March 15, 2024

评选英伟达史上五款最佳GPU

自1993年成立起,英伟达凭借其高品质的产品让许多竞争对手退出了市场。作为顶尖显卡的生产者,英伟达在推动深度学习和人工智能硬件发展方面发挥了重要作用。1999年,英伟达推出GeForce品牌,在这以后,诞生了很多经典的显卡,它们在和主要对手AMD竞争中,逐渐占据了市场主流。以下是我们综合考量后,认为的英伟达历史上最优秀的五款游戏显卡,排名从低至高。当然还是那句话,每个人心目中都有自己的最佳,排名并不唯一。

第五名:GeForce RTX 3060 — 中流砥柱

2020年面世的RTX 30系列不仅架构更为完善,光线追踪和张量核心也有所改进,基础性能也得到了大幅提升,甚至原始定价也非常吸引人。但现实情况却是,当时的零售价格远高于预期,当时市场上的任何显卡都是这种情况。

英伟达在接下来的几个月里继续扩充该系列,逐步填补性能层级的空缺。中端市场尤其关键,因为先前的RTX 20系列中的RTX 2060和2060 Super并没有成为GTX 1060的完美继承者。考虑到2021年芯片短缺,市场上一卡难求,英伟达似乎没有太大压力去推出新的GPU,但RTX 3060的问世却出乎所有人的意料。

英伟达在中端产品的表现并非总能达到最佳,但RTX 3060却是个亮眼的例外。它的性能相较于RTX 2060有了显著提升,最引人注目的是其拥有的显存翻倍至12GB。这甚至超过了标准版RTX 3080的10GB内存(另外还有一个12GB版本的3080)。这种代际间的巨大进步对英伟达来说是相当显著的一步。RTX 3060凭借其出色的性能和相对合理的价格成为了英伟达历史上最出色的中端GPU之一。

第四名:GeForce GTX 680 — 转折点

在英伟达的历史上,犯下严重错误是极为罕见的,但Fermi架构无疑是其一次重大失误。Fermi架构最初在2010年中的GTX 480中引入,但是并未达到英伟达的期待,仅相比200系列提供了有限的性能提升,却消耗了大量的电力。问题如此严重,以至于英伟达不得不在2010年底之前急忙推出了Fermi的改进版和GTX 500系列,幸运的是,这次改进带来了更高的效能。

毫无疑问,Fermi的问题迫使英伟达进行了自我反省,并重新审视其传统的策略。在整个2000年代,英伟达在节点技术上一直落后于Radeon(先是ATI的,后来被AMD收购)。尽管新节点技术提高了效率、性能和集成度,但成本昂贵,并且初期良率不高。所以一直到2000年代中期,英伟达主要采取在老节点上制造GPU的策略,这通常足以让GeForce处于领先地位。

Fermi的经历对英伟达来说是一次深刻的教训,促使公司决定在2012年初与AMD一同进入28nm节点。Kepler,作为英伟达首个28nm GPU,与Fermi及之前的架构完全不一样。它采用了最新工艺,尽管芯片尺寸相对较小,仅约300mm²,但它提供了出色的效率。到了2012年,英伟达与AMD之间旗舰产品的竞争呈现出了全新的格局。

尽管AMD率先推出了HD 7970,但英伟达在三个月后以其Kepler架构驱动的GTX 680作出了回应。GTX 680不仅速度超过了7970,更在效率和体积上取得了优势,而这正是AMD在HD 4000和5000系列GPU中所擅长的领域。虽然英伟达在这些方面的领先优势不大,但在所有这三个方面都能领先实属罕见,甚至可以说是前所未有的。

随着HD 7970 GHz版的推出以及AMD驱动性能的提升,英伟达的优势并没有保持多久,但在功耗效率和芯片面积效率上仍保持着优势。Kepler架构继续给AMD带来挑战,其第二版推动了GTX 700系列的发布,并迫使AMD推出了发热量大且耗电的Radeon R9 290X。确实,R9 290X超过了GTX 780,但它过于类似于Fermi,而GTX 780 Ti还是重新夺回了王冠。

