陨落的明星——3dfx

   2021年,随便找一个对电脑硬件稍有涉猎的人,问他“最知名的显卡厂商是谁?”他的回答肯定是“AMDNVIDIA”,但放在上世纪末,情况可就完全大相径庭了。上世纪90年代涉及图形硬件的可不止这两家(当年AMD还未收购ATi),而是还有帝盟Diamond)、PowerVRMatrox迈创)等厂商,当年的GPU(严格来说当年还没有“GPU”这一概念)市场是名副其实的“多足鼎立”,而我们今天故事的主角——3dfx,也在这段波澜壮阔的商场史诗中,留下了属于自己最辉煌,也是最惨重的一笔。
  时间回到1994年8月,Ross SmithGary TarolliScott Sellers三人合伙创立了3dfx Interactive,作为Silicon Graphics的前员工,这三个人已经积累了深厚的工作经验,图形技术也自然是不在话下。以当年的角度来看,3D加速卡市场是一片光明,id Software所开发的FPS大作Doom正好就是93年发售的,而要想畅玩一款FPS游戏,有一块好的3D加速卡是很有必要的。作为一家年轻的公司,3dfx在创立的第二年就公布了自己的第一款产品——Voodoo Graphics。这块3D加速卡上应用了点采样、深度缓冲、多重缓冲、Alpha合成、子像素渲染以及抗锯齿等技术,但这不足以说明3dfx的野心之大,他们还提出了独家的Glide API,试图和OpenGL以及微软的D3D分庭抗礼(Glide基于OpenGL),Glide API只支持Voodoo加速卡,可以说是为Voodoo量身打造的,于是,在不同的技术加持之下,1996年10月Voodoo Graphics正式发售了。当时EDO DRAM(扩展数据输出记忆体,笔者注)的成本显著下跌,而3D加速卡市场的竞争者又不多,3dfx仗着自己有技术有优势,给自家产品定下了高价,而当时的玩家不得不为了3dfx的技术买账。虽说3dfx这一下颇有趁火打劫的味道,但产品本身确实过硬,可以说是吊打同时期Inteli740,而同是友商的NVIDIA之前虽在NV1、NV2上一败糊涂,但在RIVA 128上老黄(黄仁勋)找到了微软这个大靠山,靠着“支持D3D API”这一点,RIVA 128在价格上取得了优势,和3dfx互有高低,但这只是3dfx故事的开始。
  前面我们讲到RIVA 128帮助NVIDIA从泥潭中走出,但实际上RIVA 128已经是97年的产品了,那么3dfx作为NVIDIA的竞争对手,是不是也该在97年拿出新的东西呢?好吧,3dfx的确拿出了新东西,只不过并不是那么如人意,他们推出了Voodoo Rush,这是一款2D+3D的图形解决方案,在那个年代,3D加速卡真的就只是“3D”加速,必须要搭配2D卡使用,所以3dfx想出了“在自家的3D卡上面加一个2D芯片,这样这个旧产品就有了卖点”,堪称“健达奇趣蛋”了,很遗憾,这块2D芯片并不是3dfx亲自操刀,而是Alliance生产的AT3D,且这个芯片口碑极差,在不稳定的兼容性和极差的2D性能之下,Voodoo Rush的成绩并不让人满意,可以说是2D不行,3D稀碎(3D性能理论上和Voodoo Graphics一致,但由于内存带宽共享,导致2D拖垮了3D性能),最终,Rush这个倒霉蛋成了3dfx历史上的第一个“重大失败”,一年不到就停产了。
