今日無論運算型、專業型、遊戲型或入門型獨立繪圖晶片，幾乎是 Nvidia 與 AMD 兩間大廠的天下，前者從 2011 年底 GeForce 680（GK104） 至今，在獨顯市場建立壓倒性絕對優勢，更遑論 2006 年至今 CUDA（Compute Unified Device Architecture）生態體系與持之以恆的長期投資，讓 Nvidia「霸業」幾乎沒有絲毫遭「挑戰」的可能性。但有點年紀的老骨灰，特別是經歷過消費性 3D 繪圖晶片發展草創期，一定不會忘記 1990 年代百家爭鳴的戰國時代，Nvidia 一開始也出師不利，被大多數人「看沒有」過。
進入本篇主角：3dfx 末代產品「Rampage」與「Sage」（Spectre 系列顯示卡）前，先來複習一下歷史，即將揭露的諸多史蹟，將讓各位大吃一驚，但假若各位沒耐心看長文，看下筆者整理的主要廠商兼併史與主要產品，即可喚起各位年輕時的美好回憶，連想看到「正常」3D 遊戲畫面都可遇不可求的蠻荒時代。
▲ 這張近代消費型 3D 繪圖晶片廠商的兼併史，足以抵過千言萬語，ATi 也因透過大量併購，累積與 Nvidia 分庭抗禮的實力，最終 2006 年夏天成為 AMD 的一部分。（製圖：痴漢水球）
第一題：「群雄割據」但最終「贏家全拿」的戰亂時期，有多少「玩家」身處其中？
這在今天只看到 Nvidia、AMD 及苦苦追趕之英特爾的現代人眼裡，恐怕完全難以想像 1990 年有「20 間」廠商宣稱開發「個人電腦用 3D 繪圖晶片」，1996 年更急速膨脹到「70 家」。但 2000 年研發高效能 3D 繪圖晶片的技術困難度水漲船高（剛好是微軟 DirectX 8 定義著色器架構之），以及網際網路泡沫破掉影響，快速縮減至「12 間」，更遑論現況了。
▲ 你絕對沒看錯：曾宣稱研發個人電腦 3D 繪圖晶片的廠商，就是這麼多家。
第二題：3D 繪圖晶片出現，是 1990 年代才開始嗎？
當然不是。歷史最著名的 3D 晶片先驅，莫過於那間「科技樹」亂長一通，從機車、鋼琴、音響、汽車引擎、燒錄機、音效晶片都涉足的 Yamaha（山葉），1984 年 COMDEX 展覽（COMputer Dealers′ EXhibition，後來地位被 CES 取代）發表的 YGY611，具備諸多彷彿搭上時光機從未來竊取的先進技術，號稱「集結長達十年對 3D 與晶片設計的研究成果」，結果還真的拖到「十年」後才量產，獨顯市場活不到兩年就退回出發點：柏青哥機台。
▲ 為柏青哥機台而生的 Yamaha YGY611「渲染多邊形加速器」，是 3D 繪圖晶片先驅，但也缺乏 2D VGA 功能，只能像 3dfx Voodoo 當輔助處理器，仍須搭配另一片一般視訊輸出顯示卡使用。
第三題：英特爾繪圖晶片史，是 i740 為起點嗎？
當然也不是。英特爾早在 1983 年 6 月就推出 NEC 授權的 µPD7220 的 82720 繪圖控制器。
▲ 靠系統晶片組或處理器內建繪圖核心「強迫中獎」優勢，英特爾帳面一直占有大多數個人電腦繪圖晶片市占率。但有充分理由相信，英特爾絕對不會滿足。AMD Zen 4 世代 Ryzen 7000 處理器也「贈送」內顯，應可提升 AMD 百分比。
接著，英特爾眼睜睜看著 NEC 的 µPD7220、Hitachi 的 HD63484 與諸多 IBM EGA 複製版興起，基於「我們應該提供所有個人電腦相關晶片」傳統策略，1986 年推出 82786 繪圖輔助處理器，並出售給獨立板卡（AIB，Add-In graphics Board）廠商推出顯示卡。1987 年兩家公司用 82786 提供三款顯卡，這數字在 1988 年激增成 10 家公司和 15 款顯卡。但整體來說，相較同期競爭對手，如 TI 的 TSM34010，英特爾 82786 性能並不算強，也沒有特別受市場歡迎。
1989 年英特爾發表「單晶片超級電腦」i860，也是繼 i960 之後，再次以實際行動面對 RISC（精簡指令集電腦）的產物。i860 在繪圖工作站市場算是略有斬獲，用在 NeXT Cube 工作站 NeXT Dimensions 顯示卡繪圖加速器和 SGI RealityEngine 幾何處理引擎（Geometry Engine），但也是曇花一現。
