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英伟达20多年历程中,排名前五的GPU

作者:tomshardware 时间:2023-12-13 来源:半导体产业纵横 收藏

最好的游戏 GPU 来自绿色团队。

本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/202312/453863.htm

英伟达成立于 1993 年,很少有失败的经历。它迫使许多竞争对手破产并退出市场,这在很大程度上要归功于高质量的产品。它生产许多最好的显卡,并且一直是支持深度学习和人工智能的硬件的主要推动者。尽管如此,它仍然存在一些缺点,例如为其最新卡提供动力的高价 RTX40 系列 GPU,以及一些值得怀疑的功能(例如帧生成)。

回顾英伟达令人兴奋的过去,自 GeForce 品牌成立 24 年来,英伟达制造了如此之多的优秀 GPU,其中大多数能够与 AMD 的最佳 GPU 正面交锋。我们认为,以下是英伟达有史以来最好的五款游戏 GPU,从下到上,并考虑了单个卡和整个系列。

第五名:GeForce RTX 3060(12GB)

从纸面上看,RTX 30 系列在 2020 年听起来相当不错。它采用了更充实的架构,改进了光线追踪和张量核心,提供了更多的原始性能,甚至恢复了有吸引力的定价结构。实际上,零售定价远未达到应有的水平。就这一点而言,很难找到接近建议零售价的 RTX 30 GPU。

尽管如此,在 2020 年底推出 30 系列之后的几个月里,英伟达继续在产品阵容中添加新型号,不断提升性能。中端尤为重要,因为之前的 RTX 20 系列及其 RTX 2060 和 2060Super 并不是 GTX1060 的令人惊叹的后续产品。考虑到任何人都会在 2021 年购买带有脉冲的 GPU,英伟达并没有真正做到这一点。英伟达真的不需要在新 GPU 上花太多精力,但它的 RTX 3060 让所有人都大吃一惊。

Nvidia 并不总是固定其中端产品,但在 RTX 3060 是一个很好的例外。它在性能上比 RTX 2060 有了显著提升,最引人注目的是 VRAM 增加了一倍,达到 12GB。这甚至比 10GB 的常规 RTX 3080 还要多(尽管有 3080 12GB 并没有真正可用)。对于英伟达来说,如此大的改进是相当了不起的。(我们还应该注意,我们在本次讨论中不包括 gimped RTX 3060 8GB。)

更值得注意的是,AMD 的中端卡竞争产品通常非常强大。RX6600 和 6600XT 拥有不错的马力,但只有 8GB 的显存,不得不依靠较差的 FSR1.0 升级而不是 DLSS。AMD 与其他 30 系列的显卡竞争相当激烈,而且通常具有 VRAM 容量优势,但 Navi23 显卡是例外。

当然,GPU 短缺是一个问题,RTX 3060 也未能幸免。即使是 Nvidia 第一次「自主」尝试锁定以太坊采矿。最终,短缺问题在 2022 年得到缓解,这使得 3060 成为最实惠的 GPU 之一。3060 从未完全达到 329 美元的建议零售价,而 6600 和 6600XT 都跌破了 300 美元。此外,FSR2.0 提供了质量和性能改进,使其与 DLSS 相比更具竞争力,从而进一步削弱了 3060 的优势。

尽管如此,RTX 3060 仍然是英伟达有史以来最好的中端 GPU 之一。除了价格和可用性问题之外,这是一张出色的显卡,无疑可以与 AMD 竞争。它在 30 系列的其余产品中也是独一无二的,遗憾的是 RTX4060 放弃了大部分进步。

第四名:GeForce GTX 680

英伟达很少犯严重的错误,但其中最严重的错误之一就是 Fermi 架构。Fermi 于 2010 年中期首次出现在 GTX 480 中,但它并不是英伟达所需要的,因为它仅比 200 系列提供适度的性能提升,同时消耗大量电量。情况如此糟糕,以至于 Nvidia 在 2010 年底之前匆忙推出了 Fermi 的第二个版本和 GTX500 系列,值得庆幸的是,这带来了更高效的产品。

Fermi 无疑让英伟达进行了一些反省,该公司重新思考了其传统策略。在 2000 年代的大部分时间里,英伟达在节点方面落后于 Radeon(首先由 ATI 拥有,然后由 AMD 拥有)。虽然较新的节点提供了更好的效率、性能和密度,但它们的使用成本也更高,而且经常会出现「初期的痛苦」。到 2000 年代中期,英伟达的主要策略是在较旧的节点上制造大型 GPU,这通常足以将 GeForce 置于首位。