  Voodoo Rush给如日中天的3dfx来了当头一棒,但这并不代表3dfx在97年就干了这么一件错事,1997年3dfx正式在纳斯达克挂牌上市,依照条例他们需要出示企业的相关资历材料才能上市,于是3dfx就把自己的许多机密资料都如数上交了,这其中就有他们和彼时游戏巨擘之一的SEGA(下称世嘉)的秘密企划书,这样的行为无疑是等于出卖商业机密,而这份企划就正是协助开发代号为"Black Belt"(黑带)的Dreamcast家用游戏机,3dfx本有机会独揽这一份大单子,但3dfx并不知道世嘉其实准备了一个Plan B,那就是让PowerVR和3dfx都去开发Dreamcast的图形方案,然后再对比选出更好的方案,但这一切都是偷偷瞒着两家公司做的,3dfx只能惊讶地看着煮熟的鸭子就这么飞到了PowerVR手上,然而3dfx也无疑是把世嘉坑了,因为3dfx的方案本来更好,但出了这么一档横祸,世嘉只能转投PowerVR,也是给自己后来的败北敲响了丧钟(详情可以参阅笔者的另一篇文章世嘉——光明磊落的失败者)。伴随着这一噩耗,3dfx的股价大跌,但他们并未放弃打翻身仗的机会。
  转眼到了98年,作为彼时最受高端市场青睐的厂商,3dfx不负众望,为大家带来了下一产品——Voodoo 2 。Voodoo 2和它的前任Voodoo Graphics相比,架构并没有显著改变,但它又多了一个纹理单元,且制程做到了350nm。吸取前代教训的3dfx暂时放弃了做2D+3D的整合方案,重归老本行做最纯正的3D加速卡,事实证明他们的选择是正确的,Voodoo 2上市之后震惊了业界。在当时,无论是ATi的Rage Pro还是NVIDIA的RIVA 128都只是单芯片,而Voodoo 2凭借自己独特的多芯片独领风骚,虽然它也有最大只支持800x600分辨率以及16位3D色彩渲染会有不正常抖动的小毛病,但瑕不掩瑜,没有哪一家厂商能有它那般“丝滑”的帧率。Voodoo 2很快就成了广大玩家心目中的“神卡”,加上3dfx独家的SLIScan-Line Interleave,NVIDIA SLI技术前身,之后会有补充说明)技术加持,双卡SLI没有什么游戏是渲染不了的,3dfx靠着这一壮举重回神坛,而这一情形也让远在敌营的皮衣男大将下定决心要和3dfx拼到底,他就是一代神人,黄仁勋。
  1998年10月,NVIDIA正式发布代号为"NV4"的RIVA 128 TNT。"Twin Texel",即一次处理两个并行像素,但TNT也是炸药的意思,黄仁勋就想用这三硝基甲苯炸死3dfx。按照黄仁勋的预计,TNT可以达到Voodoo 2两倍的性能,但最后设想的250nm制程并不完善,迫使成品依旧是350nm,这使得频率大打折扣,最后反而频率还略逊于Voodoo 2,但好在NVIDIA胜在API支持多,不仅支持D3D还支持OpenGL;此外NVIDIA和制造商关系很好,加上TNT本身实力也过硬,更多的制造商加入了NVIDIA阵营,为NVIDIA后来崛起打下了良好基础。  
  98年对于3dfx来说是至关重要的一年,年头他们发布了Voodoo 2,到了6月他们又按捺不住骨子里想征服2D+3D解决方案的心了,他们发布了自家第二款整合了2D功能的3D卡——Voodoo Banshee。"Banshee"的意思是“女妖”,给这个高度整合的方案带来了一丝高深莫测、不可捉摸的感觉。依靠着高度整合,Banshee的售价也减下来了,这似乎是3dfx亲民的一次尝试,也得益于经验的积累,在前代Rush上兼容性差的问题也解决了,不过Banshee只有一个芯片,这导致其性能还不如Voodoo 2,好在Banshee综合性价比高,99年1月,3dfx称Banshee已有百万销量。目前来看,98年对于3dfx来说是好运不断的一年,然而年底12月,一个决定改变了这家年轻的硅谷巨头,也为他们的陨落拉开了帷幕。
