Nvidia 一直以其在图形处理单元(GPU)和人工智能计算方面的卓越表现而备受瞩目。然而,令人稍感意外的是,Nvidia 在运用尖端硅片技术方面,过往的记录并不十分突出。不过,近期一份全新的报告显示,这一局面即将迎来重大转变。据悉,Nvidia 正谋划成为首家运用台积电下一代 A16 节点技术的企业,此计划一旦成功实施,有望在芯片制造领域开启新的篇章。
据报道称,Nvidia 之所以会率先采用台积电的 A16 节点,来自 AMD 的激烈竞争是一个重要因素。部分原因在于,Nvidia 一些所谓的 HPC(高性能计算)芯片,基于台积电即将推出的 N2 节点构建,并且预计在今年正式推出。高性能计算芯片对于数据处理速度和计算能力有着极高要求,采用先进的芯片制造节点能够显著提升芯片性能,从而在市场竞争中占据优势。
就目前已知信息而言,AMD 明年计划推出的基于 N2 节点的芯片仅涉及服务器 CPU,并不包括 GPU。AMD 的下一款主要 AI GPU——MI450,预计将基于台积电 N3 芯片打造。与之不同的是,Nvidia 目前在其全线 GPU 产品中,均采用台积电 N4 节点的某种版本。追溯起来,N4 实际上是 N5 的改良版本,而 N5 技术最早可回溯至 2020 年。在行业快速发展的当下,这样的技术更新速度显得相对滞后。对比之下,首款运用台积电 N3 技术制造的芯片 —— 用于 iPhone 的 Apple A17 Pro SoC,早在 2023 年便已首次亮相,这无疑凸显了 Nvidia 在技术迭代速度上的差距。
当前,Nvidia 的 Blackwell 一代 GPU 正面临着 “光罩极限” 的挑战。所谓 “光罩极限”,指的是在晶圆上能够蚀刻的单个芯片尺寸存在物理限制。这一物理尺寸限制,反过来又对单个芯片中可容纳的晶体管数量形成了严格约束。以 Nvidia 最强大的 AI GPU——GB200 为例,其实际上采用了一对光罩大小的 GPU,并将它们融合在一个中介层上。此外,Nvidia 的 RTX 5090 GPU(代号 GB202)的尺寸也非常接近台积电 N4 光罩的极限尺寸 ——750 平方毫米。这种因技术限制导致的芯片设计方案,不仅增加了生产成本,还在一定程度上影响了产品性能的进一步提升。
事实上,Nvidia 在从之前的 RTX 4090 系列到当前的 RTX 50 GPU 系列的发展过程中,基本上是将 N4 生产技术进行了移植,并未实现实质性的技术突破。这也正是 RTX 5070 和 RTX 5080 等显卡在性能方面与其前代产品相比,提升幅度微乎其微的关键原因之一。对于追求极致游戏体验和高性能计算的用户来说,这样的性能表现显然难以令人满意。
展望未来,对于 Nvidia 的下一代 Rubin 处理器,公司计划采用台积电的 N3 节点技术。然而,如果有关台积电 A16 节点的消息属实,Nvidia 极有可能会直接跳过 N2 节点,转而率先使用 A16。这一决策将对 Nvidia 的产品布局和市场竞争力产生深远影响。当然,目前最为直接的问题在于,这一系列变化与游戏领域究竟有着多大程度的关联。从逻辑上看,Nvidia 期望将其 AI 路线图加速推进至 A16 节点,这一想法具有相当的合理性。毕竟,AI 领域对于芯片计算能力的需求正呈现爆发式增长,先进的芯片制造技术能够为 AI 应用提供更强大的支持。但对于游戏 GPU 而言,情况又将如何呢?
长期以来,Nvidia 在 AI 和游戏两大领域一直采用共享 GPU 架构的策略,并且在同一芯片制造节点上生产所有芯片。诚然,AI GPU 与游戏 GPU 在功能和应用场景上存在显著差异。但不可忽视的是,芯片的某些元素,例如至少部分 Tensor 核心,在所有芯片上都是相同的。这种设计方式使得为特定节点设计 GPU 时,能够降低研发成本,缩短研发周期,提高产品的市场竞争力。
基于上述策略,英伟达目前的 Blackwell GPU 全部基于 N4 架构打造,而其下一代 Rubin GPU(包括 AI 和游戏版本)预计将采用 N3 架构。倘若与台积电 A16 相关的报道准确无误,那么这一技术将应用于 Rubin 之后的一代,即 Feynman 架构。根据规划,Feynman 架构预计将于 2028 年正式推出。从技术发展的时间线来看,这一节点的采用将使 Nvidia 在技术上实现重大跨越。
如果最终事实证明 Nvidia 确实跳过了 N2 节点,并且将这一策略应用于游戏 GPU 领域,那么这对于广大游戏玩家而言,极有可能是一个重大利好消息。因为这意味着在几代产品之后,Nvidia 的游戏 GPU 将拥有更多的晶体管。从芯片技术的基本原理可知,更多的晶体管通常能够转化为更为显著的性能提升,甚至有可能催生全新的功能。例如,在图形渲染方面,更高的性能可以支持更复杂的光影效果、更细腻的纹理细节,为玩家带来更加逼真的游戏画面;在游戏运行流畅度上,也能够有效减少卡顿现象,提供更加顺滑的游戏体验。
当然,回顾 Nvidia 的产品发展历程,也曾出现过令人失望的渐进式 GPU 升级,比如 Blackwell 系列产品。但需要明确的是,Blackwell 的问题在一定程度上归咎于台积电的旧工艺节点限制。所以,此次关于 A16 即将应用于 Feynman 一代的传闻,倘若成真,对于 PC 游戏领域而言,无疑是一个充满希望的信号。它预示着在不久的将来,游戏玩家有望迎来性能更强大、功能更丰富的 Nvidia 游戏 GPU 产品。
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