Fermi 的经历对英伟达造成了巨大的创伤,以至于该公司决定在 2012 年初与 AMD 一起进入 28nm 节点。Kepler 是英伟达的首款 28nm GPU,它是一种与 Fermi 和之前的英伟达架构不同的芯片。它采用了最新的工艺,最大版本相对精简,不到 300mm2,并且效率很高。2012 年,英伟达和 AMD 旗舰产品之间的竞争将截然不同。

尽管 AMD 凭借 HD 7970 打响了第一枪,但英伟达在三个月后凭借 Kepler 驱动的 GTX 680 发起反击。680 不仅比 7970 更快,而且效率更高、体积更小,这正是 AMD HD 4000 和 5000 系列 GPU 的擅长领域。诚然,英伟达在这些指标上仅以微弱优势领先,但英伟达在这三个指标上都领先的情况很少见,甚至可能是史无前例的。

随着 HD 7970GHz 版本和性能更好的 AMD 驱动程序的到来,英伟达并没有长时间保持性能桂冠,但英伟达在功率效率和面积效率方面仍然保持着优势。Kepler 继续给 AMD 带来麻烦,因为第二次修订版为 GTX700 系列提供动力,并迫使推出非常热门且耗电的 RadeonR9290X。诚然,R9290X 确实击败了 GTX780,但它非常像 Femi,无论如何,GTX780Ti 夺回了桂冠。

第三名:GeForce GTX 980

从 2000 年代初现代英伟达与 AMD/ATI 竞争的出现到 2010 年代初,GeForce 和 Radeon 都在一代又一代地交锋。当然,大部分时间是英伟达赢得了王位,但通常 ATI(以及后来的 AMD)也紧随其后;唯一一次,一方被完全击败的情况实际上是 ATI 的 Radeon 9700 Pro 击败了英伟达的 GeForce 4 Ti 4600。然而,Nvidia 有几次非常接近于复制这种场景。

到 2010 年代中期,英伟达的前景一定是好的。世界各地的半导体代工厂在超越 28 纳米节点时都遇到了严重问题,其中包括英伟达和 AMD 的 GPU 制造合作伙伴台积电 (TSMC)。这意味着,英伟达可以适应其在旧节点上制造大型 GPU 的旧策略,而不必担心 AMD 用全新节点进行反击。此外,由于 AMD 面临破产的风险,它实际上没有资源与财力雄厚的英伟达竞争。

这两个因素同时发生,造就了一场完美的风暴。英伟达在 GTX 600 和 700 系列的 Kepler 架构方面已经做了非常值得尊敬的工作,但 GTX 900 系列(和 GTX 750Ti)的全新 Maxwell 架构却是另一回事。它从老化的 28 纳米节点中挤出了更多的性能、功效和密度。

旗舰 GTX 980 击败了 AMD 的 R9 290X 和英伟达自己的上一代 GTX 780Ti。GTX980 更快、更高效、更小,但与 680 不同,980 在这些方面绝对领先。980 的效率几乎是 290X 的两倍,性能提高了约 15% 左右,并且芯片面积减少了近 40mm2。与 780Ti 相比,980 的效率提高了近 40%,速度提高了约 10%,并且芯片尺寸缩小了 160mm2 以上。

这虽然不是在 Radeon 9700Pro 水平上的胜利,但仍然是巨大的胜利。这基本上与 AMD 对英伟达的 HD 5870 所做的事情是一样的。只不过,AMD 没有用糟糕的 GPU 来回应 Nvidia,而是没有什么可以反击的。AMD 在 2014 年所能做的就是紧紧抓住其老化的 Radeon200 系列。

2015 年,AMD 再次竭尽全力参与竞争,但仅限于高端领域。它决定从低端到中高端将 Radeon 200 系列更新为 Radeon 300 系列,然后在高端使用其全新的 Fury 系列。然而,英伟达拥有更大的 Maxwell GPU,随时准备击败 AMD 满怀希望的 R9 Fury X,而 GTX 980 Ti 正是做到了这一点。凭借 6GB 内存,980Ti 成为了比配备 4GB 内存的 FuryX 更明显的选择(否则这实际上是一张不错的卡)。

