Extreme History: ATi เคยชนะ NVIDIA ด้วยนะ รู้หรือไม่ตอนนั้นเกิดอะไรขึ้น !!

ตลอดเวลา 20 ปี การ์ดจอ NVIDIA ครองส่วนแบ่งการตลาดการ์ดจอมาโดยตลอด เราเห็นจากกราฟได้เลยว่าค่ายแดง AMD/ATi ไม่สามารถสู้ได้เลย

แต่ถ้าย้อนกลับไปช่วงต้นปี 2000 จะเห็นว่ามีอยู่ช่วงหนึ่งที่ ATi (ปัจจุบันโดน AMD เทคโอเวอร์ไปแล้ว) เคยเอาชนะ NVIDIA ชิงส่วนแบ่งการตลาดนำหน้าไปเลย ช่วงนั้นเกิดอะไรขึ้น เดี๋ยวผมจะพาไปดูครับ

NVIDIA FX Series กับชิป TSMC 130nm

ในช่วงมกราคม 2003 NVIDIA เปิดตัวการ์ดจอ GeForce FX Series ที่ใช้ชิปใหม่ NV30 สถาปัตยกรรม 130nm จาก TSMC ซึ่งเป็นชิปที่ใหม่และแรงตามที่ผู้ผลิตชิปเขาเคลมไว้ โดย NVIDIA ได้อัดฟีเจอร์สุดล้ำนำสมัยให้กับการ์ดจอในซีรี่ส์นี้ โดยเฉพาะ CineFX ที่เป็นเอนจิ้นในการประมวลผลกราฟิก 3D ด้วยการ์ดจอ NVIDIA และสามารถรันได้ในหลาย ๆ แพลตฟอร์ม

นั่นทำให้ NVIDIA ต้องรังสรรค์การ์ดจอแรง ๆ ขึ้นมาเพื่อตอบโจทย์งาน 3D ระดับเทพนี้ และเพื่อให้มันรันได้จริงและสวยงาม มันก็จะต้องรองรับเทคโนโลยีในอนาคตอย่าง Shader 3.0 และ DirectX 9 ด้วย
และปัญหามันก็เริ่มเกิดตรงนี้แหละ

TSMC ผลิตชิปล่าช้า

ปัญหาแรกสุดของ NVIDIA คือ TSMC ผลิตชิปได้ล่าช้ากว่ากำหนด เนื่องจากกำหนดการเดิมของ NVIDIA FX Series คือ ธันวาคม 2022 แต่พอชิปผลิตล่าช้าทำให้ต้องเลื่อนเปิดตัวไปอีกเดือนหนึ่ง ในขณะที่คู่แข่งอย่าง ATi เปิดตัวไปเรียบร้อยแล้วกับการ์ดจอ ATi Radeon 9700 Pro

นอกจากปัญหาเปิดตัวชิปล่าช้าแล้ว ชิปที่ได้มาช่วงแรก ๆ ยังมีประสิทธิภาพไม่ดีเท่าไร รวมถึงระบบระบายความแบบเดิมของ NVIDIA ยังไม่สามารถทำงานร่วมกับชิปใหม่นี้ได้ดีเท่าที่ควร ทำให้ NVIDIA ต้องใช้เวลาในการปรับปรุงเรื่องระบบระบายความร้อนด้วย

จนแล้วจนรอดการ์ดจอ NVIDIA GeForce FX 5800/5800 Ultra ก็คลอดในวันที่ 27 มกราคม 2003
มาใหม่แต่สู้คู่แข่งเรื่องความคุ้มค่าไม่ได้

GeForce FX 5800 Ultra ถูกส่งมาท้าชิงกับ ATi Radeon 9700 Pro ซึ่งจากการทดสอบในหลาย ๆ เกมก็พบว่า NVIDIA สามารถเอาชนะ ATi ได้ในบางเกม แต่ด้วยราคาที่แพงกว่าและประสิทธิภาพที่ห่างกันแค่ราว ๆ 10% ทำให้เกมเมอร์มองว่า ATi มันคุ้มค่ากว่า