  “要让一个人灭亡,需先使他疯狂。”98年12月,3dfx做了一个大胆的决策:收购制造商STB Systems。这个交易花了1.41亿美元,足见3dfx野心之大,明眼人都能看出,3dfx这一行为不为别的,他们就想自己从研发到生产全部独揽,最后依靠垄断一家独大。3dfx之心路人皆知,于是盟友Creative(创新)和为3dfx立下汗马功劳的帝盟纷纷转投NVIDIA,后者诚意十足且API支援丰富,不像3dfx还在坚持Glide API,早在RIVA 128时期,诸如像Tomb RaiderNeed for Speed这样的大作就已经开放支持D3D了,3dfx早期的Glide接口优势已经所剩无几。抛去API不谈,3dfx收购STB的愿景也并未如愿以偿,STB并没有带给3dfx设想的OEM资源和销售渠道,反倒是给NVIDIA上了一课——不要自己生产并销售显卡
  故事讲到一半,大家可能还不知道这STB和NVIDIA还有过交情,在未被收购以前,STB的最大客户就是NVIDIA,NVIDIA都不收购,轮得着你3dfx吗?3dfx和NVIDIA从此走上了截然不同的道路,一边还在绞尽脑汁解决OEM资源的问题,另一边和制造商积极洽谈、打好关系,很快,STB就无法和拥有众多ODM(贴牌)以及合约制造商的NVIDIA相比了。在合并完成前就收到制造商警告的3dfx打算一条道走到黑,最后却让自己陷入了孤军奋战、万劫不复的境地。
  聊完了战略,我们来看看产品。1999年,NVIDIA带着它的第二枚TNT回来了。RIVA TNT2不仅是NVIDIA第一块250nm制程的显示卡,更昭示着老黄精湛刀法的到来。这次的TNT2整整有7个不同版本,涵盖低端中端高端市场,支持AGP 4x接口且全面支持DirectX和OpenGL,更有甚者表示TNT2仅通过超频能超到TNT2 Ultra的频率水准,而后者在性能上甚至吊打SLI双卡交火的Voodoo 2,可见技术的突飞猛进绝非空穴来风,这次黄仁勋不仅把目标放在了3dfx身上,他还拿自家产品对标了ATi和S3;转头一看3dfx干了什么呢,3dfx的大量精力全用在了销售渠道和运营STB上,虽然也拿出了Voodoo 3这样的作品作为答卷,但大家定睛一看就发现,原来Voodoo 3不过是Voodoo 2集成了2D显示,且仅仅支持AGP 2x后的产物,换言之,NVIDIA已经完成了架构的大幅革新,而3dfx开始不停吃老本,明眼人都看出他们在一步一步滑向深渊。
  Glide API优势的荡然无存、收购STB导致举步维艰,这些都还没彻底打垮3dfx,但8月,NVIDIA找到了象征胜利的最后一块拼图,那就是史上第一枚“GPU”(严格来说,是第一个由NVIDIA提出系统的定义且符合定义的显卡),让无数游戏爱好者和开发者欣喜若狂的GeForce 256。256支持硬件T&L(坐标转换和光源技术),在当时是史无前例的,该项技术标志着GPU正式负责坐标转换和光源工作,往常这两项工作都由CPU负责,极大地拖慢了CPU的性能,而现在GPU终于可以独立工作、帮助CPU分担杂务。虽然S3公司很快地也推出了属于自己的T&L GPU,不过后者在驱动方面存在问题,因此不能很好地运行T&L,可以这么说,99年是属于NVIDIA的,尽管硬件T&L在当时属于新兴技术,除了游戏之外并没有什么应用领域,但单从性能出发,GeForce 256已经吊打了包括3dfx在内的一众厂商,而且是属于“降维打击”。而不支持硬件T&L技术的Voodoo 3注定会成为一个短命的产品,因为到了2000年,大家都开始积极跟进先进的T&L技术,3dfx又大大地落后了。