尽管英伟达取得了巨大的胜利,GTX900 系列却永久地改变了游戏显卡的格局。Fury X 是 AMD 最后一款有竞争力的旗舰产品,直到 2020 年 RX6900 XT 推出,这很大程度上是因为 AMD 停止了每一代产品的生产。AMD 又重新开始定期生产旗舰 GPU,但 Maxwell 确实对 Radeon 造成了重创,并且多年来都没有恢复过来。

第二名:GeForce 8800 GTX

2000 年代初期,随着英伟达和 ATI 在关键领域取得进展,现代显卡出现了。英伟达的 GeForce 256 引入了硬件加速变换和照明视觉效果,而 ATI 的 Radeon 9700 Pro 则表明 GPU 应该包含更多的计算硬件,并且可能非常大。当 2002 年英伟达在 9700 Pro 上遭受重大损失时,它真的把这个教训铭记在心,并开始制造更大更好的 GPU。

尽管 ATI 已经开始了军备竞赛,但英伟达却铁了心要赢得这场比赛。到 2006 年底,英伟达和 ATI 都制造了尺寸达到 300mm2 左右的 GPU,但英伟达的 Tesla 架构在旗舰 G80 芯片上尺寸达到了近 500mm2。如今,这对于旗舰 GPU 来说是相当典型的尺寸,但在当时这确实是前所未见的。

特斯拉于 2006 年底推出了 GeForce 8800 GTX,它给 AMD 带来的打击与四年前 Radeon 9700 Pro 对英伟达造成的打击不相上下。尺寸是 8800 GTX 和 ATI 旗舰产品 Radeon X1950 XTX 之间的决定性因素,后者小了近 150mm2。8800 GTX 速度超快,而且在当时非常耗电。

虽然 ATI 是 BFGPU 的发明者,但它无法跟上 8800 GTX 的步伐。HD 2000 系列的尺寸只有 420mm2,无法赶上 G80 芯片和特斯拉架构。相反,ATI 改变了策略,开始专注于制造更小、更高效、性能密度更高的 GPU。HD3000 系列旗舰产品 HD3870 出奇地小,仅不到 200mm2,后续的 HD 4000 和 5000 系列也将采用类似的小芯片尺寸。

最近,英伟达倾向于在强大的 GPU 之后推出更强大的 GPU,以提醒 AMD 谁是老大,但当时英伟达还不是这样。特斯拉架构非常出色,以至于英伟达决定在 GeForce GTX 9000 系列中再次使用它,该系列与 GeForce 8000 系列基本相同,但性能略有提升。诚然,9800 GTX 的价格几乎是 8800 GTX 的一半,但它仍然是一个无聊的 GPU。

尽管 8800 GTX 现在已经相当老旧了,但它在其他方面的现代化程度却令人瞩目。它的芯片尺寸与当今的高端 GPU 一致,使用带有铝翅片的冷却器,并且有两个 6 针电源连接器。它最多只支持 DirectX 10,这并没有真正发挥作用,因此它不能真正用于现代游戏,但除此之外它非常容易被视为现代 GPU。

第一名:GeForce GTX 1080 Ti

英伟达凭借 28 纳米 GPU:GTX 600、700 和 900 系列取得了令人难以置信的成绩。他们都成功击败了 AMD 的竞争卡,而且每一次的胜利都比上一次更大。在 Fury X 之后,AMD 基本上不再生产旗舰 GPU,这使得英伟达成为下一代高端 GPU 的独家制造商。

讽刺的是,AMD 却在台积电全新 16 纳米节点准备量产时认输了。AMD 无力在台积电生产显卡,而是依赖其老 CPU 制造合作伙伴 GlobalFoundries,该公司已获得三星 14 纳米技术的授权。但不要混淆,台积电的 16nm 绝对是更好的节点。

就英伟达而言,GTX900 系列已经拥有出色的架构,因此决定从 28nm 转向 16nm。通过选择台积电的 16nm,英伟达在很长一段时间以来首次在工艺节点上领先于 AMD,而且是大幅领先。16nm Pascal 架构在很多方面只是 Maxwell 的缩小版,它引入的少数新功能主要是针对 VR 的,而 VR 并没有像 Nvidia(和 AMD)预期的那样起飞。

