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显卡

显卡

显卡（Graphics card），全称显示接口卡，又名显示适配器，是计算机最基本的配件之一，主要作用是负责图形运算。

显卡主要由GPU芯片、显存、散热器、PCB板、接口等组成，其中GPU芯片的强弱直接决定了显卡的整体性能。显卡的性能指标包括GPU的频率、流处理器单元数量以及显存的容量、位宽、速率等。显卡按照应用场景的不同可分为游戏显示卡、科学计算加速卡、渲染专业卡。截至2023年，生产显卡GPU芯片的厂家主要有英伟达、AMD和英特尔，三者都为美国的电子产品开发公司，致力于各种核心芯片的研发。NVIDIA生产的显卡型号有GeForce RTX、GTX等，被称作“N卡”；AMD主要开发的是Radeon系列，被称作“A卡”。而英特尔主要以生产集成显卡为主。市面上的高端显卡主要在游戏体验、画面输出、使用流畅度等方面进行技术创新和迭代。

随着计算机领域进入统一渲染架构的时代，显卡凸显出其重要性。并进行架构上的优化让GPU可以完成大规模的计算需求，英伟达 CUDA技术又进一步加强了该功能，之前本来只用CPU来计算的应用现在可以使用GPU进行计算，大幅度减轻了CPU的负担。

发展历史

诞生初期

在微型计算机发展的前期，并没有显卡概念的存在，而所要显示的信息是经过CPU计算后，输出到主板上由若干个集成电路块组成的显示单元，再经过转换后成为显示器所能辨认的信号，进行输出显示，而这种显示设备只能完成一些最基本的显示功能。

真正的显卡诞生还要归功于新显示模式的出现，因为在VGA标准出现以前，显示器所支持的最高颜色数也只有8到16种，所以计算机系统和显示系统间所要处理的数据少，色彩组合非常简单，但当VGA标准被采用以后，虽然可提供的色彩数同样为8到 16种，但在模拟电路中，可以把每个色彩用64种不同的亮度表示出来，因此系统可支持的色彩数就达到了262144色和6777216色，也就是我们平时所称作的256色和24位色，而在此时，计算机设计者们便将具有显示功能的单元，从主板上分离出来制作成了专门的显卡，但这时的显卡体积庞大，功能单一，而且由于接口的限制，速度很慢，但与在板上的显示单元相比还是进步了许多的。

发展时期

显卡从主板上分离出来后，与系统之间的数据传递主要依靠ISA和 EISA总线接口，此时的显卡称之为 ISA显卡，但随着CPU主频的飞速增长，计算机制造技术的发展，ISA总线的传输速度成为了限制显卡速度的瓶颈。随着PCI总线结构的出现，突破了这一瓶颈。PCI总线速度最大传输速率可达到132MB/S，另外显存的容量也大大增加，此时的显卡在显示效果以及运行速度上都有了很大的提高。

但PCI显卡本身也存在着很大的缺陷，当所要显示的画面质量要求过高，所要处理的数据过多时，就会有停顿现象出现，对于要求稍高一些的游戏， PCI 显卡也暴露出了不足之处。而此时在英特尔公司的倡导下，AGP作为一种新型的显卡专用接口出现了。在AGP中采用了DIME(直接内存存取) ，利用一个 “额外接口”使显卡的核心芯片对内存直接同步存取，这样AGP显卡便能与CPU同步的独立运行，且比 PCI 的速度更快。AGP显卡随着AGP速度的发展，至今可分为AGP1X、AGP2X和 AGP4X。虽然PCI与AGP的带宽都是32位，但由于AGP的频率提升至 66MHz，使得其传输速率可达到 266MB/S。而2X模式的AGP其工作频率和1X模式一样是维持在66MHz，但其利用正负缘( Rising and Falling Edges) 触发方式，在一个频率周期内触发两次，使传输带宽再次加倍，达到532MB/s。至于AGP 4X模式，每个频率周期所能传输的数据宽度变为16个字节，其最高传输带宽的理论值可达到1GB/s 以上。