ตอนนี้ส่วนแบ่งการตลาดก็เริ่มเอนเอียงไปหาค่ายแดงเรียบร้อย

สองค่ายแดง-เขียวผลัดกันออกการ์ดจอมาแข่งกัน เพื่อแย่งชิงอันดับ 1 (สงครามการ์ดจอสมัยนั้นคงสนุกน่าดู) ส่วนมากจะเป็นการเพิ่ม Clock speed, ขนาดแรม หรือแบนด์วิดธ์ แต่ปัญหา NVIDIA มันใหญ่กว่านั้นครับ เพราะมันอยู่ที่โครงสร้างสถาปัตยกรรมเลย

สถาปัตยกรรม FX ทำพิษ

Floating-point Precision

เริ่มต้นที่ปัญหาแรก ความพยายามในการรองรับอนาคตของ NVIDIA ทำให้ชิปกราฟิกถูกยัดฟีเจอร์เข้ามาเยอะะจนเกินเหตุ เห็นได้ชัดเลยคือการรองรับ Floating-point Precision Color แบบ 32-bit (FP32) โอเคมันช่วยให้สีสันในเกมดูสวยขึ้นจริง แต่มันก็กินทรัพยากรไปมากด้วย

สาเหตุที่ NVIDIA เลือกใช้ FP32 เพราะ DirectX 9 มันรองรับ FP32 ครับ แต่เกมที่ใช้ DirectX ในช่วงเวลานั้นเขายังเลือกใช้ค่า baseline ที่ FP24 ทำให้ FP32 ใน GeForce FX Series ต้องปรับโหมดตัวเองมาอยู่ในระดับ FP24 Compatible

แต่จนแล้วจนรอด ปรับมาอยู่ในโหมด FP24 Compatible มันก็ดันรองรับได้ไม่ดี เกิดภาวะ Registry Pressure หน่วยความจำสำหรับการประมวลผล Floating-point Precision ไม่เพียงพอ ประสิทธิภาพการ์ดจอเลยลดต่ำลง
แล้วคุณรู้ไหม NVIDIA แก้เกมยังไง?? ถ้าต้องปั่น Benchmark ให้สูงขึ้น ก็แค่ปรับให้มันเป็น FP16 ที่ประมวลผลง่าย ๆ แทนยังไงล่ะ ใช่แล้ว! ในการทดสอบหลาย ๆ ครั้งที่ NVIDIA ใช้ FP16 ในการปั่น Benchmark นั่นทำให้ได้ค่าการทดสอบที่สูงขึ้น แต่ก็แลกมาด้วยกราฟิกที่โคตรจะไม่สวย

ส่วนทาง ATi เขายังใช้ FP24 เลยรอดตัวไปครับ

Pixel Pipeline

สำหรับโมดูลนี้เป็นตัวที่บ่งบอกว่ามี Pixel มากเท่าไรที่การ์ดจอสร้างขึ้นมาได้ 1 clock cycle จริง ๆ หน่วยประมวลผลส่วน Pixel จะเป็นส่วน Pixel Shader ในชิปกราฟิกครับ

แล้วมันติดปัญหาตรงไหน? ติดปัญหาที่ NVIDIA FX Series มี Pixel pipeline เพียง 4 pipes เท่านั้น ในขณะที่ ATi มี 8 pipes แค่นี้ก็พอจะบอกได้แล้วว่าค่ายไหนที่ประมวลผลพิกเซลออกมาได้เยอะกว่า

Anti-Aliasing

สุดท้ายกับการลบรอยหยัก NVIDIA ยังใช้เทคโนโลยีลบรอยหยักแบบ Ordered Grid Supersampling ซึ่งมันเป็นรูปแบบเก่า ในขณะที่ ATi ใช้ Rotated Grid Supersampling ที่ใหม่กว่า ภาพที่ออกมาจึงดูละมุนกว่าของค่ายเขียว แถมประสิทธิภาพยังดีกว่าด้วย

เกือบหลับแต่กลับมาได้

ช่วงนั้น NVIDIA เสียส่วนแบ่งการตลาดไปให้ ATi อยู่พักหนึ่ง จนกระทั่งได้มีการปรับปรุงมาเรื่อย ๆ ประกอบกับการสร้างสเปกไว้รองรับอนาคตอยู่แล้ว ทำให้การ์ดจอ NVIDIA ได้เปรียบในเกมใหม่ ๆ ที่กินสเปกมากขึ้น จนสุดท้ายค่ายเขียวก็กลับมาครองอันดับ 1 ต่อยาว ๆ นาน 20 ปีแล้วครับ

ขอขอบคุณข้อมูลจาก Pixel Pipe