尽管时至今日,GTX 680或许已经被淡忘,但它绝对值得被铭记。通过借鉴AMD的策略,英伟达在令人失望的Fermi架构基础上实现了突破性的改进。这是英伟达在经历了Fermi架构的挑战后的重要转折,其与AMD在2012年的28nm工艺竞争中取得了成功。GTX 680不仅在性能上超越了AMD的HD 7970,还在效能和尺寸上展现了优势,也正是在这一时刻起,英伟达慢慢和AMD拉开了差距。

第三名:GeForce GTX 980 — 拉开差距

自21世纪初,Nvidia与AMD/ATI之间的竞争日渐激烈,GeForce和Radeon系列在每一代产品中都很胶着。虽然大多数时候Nvidia占据上风,但ATI(后来的AMD)通常紧随其后;唯一一次全面胜利是ATI的Radeon 9700 Pro彻底击溃了Nvidia的GeForce 4 Ti 4600时。

到了2010年代中期,Nvidia迎来了转机。全球的半导体制造厂,包括台积电在超越28nm节点上遭遇了一些瓶颈,这意味着Nvidia可以安心沿用其成熟策略,在老的节点上制造GPU,而不必担心AMD使用全新节点进行反击。此外,由于当时的AMD由于和Intel在CPU的领域竞争时面临一些财务危机,无力与财力雄厚的Nvidia抗衡。

这两大因素的同时出现,为Nvidia创造了一个超越并拉开差距的机遇。Nvidia已经通过其Kepler架构以及GTX 600和700系列取得了骄人的成绩,但用于GTX 900系列(包括GTX 750 Ti)的全新Maxwell架构则开创了新篇章。它成功地从现有的28nm节点中榨取了更多的性能、功耗效率和集成度。

GTX 980旗舰显卡在性能、效率和尺寸上远超AMD的R9 290X以及Nvidia自身的上一代GTX 780 Ti。不同于GTX 680,GTX 980在这些方面的领先幅度非常大。与290X相比,980的效率几乎提高了一倍,性能提升了约15%,芯片面积减少了近40mm²。与780 Ti相比,980的效率提高了近40%,速度快了约10%,芯片面积减少了超过160mm²。

2015年,AMD的应战方案是将Radeon 200系列更新为Radeon 300系列,覆盖从低端到中高端,然后准备用全新的Fury系列占据高端市场。然而,Nvidia早已备好了更强大的Maxwell GPU,准备切断AMD对R9 Fury X的所有希望,GTX 980 Ti正是为此而生。结果就是配备6GB内存的980 Ti 在高端市场击败了装备4GB内存的Fury X。

这场胜利对Nvidia来说意义重大,GTX 900系列永久性地改变了游戏显卡的竞争格局。直到2020年的RX 6900 XT发布之前,Fury X都是AMD最后一款具有竞争力的旗舰产品,这也让AMD停止了每一代都推出旗舰产品的策略。Maxwell架构对Radeon的打击让其多年难以恢复。

第二名:GeForce 8800 GTX — 当代显卡的奠基者

现在回头看,21世纪初可以说是现代显卡的诞生点,彼时Nvidia和ATI都在关键技术领域取得了重大进展。Nvidia的GeForce 256首次引入了硬件加速变换与光照效果,而ATI的Radeon 9700 Pro则向世人展示了GPU可以集成更多计算硬件。2002年英伟达因 ATI 9700 Pro的冲击,遭受了重大挫败,Nvidia深刻吸取教训,开始致力于生产更大、更强大的GPU。

到了2006年末,Nvidia和ATI均生产出了面积约300mm²的GPU,但Nvidia的Tesla架构搭载的旗舰G80芯片面积近乎500mm²,这在当时绝对是前所未有的壮举,而在今天,这已成为旗舰GPU的标准尺寸。

Tesla架构于2006年末随GeForce 8800 GTX首发,并对AMD造成了极大冲击,这与四年前Radeon 9700 Pro对Nvidia的打击不相上下。在8800 GTX和ATI的旗舰Radeon X1950 XTX之间,尺寸成了决定性的差异,后者的芯片面积几乎小了150mm²。8800 GTX不仅运行速度极快,它也相当耗电,8800 GTX的出现,让当时GPU的TDP的标准达到了150w以上。