GTX 1080 作为 2016 年的旗舰 GPU,使得 GTX 980 相对于 GTX 700 系列的改进显得很小。与之前的旗舰产品 980 Ti 相比,1080 的速度大约提高了 30%,效率提高了近两倍,尺寸也缩小了近一半。Maxwell 显然受到 28nm 节点的阻碍,而 Pascal 的 16nm 缩小解决了这个问题。

与 2014 年一样,AMD 没有准备好迎接 GTX 1080 和 1070 的新旗舰,而是依靠旧版 R9 FuryX 和常规 R9 Fury,以及紧凑型 R9Nano。相反,AMD 推出了低端到中端的 RX 400 系列,该系列由 RX 480 开始。虽然它本身就是一张不错的卡,但英伟达的竞争对手 GTX1060 也相当不错,具有与 1080 相同的出色效率。驱动程序更新和 480 的 2GB 额外 VRAM 帮助 AMD 在中端 GPU 领域保持竞争力,这成为了该公司此时的支柱。

凭借 GTX1080,英伟达不仅在 2016 年获胜,还在 2017 年 AMD 的 RXVega 旗舰 GPU 终于问世。AMD 在性能上只能勉强与 1080 和 1070 匹敌,但在效率上却大幅落后。当然,英伟达凭借更大的 PascalGPUGTX1080Ti 抢先了 AMD,并提前了三个月。FuryX 至少可以声称大部分与 980Ti 持平,但 Vega64 甚至无法触及 1080Ti。

如今,GTX10 系列因其出色的性能、效率和定价而被人们所铭记。它可以说是英伟达最后一个伟大的显卡系列,因为 RTX 20、30 或 40 系列都没有真正复制 10 系列广泛而多样化的产品堆栈。英伟达有时间不仅推出了 GTX1080 等 700 美元的旗舰产品,还推出了 100 美元的 GTX1050,这在当时已经相当不错了。GTX10 系列在很多方面都恰逢 PC 游戏玩家的最佳时代之一。

荣誉奖:GeForce RTX 4090

RTX 4090 显然没有出现在这个列表中,并且幕后有很多关于是否包含它的讨论。它绝对是一个快速的 GPU,背后有强大的硬件,但它也非常复杂。我们最终决定,它应该获得荣誉奖来结束这一切。它是最好的 GPU,也是最差的 GPU。

4090 与很久以前的 980 Ti 和 1080 Ti 没有什么不同,因为它是目前最快的游戏 GPU,并且遥遥领先。AMD 的竞争对手 RX 7900XTX 在原始马力方面并没有落后太多,但 4090 在光线追踪方面取得了巨大的领先优势,而且 DLSS 比 FSR 好一点。尽管 4090 的性能领先距离我们在 1080Ti 上看到的井喷还很远,但它仍然处于同类产品中。

这一切都被 4090 的两个非常难以忽视的负面属性所抵消。4090 的整体电源状况充其量也令人不快,4090 的功耗远远超过 400 瓦,并且使用有问题的 12VHPWR 连接器。尽管电源插头现已停产并已进行了修改,但这对于重新设计之前制造的许多 4090 卡来说并没有任何改变。仅此一点,4090 就可能被称为一场灾难。

4090 也象征着过去五年里 PC 游戏的价格有多高。它的建议零售价为 1600 美元,价格相当于一台带有一些不错的游戏硬件的 PC 机。当然,4090 只是在定价方面领先于 3090,但 3090 最初的设想更多的是作为一个泰坦级的豪华 GPU。RTX 3080 的性能仅次于 RTX 3090;RTX 4080 比 RTX 4090 慢得多。

当 4090 如此昂贵时,很难说 4090 是 980 Ti 和 1080 Ti 的直接继承者。980 Ti 和 1080 Ti 因其相对性能的便宜而受到称赞,前者上市时售价为 649 美元,后者上市时售价为 699 美元。如今,您甚至找不到 4090,其建议零售价已高达 1,599 美元,最便宜的设备往往要花费 2,000 美元或更多。

很明显,RTX4090 虽然在很多方面都很出色,但不可能成为英伟达有史以来最伟大的 GPU 之一。如果它没有容易熔化的连接器并且售价甚至为 1,000 美元,那么它可能会成为下一个 GTX1080Ti。相反,我们仍在等待新的冠军。



关键词:游戏GPU

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