後面就如諸多老一輩電腦玩家記憶，英特爾 1997 年併購筆電繪圖晶片廠商 Chips and Technologies，並跟世界最大軍火廠商洛克希德馬丁（擁有 F-22、F-35、F-16 等戰鬥機）Real3D 部門建立合作關係，1998 年發表代號「Auburn」的 i740 獨顯晶片，規格看來很棒，賦予推廣 AGP 2x 的目的，也宣稱「充分發揮 AGP 2x 潛能」。
▲ 英特爾推出 i740 時，引起繪圖晶片業界與個人電腦玩家圈一陣「恐慌」，但終究雷聲大雨點小，倍受爭議的商業推廣手段，更讓英特爾被美國政府找麻煩。
但 i740 與後繼 i752 性能完全無法對抗 3dfx、NVIDIA 與 ATi 產品，以實際行動證明「AGP 2x 的 DME（Direct Memory Execute） 將一堆材質貼圖放在主記憶體以降低成本是很蠢的主意」，英特爾只能對以台灣為主的亞洲板卡廠商發動低價傾銷，結果就是 1998 年 6 月，美國聯邦貿易委員會（FTC）指控英特爾不公平商業行為，例如台灣批發售價僅 7~18 美元，遠低於英特爾公定價 28 美元。此外，如果客戶購入 i740 晶片，將「更容易取得 Pentium II 處理器貨源」。
最後，英特爾 1999 年底中止獨顯計畫，收購 Real3D，並再出售給 3dfx（沒多久又被 NVIDIA 併購），ATi 也聘用不打算與英特爾共事的部分員工，導致 Real3D 技術分別流向 NVIDIA 與 ATi，兩間公司爭奪 Real3D 專利過程，又引爆一連串訴訟，最終 2001 年達成交叉授權協議。至於英特爾爆發「x86 義和團之亂」催生瘋狂的「x86 處理器顯示卡」Larrabee和後來腰斬的 Xeon Phi，又是另一段驚悚故事了。
雖然英特爾踏入消費性 3D 獨顯的嘗試，可稱為「大投資，小成果，大恥辱」，但以後見之明回顧這段歷史，i740、i752 與並未上市的 i754（原本預定首款支援 AGP 4x 的晶片，就這樣讓給 S3 Savage 4）奠定英特爾晶片組內顯技術基礎，以 i810（代號「Whitney」的 82810） 為起點，開啟英特爾「繪圖晶片市占率遙遙領先獨顯雙雄」的「盛世」。但也有充分理由相信，英特爾絕對不會滿意現狀，否則也不會整個砍掉重練，從 AMD 挖角 Raja Koduri重建 Xe 繪圖技術體系和 OneAPI 了，即使現在看來還是跌跌撞撞的樣子。
第四題：這票 3D 繪圖晶片廠商，大致可分為幾種？
這票在 1990 年代如過江之鯽的「3D 繪圖晶片」廠商，可概略分為以下幾種：
再深入探究，各位將逐漸看到很多有趣的事實：
處理器或晶片組廠商副業：英特爾做過的諸多好事沒什麼值得一提的地方，但從 SiS 獨立的 XGI，接收 Trident 顯示晶片部門，上海聯盟公司遠弘科技（Macro Synergy）2006 年被 ATi 併購，也就是現在的 AMD。
古老的 2D 王者：如果還記得倚天中文系統，應該會想到 Tseng Labs 和 Trident 的產品是最好夥伴，安裝設定界面還有對應選項。
▲ 倚天中文安裝設定頁面，可看到 Tseng Labs 的 ET4000、Trident T8800 與 T8900 選項。（Source：insoler.com）
血統純正、根正苗紅：叱吒一時的 3dfx 可謂代表，有傲視業界的 Direct3D 與 OpenGL 驅動程式相容性、甚至可自定義完整的 3D API（微軟尚未發表 DirectX 前非常重要，3dfx Glide 是最好例證），但能否研發出具成本競爭優勢的產品，以爭取品牌電腦大廠支持，是決定生死的關鍵，3dfx 就是死在這裡，敗給 NVIDIA。
靠併購一路成長：ATi 策略很接近 NVIDIA，都採取「規模經濟」，企圖成為涵蓋所有市場的供應商，但 ATi 極度仰賴併購以快速取得產品與技術，先後收購 Kubota Graphics（得到開創性的 3D Rage）、Tseng Labs、Chromatic Research、Real3D 的一部分、ArtX（取得任天堂 GameCube Flipper 繪圖晶片，踏足遊戲機市場）、S3 分割出來的 FireGL 專業繪圖卡、Appian Graphics 的 HydraVision 多螢幕桌面管理軟體（從此 ATi 與之後 AMD 就成為多顯示器領導者）、生產電視調變器的 NxtWave、XGI 的 Macro Synergy、Trident、專注可攜式產品的 Bitboys 等等。