虽然ATI是大型GPU(BFGPU)的发明者,但它未能跟上8800 GTX的步伐。HD 2000系列最大的芯片面积仅达420mm²,难以与G80芯片及Tesla架构相媲美。这导致ATI随后改变了策略,开始专注于制造体积更小、效率更高、性能密度更大的GPU。HD 3000系列的旗舰产品HD 3870出人意料地小,不到200mm²,HD 4000和5000系列也延续了这种小型化的设计理念。

虽然近年来,英伟达通过定期、持续推出更强大的GPU来巩固其市场领导地位,提醒AMD谁才是行业老大。不过当年的Nvidia并非如此。Tesla架构表现出色,这也使得Nvidia在GeForce GTX 9000系列中再次采用它,但是实际上只是GeForce 8000系列的一个挤牙膏版本。诚然,9800 GTX的价格几乎只有8800 GTX的一半,但这仍未能让它脱颖而出。

尽管8800 GTX现在看来已属于上一代技术,但它在其他方面却展现了现代GPU的特征。它保持了与当今高端GPU一致的芯片尺寸,采用了带有铝制散热片的冷却方案,并配置了两个6针电源连接器。虽然它最多仅支持到DirectX 10,几乎玩不了现在的游戏,但在其他方面,它无疑是一款现代感十足的GPU。

第一名:GeForce GTX 1080 Ti — 迫使AMD放弃高端市场

GTX 10系列的推出,虽然只是工艺的一次简单缩减,却丝毫未削弱其强大的性能。2016年的旗舰产品GTX 1080让GTX 980相较于GTX 700系列的进步显得小巫见大巫。与前代旗舰980 Ti相比,1080的速度提升了约30%,效能几乎翻倍,体积也几乎减少了一半。显然,28nm工艺节点限制了Maxwell架构的潜力,而16nm工艺的Pascal架构完美解决了这一问题。

正如2014年那样,AMD在面对GTX 1080和1070的挑战时,并没有准备好新的旗舰产品,而是选择依赖于老款的R9 Fury X、R9 Fury及紧凑型R9 Nano。AMD随后推出了针对中低端市场的RX 400系列,以RX 480作为该系列的开篇之作。虽然RX 480本身性能出色,但Nvidia的竞品GTX 1060也展现了同等的高效能。不过通过驱动更新和RX 480额外的2GB显存,AMD成功保持了在中端GPU市场的竞争力,这一市场逐渐成为了公司的核心业务。

借助GTX 1080,Nvidia不仅在2016年赢得了胜利,而且在2017年AMD推出RX Vega旗舰GPU时依然占据优势。AMD勉强能够匹敌1080和1070的性能,但在效能方面则大为逊色。而Nvidia预见到AMD的动作,提前三个月推出了更大型的Pascal GPU——GTX 1080 Ti。尽管Fury X在某种程度上能与980 Ti匹敌,但Vega 64却无法与1080 Ti相提并论。

今天,GTX 10系列因其卓越的性能、高效能和合理的定价而被玩家怀念。它堪称Nvidia最后一次伟大的显卡系列,因为后续的RTX 20、30、40系列都未能复制10系列的成功。Nvidia不仅推出了价值700美元的旗舰产品GTX 1080,还有性价比极高的GTX 1050,在当时均表现优异。GTX 10系列的时代无疑是PC游戏玩家的黄金时期。

提名:GeForce RTX 4090

4090无疑是当前游戏性能最强的GPU,领先优势显著。AMD的竞品RX 7900 XTX虽然在基础性能上差距并不大,但4090在光线追踪方面大幅领先,其DLSS功能也明显优于FSR。虽然4090的性能优势并没有达到1080 Ti那种压倒性的地步,但它仍然处于独一档。

然而,4090的两大缺点实在难以被忽略。4090的整体功耗远超400瓦,且采用了备受争议的12VHPWR连接器——已有多起自燃事故。4090还象征着过去五年PC游戏成本的剧增。其超过1万元(1,600美元)的建议零售价相当于一套配备齐全的游戏电脑的价格。

尽管RTX 4090在许多方面都十分出色,但它无法成为Nvidia有史以来最伟大的GPU之一。它未能像其前辈们那样优势明显,让人稍觉遗憾。如果它没有那易于熔化的连接器,且价格在1,000美元左右,它完全有潜力成为下一个GTX 1080 Ti。我们期待新的50系列会不会带来惊喜。

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