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科技
作者:X科技实验室
2021-07-26 09:15
[亿欧导读]

像显卡这种没有收藏价值的电子产品,市场经济那只无形的手,最终肯定会抚平它所有的溢价。

显卡的未解之谜

题图来自“原创图片”

评选2021年的最佳理财产品,下面这货应该榜上有名吧,1年前3千多的显卡,现在竟然能卖1万多,到底是我疯了还是世界疯了?

这里是对一切未知感到好奇的X科技实验室,今天我们和各位聊聊显卡。

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一块独立显卡,它最重要的元器件是GPU、显存和散热片。当我们聊显卡的工作原理时,聊的其实往往是GPU的工作原理。

我们知道,在计算机的数字世界中,所有二维图像或者视频,其实都是像素点拼出来的。

而三维图像则要更复杂一些,计算机在生成3D图像前,CPU会先进行解析,将要生成的3D模型拆分成由若干多边形拼成的曲面。

然后CPU将这些多边形顶点的三维空间坐标、颜色等图元信息传给内存,或者独立显卡的显存。

这些坐标数据随后会被GPU调用,并输入到它模拟的三维坐标系中,连接顶点,形成简单的模型。

下一步则是把做好的模型投影到平面上形成二维图像,并将其转换成可用于屏幕显示的像素图,这个过程被称为光栅化。

最后,使用着色器对完成的线稿进行贴图着色渲染并最终输出到显示设备上,这时GPU就算完成了一帧画面的输出。

这是关于GPU工作原理的一个最简单说明,请各位注意,是最简单。但听完之后你也许还是会问,CPU已经把3D模型拆成了多边形,为什么不能在这时直接把它们转换成二维的像素图呢?这就是我们接下来要聊的,GPU存在的意义了。

你一定可以理解,在用多边形去拼3D模型时,多边形越多,模型就会越精细,与此同时,计算顶点位置的运算量,也就会越大。

现在的大型游戏,一般都需要在每秒显示60帧的情况下稳定运行,也就是说,实时渲染精细的3D模型,会是一个非常庞大的工作量。

所以如果将生成三维图像的工作交给CPU的话,会给它带来巨大的负担。

那么,能不能通过提升CPU性能,来让它完成工作呢?答案是理论上可以,但没必要。

无论是对许多顶点执行矩阵乘除法,还是确定每个像素的颜色,其实都是相对简单的计算,并不涉及CPU经常遇到的更复杂的分支预测。而且,这中间的各个计算过程还是相互独立的,可以实现并行操作。

换句话讲,提升CPU性能来做生成三维图像的工作,性价比极低。不如把这种技术含量较低的脏活累活“外包”给别的包工头。这个包工头就是GPU。

目前高端消费级CPU拥有64个核心,而最高端的RTX 3090显卡GPU则包含10496个计算单元。拿一个经常被使用的例子来讲就是,CPU相当于64个数学教授,他们能解各种复杂的高数题,而GPU则是一万多个小学生,只会做相对简单的数学题。

而实时渲染显示的3D画面,就好比是一场解10000道四则运算的数学比赛,64个教授还真干不过一万多个小学生。

说到这里,其实也就能解释,为什么GPU可以用来做AI深度学习以及挖某种神秘的矿产。

AI深度学习可以想象成幼儿园小朋友,学习从上万张图片里找出小汽车;而挖矿则类似于去暴力破解一个密码锁,没有任何解题思路,只能挨个数字去试,看谁能先碰出来正确答案。

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话虽如此,但也不要小瞧GPU。目前有能力设计高端GPU的公司,全球只有英伟达和AMD两家,其中英伟达更是独占了80%的独立显卡GPU市场份额

事实上,在显卡的产业链中,英伟达也是处于最上游的位置。他们设计的GPU首先会交给台积电和三星这样的晶圆厂来制造芯片,然后再搭配显存、散热片等元器件,攒出一个公版显卡。

随后,他们会将GPU卖给七彩虹、华硕、微星这样的厂商,这些公司可以参考英伟达的公版显卡,根据自己的价格定位,修改配置,并批量生产,再然后,你梦寐以求想抱着睡觉的独立显卡就生产出来了。

多说一嘴,很多朋友可能会有一个疑问,英伟达干吗要将GPU卖给那几家呢?有了GPU自己造显卡,钱都自己赚了,不香吗?

其实像英伟达和高通、AMD等,现在都是专注于芯片设计的公司。这个环节不需要自建工厂,可以把资金全部砸在研发上,往往能拥有整条芯片产业链最高的利润率。

同时,自制显卡,到产业链下游去和七彩虹等厂商竞争,对于英伟达核心的GPU业务来说,恐怕也并不是最优解。让更多的人用自己的GPU,稳固行业老大的地位,可能才是更好的选择。

这就像谷歌会做Nexus和Pixel这样的样板旗舰机,但却并不是为了和三星、小米等品牌抢夺手机市场。于谷歌而言,把全世界安卓机的控制权抓在手里,才是最要紧的事。

另外英伟达下一步的扩张目标锁定在CPU业务上。从去年开始的arm收购案中,就可见端倪。

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好了,大致了解显卡产业链后,我们可以聊聊,你到底啥时候能买到原价显卡。

首先,挖矿的确影响了显卡市场,但实际影响最大的,还是疫情对于芯片制造业的冲击,以及疫情前后芯片订单量的变化与堆积。

英伟达已经说了,估计整个2021年GPU的供货量都上不去。然而这还算乐观的了,比如台积电和英特尔的态度就是,2022年的芯片产能估计也够呛。另外,受此次产能危机影响开始新建的芯片代工厂,乐观估计也需要等到2年后才能开工投入生产。

更要命的是,去年年底有中国台湾的科技媒体爆料,三星为英伟达代工的8nm生产线,良品率很不理想,进一步恶化了GPU产能不足的问题。所以想拿到原价显卡的你,不仅要祈祷疫情早点结束,还得盼望三星8nm生产线可以争点气。

最后,对少数盘算着借显卡赚钱的朋友,我们想说,收手吧。像显卡这种没有收藏价值的电子产品,市场经济那只无形的手,最终肯定会抚平它所有的溢价。

而同时,在这个世界上或许存在暴富的故事,但相信我,绝大多数情况下,它并不属于你我这样的普通人。更有可能的故事是,想要抄底的你,却总是在山顶放哨,一场击鼓传花游戏中,成了最终的接盘侠。

努力工作,勤劳致富,朋友,请永远相信正道的光。


参考资料:

1.你好,三角形,LearnOpenGL CN;

2.NVIDIA AMPERE GA102 GPU ARCHITECTURE WHITEPAPER;

3.Graphic Add-In Board shipments Lift-off in Q1’2021,JPR,2021.6.9;

4.Nvidia warns the great GPU shortage will continue throughout 2021,THE VERGE,2021.4.15;

5.New Nvidia GPU in short supply due to unsatisfactory yield at Samsung, sources say,DIGITIMES,2020.12.11

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