趨勢大師｜從「繪圖顯示卡」到「GPU」　開啟顯示卡新應用

本文作者微驅科技總經理

顯示卡由2D邁入3D，功能愈來愈強，能在電腦監視器(Monitor)上，顯示出細緻色彩繽紛的畫面，滿足電腦遊戲玩家的需求。尤其是監視器螢幕由映像管晉升到LCD後，解析度不斷向上攀升，由HD (1280x720)、Full HD(1920x1080)，攀升到4K (3840x2160)、8K (7680x4320)，因此對顯示卡的功能要求愈來愈高。

顯示卡IC，向來皆需要使用最先進的半導體製程。長久以來，晶圓代工廠推出最先進的製程，率先導入的是顯示卡IC以及FPGA (現場可程式化邏輯閘陣列)這二大類產品。直到智慧型手機出現後，手機應用處理器(AP)成為新的「一哥」，是最先導入最先進製程的產品。

由於顯示卡的市場龐大，因此早期投入開發顯示卡IC的廠商眾多，早期有曾氏(Tseng Labs Inc.)、Orchid Technology、Paradise Inc.、Genoa Inc.、泰鼎微系統(Trident Microsystem)、ATI等等，這些公司在競爭的過程中不敵市場壓力，大多數皆被購併，成為歷史中的「史跡」。

1985年8月，4位來自香港的加拿大華人移民，在加拿大創立ATI，公司創立時的名稱為Array Technology Inc，之後改名為ATI Technologies Inc.。

ATI初期，推出較IBM顯示功能佳的顯示卡，1987年ATI推出EGA Wonder及 VGAWonder顯示卡，瞄準中高階市場。1991年ATI推出Mach8 晶片，是ATI為微軟「視窗」作業系統圖形介面最佳化的產品，CPU不需處理畫面資料，可提升系統效率。

1992年ATI推出Mach系列第二代產品Mach32支援32位元色彩，也支援多種介面規格，如VESA、ISA、PCI等。

1994年ATI推出Mach64，這是一顆功能不錯的多媒體顯示晶片，不需要昂貴專用的的硬體解碼器，即可支援AVI及MPEG1播放。1996年發售內建TV Tunner(調諧器)，具64位元2D效能、3D加速、TV影像加速、影像擷取、TV音效等功能。

由上可見，ATI初期產品的重點在具多媒體功能的顯示IC，1990年代中期，3D顯示崛起，3dfx的voodoo顯示卡席捲市場，1993年輝達成立，開始加入進入3D顯示IC的競爭。

1997年ATI推出3D Rage Pro，效能能可以與voodoo競爭，市場銷售良好。同年ATI收購曾氏，公司的產品、研發能力大幅提升。

2000年ATI發表Radeon7200 顯示卡，這個系列的產品延續至今，是ATI進入3D顯示後的主要產品系列名稱。

2000年ATI收購ArtX公司，ArtX的Flipper顯示晶片是任天堂GameCube遊戲機的主要元件，藉由此次收購，ATI得以進入電玩市場，之後ATI為任天堂設計Wii主機顯示晶片，微軟的Xbox 360顯示晶片也由ATI操刀。

2006年ATI被AMD以54億美元收購，納入AMD麾下。AMD收購ATI後，持續保留ATI品牌名稱，直到2010年AMD方宣布放棄ATI品牌，不過Radeon顯示晶片的名稱，持續沿用迄今。

AMD收購ATI後，持續在顯示晶片市場占有重要地位，在許多顯示IC公司，紛紛退出市場之際，AMD是輝達唯一的對手。

1993年，黃仁勳與克立斯、克帝斯三人共同創立輝達。黃仁勳原任職於LSI Logic，而克立斯、克帝斯原任職於Sun Microsystems。

輝達第一代產品NV1於1995年5月推出，是基於二次屈面貼圖實現3D圖形的顯示，內建SEGA Saturn遊戲機手柄及操縱桿介面，由於市場競爭激烈，NV1銷售不佳。

1995年9月微軟推出DirectX規格，以多邊形作為立體圖形的顯示，與輝達的NV1不同，這使NV1成為失敗的產品。

之後輝達與SEGA簽訂合約，為SEGA開發遊戲機顯示晶片NV2，同樣是基於二次屈面貼圖的設計。由於設計原理錯誤，黃仁勳無法開發出符合SEGA要求的IC，自己向SEGA總經理認錯，停止開發NV2。

此時由於輝達財務已陷入即將枯竭的危機，為了生存，黃仁勳開口要求SEGA支付700萬美元的工程開發費用。幸運的是SEGA答應支付700萬美元給輝達，讓輝達可以續命半年。

1997年輝達推出RIVA 128 (NV3)，支援微軟的DirectX，效能超越3dfx的voodoo，短短數月間銷售量達100萬套。

1998年10月，輝達推出RIVA TNT(NV4)，1999年4月發表 RIVA TNT2(NV5)、Vanta (NV6)，都獲得不錯的銷售成果，奠定輝達長期發展的基礎。

1999年5月輝達售出第1000顆繪圖顯示IC。

1999年8月輝達發表GeForce 256(NV10)，進入GeForce世代，晶片功能大幅提升。

此時輝達發表GPU這個名詞，章顯繪圖顯示IC的能力。當時GPU被定義成「整合3D轉換、打光、三角設定/裁切、成像引擎，每秒能處理至少1000萬個多邊形，的單晶片處理器」，此時GPU一詞，主要是突顯繪圖顯示IC的功能，尚未聯想到運算的功能。

2001年輝達收購赫赫有名的3dfx，輝達成為3D顯示IC的霸王。

2002年2月，輝達售出第1億顆顯示IC。

2003年輝達收購Media Q它是一家無線圖形及多媒體技術的公司。

2006年輝達推出CUDA(Compute Unified Device Architeture，計算統一設備架構)，企圖將繪圖顯示卡，強大的平行運算處理能力，運用到需要龐大運算能力的運用上。

CUDA推出後，沒有馬上受到很大的迴響，輝達持續開發相關的軟體。後來有不少學者發現用GPU作為神經網路的訓練，對圖形辨認有很好效果。

卷積神經網路(CNN)是應用於圖形辨認最佳的選擇，2012年由多位人工智慧著名的學者，發表卷積神經網路AlexNet，使用輝達的GPU及CUDA訓練圖形辨認。AlexNet參加2012年9月30日舉行的ImageNet大規模視覺辨識挑戰賽，取得第一名，至此大家認識輝達的GPU加上CUDA在深度學習的威力。

2020年4月輝達完成對Mellanox Technologies的收購，這強化輝達快速網路互聯的能力，擴大輝達提供人工智慧高效能運算的基礎。

時至今日，繪圖顯示IC主要由輝達及超微(AMD)主導，功能也由原來的繪圖顯示，進化到提供人工智慧高效能運算的處理器，輝達一路走來，面臨不少困難，由小而大，成為全球市值最高的半導體公司。

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