16nm絕對是更好的節點。

就英偉達而言,GTX900系列已經擁有出色的架構,因此決定從28nm轉向16nm。通過選擇臺積電的16nm,英偉達在很長一段時間以來首次在工藝節點上領先于AMD,而且是大幅領先。16nm Pascal架構在很多方面只是Maxwell的縮小版,它引入的少數新功能主要是針對VR的,而VR并沒有像Nvidia(和AMD)預期的那樣起飛。

GTX 1080作為2016年的旗艦GPU,使得GTX 980相對于GTX 700系列的改進顯得很小。與之前的旗艦產品980 Ti相比,1080的速度大約提高了30%,效率提高了近兩倍,尺寸也縮小了近一半。Maxwell顯然受到28nm節點的阻礙,而Pascal的16nm縮小解決了這個問題。

與2014年一樣,AMD沒有準備好迎接GTX 1080和1070的新旗艦,而是依靠舊版R9 FuryX和常規R9 Fury,以及緊湊型R9Nano。相反,AMD推出了低端到中端的RX 400系列,該系列由RX 480開始。雖然它本身就是一張不錯的卡,但英偉達的競爭對手GTX1060也相當不錯,具有與1080相同的出色效率。驅動程序更新和480的2GB額外VRAM幫助AMD在中端GPU領域保持競爭力,這成為了該公司此時的支柱。

憑借GTX1080,英偉達不僅在2016年獲勝,還在2017年AMD的RXVega旗艦GPU終于問世。AMD在性能上只能勉強與1080和1070匹敵,但在效率上卻大幅落后。當然,英偉達憑借更大的PascalGPUGTX1080Ti搶先了AMD,并提前了三個月。FuryX至少可以聲稱大部分與980Ti持平,但Vega64甚至無法觸及1080Ti。

如今,GTX10系列因其出色的性能、效率和定價而被人們所銘記。它可以說是英偉達最后一個偉大的顯卡系列,因為RTX 20、30或40系列都沒有真正復制10系列廣泛而多樣化的產品堆棧。英偉達有時間不僅推出了GTX1080等700美元的旗艦產品,還推出了100美元的GTX1050,這在當時已經相當不錯了。GTX10系列在很多方面都恰逢PC游戲玩家的最佳時代之一。

榮譽獎:GeForce RTX 4090

RTX 4090顯然沒有出現在這個列表中,并且幕后有很多關于是否包含它的討論。它絕對是一個快速的GPU,背后有強大的硬件,但它也非常復雜。我們最終決定,它應該獲得榮譽獎來結束這一切。它是最好的GPU,也是最差的GPU。

4090與很久以前的980 Ti和1080 Ti沒有什么不同,因為它是目前最快的游戲GPU,并且遙遙領先。AMD的競爭對手RX 7900XTX在原始馬力方面并沒有落后太多,但4090在光線追蹤方面取得了巨大的領先優勢,而且DLSS比FSR好一點。盡管4090的性能領先距離我們在1080Ti上看到的井噴還很遠,但它仍然處于同類產品中。

這一切都被4090的兩個非常難以忽視的負面屬性所抵消。4090的整體電源狀況充其量也令人不快,4090的功耗遠遠超過400瓦,并且使用有問題的12VHPWR連接器。盡管電源插頭現已停產并已進行了修改,但這對于重新設計之前制造的許多4090卡來說并沒有任何改變。僅此一點,4090就可能被稱為一場災難。

4090也象征著過去五年里PC游戲的價格有多高。它的建議零售價為1600美元,價格相當于一臺帶有一些不錯的游戲硬件的PC機。當然,4090只是在定價方面領先于3090,但3090最初的設想更多的是作為一個泰坦級的豪華GPU。RTX 3080的性能僅次于RTX 3090;RTX 4080比RTX 4090慢得多。

當4090如此昂貴時,很難說4090是980 Ti和1080 Ti的直接繼承者。980 Ti和1080 Ti因其相對性能的便宜而受到稱贊,前者上市時售價為649美元,后者上市時售價為699美元。如今,您甚至找不到4090,其建議零售價已高達1,599美元,最便宜的設備往往要花費2,000美元或更多。

很明顯,RTX4090雖然在很多方面都很出色,但不可能成為英偉達有史以來最偉大的GPU之一。如果它沒有容易熔化的連接器并且售價甚至為1,000美元,那么它可能會成為下一個GTX1080Ti。相反,我們仍在等待新的冠軍。

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