日資背景：Kubota Graphics 第一個字就是總部位於大阪，以重型建築設備和農耕機械而知名的「久保田」，讓 ATi 在 3D Rage（Mach64 264GT）取得重大商業成功。IBM 將其內建 Aptiva 多媒體家用個人電腦，使 3D Rage 成為史上第一個針對家用娛樂應用的 3D 晶片主機板的「Design Win」，1996 年 ATi 平均每季可賣出 100 萬顆 3D Rage，冥冥之中預言了 ATi（AMD）和 NVIDIA 並列繪圖晶片雙雄的結局。
當年 3dfx 競爭 SEGA Dreamcast 主機失敗，輸給 NEC 和 VideoLogic（講 PowerVR 可能比較易懂），除了 3dfx 申請股票上市，遞交營業資訊時，不小心外洩仍在保密階段的合作協議，「肥水不落外人田」極可能也是主因。
小型新創公司或從大公司分割：往往看起來好像很厲害，但做成實際產品又不是那麼回事，畫面慘不忍睹算是共同特色，能被併購已很幸運了。
不務正業：扣掉真正 3D 晶片先驅 Yamaha，剩下廠商真的很像來搞笑的。
▲ 這是 Alliance AT3D 的遊戲畫面，難怪有人說：「現代藝術愛好者」應該能享受這些「令人印象深刻的畫作」，也是測試早期 3D 繪圖晶片的樂趣與「醍醐味」。此處有更多遊戲圖片可參考。（Source：vintage3d.org）
第五題：GPU 這詞真是由 Nvidia 創造？現在這詞還有意義嗎？
好像對，也好像不對。
隨著 1999 年 8 月 31 日發表 GeForce 256（NV10），Nvidia 宣稱創造了「GPU」（Graphic Processing Unit）看起來好像非常偉大的專有名詞，定義為「整合 3D 轉換（Transform）、打光（Lighting）、三角設定（Triangle Setup）／裁切（Clipping） 與成像引擎（Rendering Engine），每秒能處理至少 1 千萬個多邊形的單晶片處理器」，蓄意突顯當時只有 Nvidia 支援 DirectX 7.0 硬體 Transform & Lighting（Hardware T&L）的行銷手法，刻意集中打擊產品發展與公司營運深陷絕境的 3dfx。
▲ 如果一時想不起來什麼是「幾何處理」，請複習一下 3D 繪圖管線概論。
但早在 Sony 1994 年推出第一代 PlayStation 家用主機時就使用此簡寫，描述幾何處理單元（Geometry Processing Unit）。針對專業繪圖工作站市場，3D Labs 1995 年推出配備幾何處理器單元的 Glint 晶片組，反觀 Nvidia 與 ATi 則專注當時市場較小但急速成長的遊戲社群。結果蓬勃發展的遊戲市場讓 Nvidia 和 ATi 享有壓倒性市場規模，並以為基礎，觸角延伸到專業繪圖，但 3DLabs 卻無法靠這塊地盤支撐研發投資，無以為繼，將整個市場拱手送給 Nvidia 和 ATi。
今天 GPU 應用非常廣泛多元，手機和汽車人工智慧推理、數位貨幣挖礦，高效能浮點運算等等，遠遠超過「繪圖」範疇，更不乏連輸出畫面都不行的運算專用晶片，也許重新命名為「平行處理應用加速器單元」（PPAAU，Parallel-Processing Application Accelerator Unit）會更貼切。
最具象徵性的 3D 群雄大亂鬥時期夢幻處理器：3dfx「Rampage」和「Sage」
靠著初代 Voodoo 與 Glide API 絕對優勢，3dfx 曾取得「85%」3D 顯卡市占，1998 年初 Voodoo 2 搭配 SLI 模式連接兩張卡，更是最豪華也最頂級的 3D 遊戲專用配備。
▲ 任何經歷過 1990 年代後期 3D 遊戲的老骨灰，絕對不會忘記當年如何朝思暮想 Voodoo 2 SLI。
但 Nvidia 也追得很緊。1997 年 4 月發表 2D / 3D 單晶片方案 Riva128，1998 年 3 月推出具 32 位元色深和雙材質處理單元的 RivaTNT，3dfx 則慢慢疲態畢露，直到 199 9年 3 月被 RivaTNT2 奪走戴在頭上多年的王冠，再也拿不回來。