  99年年底,3dfx开放了Glide的源码,从此Glide正式开源化,公司也到了危在旦夕的时刻。随着新世纪的到来,3dfx必须要拿出新东西来给市场信心,他们决定着手研发Voodoo 5(理论上来说还有4,不过从未发售),按照计划来看,3dfx本来是应该发售Rampage计划的产物的,这里就不得不提到Rampage计划的内容。按照3dfx设想,Rampage计划一旦完成,他们不仅可以抢先公布硬件T&L技术,而且做出来的GPU性能将会远超TNT2,但公司内部出了问题,决策高层CEO Greg Ballard似乎钟情于整合2D+3D技术,看到这想必读者们都猜到了,Voodoo Rush和Banshee以及后来的3之所以都整合了2D+3D,就是因为CEO的一厢情愿。整合2D+3D使得公司内部技术人员的精力不得不从Rampage上移开,导致了Rampage最后胎死腹中,不过就算Rampage实现了,依旧只能说是打败了TNT2,可99年的GeForce 256震惊了3dfx,在两难之下他们决定彻底放弃Rampage,开发全新的Voodoo 5,也就是VSA-100 x2芯片。3dfx的设想是通过增加芯片数量提升性能,所以VSA-100有着极高的扩展性(戏称的“胶水显卡”),不过这样一来成本势必增高,可以说是注定失败的。然而,就连这样的一个失败品3dfx都不能如期交付,直到2000年6月才正式发售,这时GeForce 256的后继者GeForce 2系列都已经发售两个月了,Voodoo 5从性能上对比GeForce和Radeon系列可以说是没有优势(空间抗锯齿技术倒是领先了,但是速度太慢),且价格也不具有优势,讽刺的是,3dfx也知道自家显卡速度不行,于是他们开始大肆吹捧“质量高于运行速度”,这完全和Voodoo系列一直以来的“性能优先于一切”背道而驰,Voodoo系列的消亡已成板上钉钉之事了。
  Voodoo 5的实际性能和TNT2不相上下,这对于3dfx来说无疑是最沉重的噩耗,没有了Rampage的他们已经没有底牌了。但就在他们发售Voodoo 5前的两个月,他们反而又斥巨资1.86亿收购了一家名叫"GigaPixel"的公司,这是为什么呢?3dfx选在Voodoo 5前收购这家企业有两点:一是为了借助这家公司的资源更快地打开市场(收购STB时也是这么想的),二是为了赢得微软的青睐。此前坊间已有传闻微软将会收购GigaPixel,目的是为了开发Xbox游戏机,倘若和微软合作,股价势必大涨,公司将有机会走出困境(这个决策并不是Ballard做的,他早于2000年1月就引咎辞职了),不过很遗憾,微软最后选择了NVIDIA,后者早就支持DirectX API多年,这就好比压垮骆驼的最后一根稻草,终于,2000年12月15日,NVIDIA正式收购3dfx,3dfx未完成的Rampage和曾经引以为傲的SLI技术都落入了NVIDIA的口袋中,公司也于2002年正式宣布倒闭。
  在Voodoo系列最辉煌的时候,3dfx有着Tomb Raider和Need for Speed等大作的保驾护航,当时Glide API故步自封的问题还没有暴露,可收购了STB之后的3dfx立刻成了墙倒众人推的对象,3dfx是一家年轻的公司,它的野心震惊了业界,而它的管理层也终将为这野心付出代价。3dfx的陨落为我们敲醒了警钟,首先一家科技公司,管理层对技术应该有最起码的认识(乔布斯都懂编程),应该以尊重技术为前提进行市场营销;其次应该对自身定位明确,不是制造商就别揽瓷器活;最后还有最重要的一点:坚持创新。当创新精神不复存在了,即使是颗璀璨的明星,也终会湮灭在历史的长河中。
后记:
  该文章只是笔者为练习文笔而撰写的,笔者本身不是学图形显示技术的,资料也是笔者从各大领域看来之后消化吸收得出的产物,若有纰漏烦请不吝指教,在此谢过。

(文章有引用到Wikipedia上对于3dfx、NVIDIA等公司的资料,另外极客湾的视频也给了我很大的启发,在此感谢这些内容创作者们的付出。另外笔者对极客湾在“NVIDIA收购3dfx”的时间上做出了校对修改,按照NVIDIA官网以及Wikipedia上的资料,NVIDIA是于2000年12月15日收购3dfx的,而非极客湾所称的“12月25日”,详情可参阅该报道。)



  

Comments