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。

圖為微驅科技總經理吳金榮。業者提供
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