說穿了，3dfx 硬體層面本就不太先進，諸如此類：
1996 年 10 月：初代 Voodoo 是雙晶片，且需要另一張獨立 2D 顯卡。
1997 年 8 月：3dfx 發表 Voodoo Rush，整合 Alliance ProMotion AT25 2D 顯示晶片跟 Voodoo 成為單一顯卡方案，卻引發嚴重的遊戲相容性問題。還好筆者沒買。
1998 年 3 月：Voodoo 2 是三晶片，成本更高，也需要另一張 2D 顯卡。比較糟糕的是，還沒有 32 位元色深、AGP 材質、24 位元 Z 緩衝區。
1998 年 6 月：3dfx 總算有 2D / 3D 單晶片方案 Voodoo「Banshee」，但只有一個材質處理單元，效能不如 Voodoo 2，也沒有 32 位元色深和一堆有的沒有的功能。
1999 年 3 月：Voodoo 3「Avenger」補回第二個材質處理單元，32 位元色深依舊付之闕如，和 Nvidia 差距越拉越開。
2000 年 6 月：VSA-100（Voodoo Scalable Architecture）追加第二個畫素處理單元與 32 位元色深，支援 1~4 顆多晶片組態，偏偏還是沒有硬體 T&L。180 奈米製程微縮版 VSA-101 永遠沒問世。
2000 年 12 月：Nvidia 收購多數 3dfx 資產。
3dfx 的傳奇難道就此結束？但歷史卻說「不」，因還有夢幻般末代逸品「Rampage」和「Sage」。
▲ 3dfx「Rampage」堪稱 1990 年代 3D 繪圖晶片大亂鬥時期的最佳結尾。
2018 年底，也是 3dfx 開發 Rampage 和 Sage 的 20 年後，《The Legacy of 3dfx》一書作者 Oscar Barea，測試手上 Spectre 1000 顯示卡（一顆 Rampage）工程樣品，讓若干舊傳說、疑問、誤解都獲得澄清，可說 3D 繪圖技術發展史，了結一場重大公案。結論就是：即便 3dfx 沒有倒閉破產，還是會被 Nvidia 活活打爆。連 GeForce 256 都打不過了，還奢望抗衡更新型 GeForce 2 和 GeForce 3？門都沒有。
這些往事，都默默消失於世界盡頭。但如外界盛傳，Sage 轉生 GeForce 4（NV25） 的 Vertex Shader、GeForce Fx（NV30）名稱擺明致敬 3dfx、Rampage 演化成 GeForce 6800（NV40）的 Pixel Shader 技術基礎，究竟 3dfx 有多少「基因」融入 Nvidia 產品，就只有 Nvidia 自己知道了。
3dfx 之所以短短四年就從天堂掉入深淵，有很多原因，技術和商業都有，反正筆者還是那句話，天底所有奇蹟與慘劇，都是「天時、地利、人和」，大概可歸類成以下幾點：
- 「天時」──遲遲無法推出有成本競爭力的單晶片產品：自微軟發表 DirectX 並逐漸成熟普及、刺激更多 3D 遊戲陸續登場，市場自然亟需低成本產品，Voodoo 這種昂貴附加卡根本是票房毒藥。但就算到生死存亡之秋，3dfx 依舊堅持所費不貲的多晶片架構，硬體規格也遠遠落後 Nvidia 和 ATi 等競爭對手的主流產品。當 Nvidia 和 ATi 單晶片產品陸續進駐品牌電腦大廠，就註定 3dfx 死期不遠。
坊間普遍有某種觀點，認為 3dfx 把自己綁死在 Glide API，所以無法有效應對 DirectX 和 OpenGL 等業界標準 3D API 開發的遊戲，恰好相反，3dfx 驅動程式很長時間一直都是業界相容性最佳者，3dfx 反而是軟體實力遠大於硬體的經典案例。那時好好花時間玩遊戲的，應該都不會懷疑 3dfx 驅動程式是否值得信任。筆者就是靠 Matrox Millennium 或 Mystique 搭配 Voodoo 當標準配備。
- 「地利」──對家用遊戲主機的怨念浪費太多資源：3dfx 先後爭取 SEGA Dreamcast 和微軟 Xbox 合作機會，為前者耗費一年多研發卻一無所獲，輸給日系背景的 PowerVR（坦白講，3dfx 一開始就在對手主場作戰，處於極度不利局面，當年還是學生的筆者不感覺有絲毫訝異），還與 SEGA 對簿公堂，為後者更花 1.86 億美元併購 GigaPixel，散盡最後家底，還敗給 NVIDIA。
我們可從日後 AMD 變相寡占 Sony PlayStation 和微軟 Xbox 的經驗，得到簡單結論：遊戲機利潤並不高，頂多是細水長流的現金母牛，不見得值得 3dfx 花這麼大力氣和代價爭搶。
▲ 實在很難想像 3dfx 可存活至今，且壟斷微軟 Xbox 和 Sony PlayStation 的畫面。
- 「人和」──想「油斷大敵」併購 STB 讓自家球員兼裁判：這才是壓死 3dfx 的最後一根稻草，本來想花 1.41 億美元搶走 NVIDIA 最大客戶，卻一舉得罪所有獨立板卡廠商，轉向支持 Nvidia 和 ATi，平白把客戶送給對方。
之前 Nvidia 原本沒有同時「服侍」大量客戶的經驗與技術支援能量，突然被 3dfx 這世紀大爛招逼到什麼都有了。
回到 Nvidia 和 ATi 群雄大亂鬥時成功突圍的 1990 年代末期，兩間公司有共同點：盡其所能擴大基本盤，但 3dfx 卻徹頭徹尾反其道而行，會如此快速敗亡，也不讓人意外。
追加題：AMD 有可能如法炮製 CPU 成功模式「挑戰」Nvidia「霸業」嗎？
既然都講到 Nvidia，筆者就來順便談談乍看有點沒頭沒腦的大哉問好了。其實這問題簡單一句話就能打發，但筆者左思右想，還是覺得這地方頗有多加解釋的必要。
一言以蔽之，AMD 的 CPU 和 GPU，「敗部復活之路」截然不同，前者是集中資源打造一系列 Zen 處理器微架構，花了很長時間發展統一 AMD 內部 SoC IP 區塊通用控制方式 Infinity Fabrics，才有本錢採用簡化晶粒種類的 Chiplet 策略，並藉由台積電先進製程，有點勝之不武取得對英特爾的優勢。
但 AMD 的 GPU，和 Nvidia 長期同為以台積電為主要代工夥伴，「製程」從來就不是決定兩邊勝負的關鍵因素（尤其 Nvidia 一直不乏搶先使用先進製程出事的前例，NV30 和 GF100 就很讓人印象深刻），2011~2015 年，兩間公司 GPU 同樣「黏」在台積電 28 奈米製程很久，從高效能運算、專業繪圖到遊戲，Nvidia 相對 AMD 的強勢點只有越來越大，就是最好證明。
原因很簡單，Nvidia 有辦法針對不同應用研發不同 GPU 微架構，讓運算和遊戲分而治之，更持之以恆耕耘生態系統（自從 2006 年到今天超過 15 年），建立幾乎滴水不漏的「CUDA 封鎖網」，造就數以百萬計開發社群，這可不是區區一句「驅動程式品質良好」就能一筆帶過的歷史軌跡。論研發支出、品牌形象、「與遊戲玩家的緊密度」和「可讓玩家感受到熱情」，AMD 從來看不見 Nvidia 的車尾燈。
▲ 2006 年至今發展超過 15 年的 CUDA 生態系統，一直是 Nvidia「霸業」的基礎，與台積電製程技術到底好不好一點關係都沒有。別說 AMD，連看起來傾盡全力發展 OneAPI 的英特爾恐怕都難有「挑戰」本錢。
講更白一點，AMD GPU 近況有點起色，主因不外乎「終於」可以雙軌化了，不必強迫運算導向的 GCN 微架構硬跑遊戲，然後師承自 CPU 的大型化快取記憶體，也似乎多少可抵銷 Nvidia 的祕密王牌：自從 NV40 後，被大量專利權保護的先進記憶體資料傳輸壓縮機制。過去這讓 AMD GPU 長期需要更豐沛的記憶體頻寬，性能才有機會對抗 Nvidia 。
不過就算如此，光看著超級電腦 Top500 採用 Nvidia GPU 的比例，比較 Nvidia DLSS（Deep Learning Super Sampling）和 AMD FSR（FidelityFX Super Resolution）對應遊戲數，就不難理解 Nvidia「霸業」有多難「挑戰」。
話說回來，消費性顯卡市場，拜 Nvidia 有點走火入魔之賜，AMD 倒明顯享有「能耗比」優勢，加上專業運算戰場，MI300 仰賴多晶片封裝，成為 EHP（Exascale Heterogenous Processor）首發，搞不好可稍微拉近一點與 Nvidia 的差距，或許是 AMD 唯一勉強能如法炮製 CPU 成功模式的地方。
（首圖來源：shutterstock）