在这一系列技术的影响下。2000年，英伟达发布具有的历史含义的Geforce 2系列，这其中就有人们耳熟能详的Geforce 2MX，完美取代了TNT2显卡，而Geforce2MA400几乎是每一位CS玩家的标配。不过此时还是AMD和NVIDIA双雄争霸的时代，在2009年AMD发布了最强单芯显卡HD5870，这一款显卡在性能上大幅领先英伟达最强单芯显卡GTX 285，甚至和双芯小核弹GTX295打的有来有回，后续的HD9570更是打的英伟达毫无招架之力。于是，英伟达首席执行官黄仁勋便开始打磨下一代GTX 480，到了2010年3月发布，玩家们发现这一代旗舰GTX 480为了性能牺牲了功耗，靠着满载功耗近500W的大核心压制住了HD5000系列。

时间来到2012年，这一年英伟达具有历史意义的开普勒架构诞生了，代表显卡是GTX 680。升级为28nm工艺的开普勒架构让显卡核心频率首次突破1GHz，性能提升的同时，功耗相比GTX 580下降了50W。自这一代开普勒芯片发布后，英伟达发展速度便超过对手。

2013年底，英伟达发布了开普勒架构的GTX 700系列显卡，最引人注目的就是GTX 780Ti了，性能超过了AMD旗舰R9 290X，功耗下降了30W，英伟达大火炉的帽子也甩给了AMD。也是从这一代开始，英伟达开始售卖特殊型号的显卡，名为Nvidia Gefore GTX TITAN，面向的是最高端的游戏玩家以及科研人员。

英伟达下一代显卡，也就是GTX 900系列采用麦克斯韦架构，提升的重点依然是在提高能耗比。英伟达发现上一代开普勒架构削减逻辑控制单元太多，造成CUDA冗余利用率低，这一代重点优化CUDA单元分组。首发的GTX 980相比GTX 780性能提升百分之30以上，功耗却降低了百分之10。彼时的AMD由于CPU方面的失败，没有资金维持新架构显卡的研发，只能在原有GCN架构上缝缝补补，直到RYZEN系列处理器的成功才推出了RDNA架构的RX系列显卡。

但此时英伟达又研制出了新的帕斯卡架构，依靠全新的帕斯卡架构和台积电16nm工艺，GTX 10系列显卡性能提升到了百分之60。加上当时矿潮以及AMD显卡的不给力，造就了GTX 1060这一代神卡。

在帕斯卡显卡架构彻底击垮AMD后，英伟达仍不满足。2018年，跨时代的图灵架构显卡发布了，这一代显卡最大的特点就是加入了RT core和Tenser core，支持光线追踪以及超分辨率采样技术。

而现如今发布的安培架构RTX 3000系列显卡则是把光线追踪和DLSS推向了新的高潮，首发的RTX 3070、RTX 3080、RTX 3090这三张显卡更是性能暴涨。而此时的AMD，已经被英伟达甩开了太远。英伟达这边光线追踪已经迭代了两次，在DLSS2.0技术的加持下也让光线追踪高度可用，AMD近年推出的navi显卡冲击高端未果，此后便没有什么大动静。

组成结构

独立显卡

独立显卡的组成部分有：GPU芯片、显存、散热器、PCB板、接口、显卡背板、导流罩。

GPU芯片：即图形处理器，芯片的强弱直接决定了显卡的整体性能，而影响GPU芯片性能的主要参数是GPU架构、制造工艺、GPU芯片频率、流处理器单元SP、纹理单元、光栅单元。

显存：负责存储显示芯片需要处理的各种数据，主流显存容量一般为6GB—8GB，目前消费级显存已经可达24GB,专业级显存则更大。目前常见显存类型有GDDR6、GDDR6X，显存的带宽和容量都会影响显示效果。

散热器：GPU芯片和显存颗粒都极易发热，温度过高就会降频，从而引起显卡性能下降，所以显卡基本都需要一个好的散热器。散热器一般由导热铜热管、铝制散热鳍片、散热风扇组成，理论上温度能超过90度。

PCB板：PCB板主要负责供电，PCB板电路越复杂，PCB板的层数也就越多。

接口：市面上主要采用PCI Express的显卡接口（ISA EISA VLB MCA等都是独立显卡曾采用过的接口），中高端显卡可支持多块同时工作，它们之间可通过桥接器连接桥接接口。

显卡背板：主要对散热器起支撑作用（防止散热器将PCB板压弯），阻隔静电，和防尘也是背板另一个重要的作用，所以背板其实是必不可少的一个部件。

导流罩：对于采用涡轮风扇的散热器来说，导流罩显得尤为重要，因为涡轮风扇是定向的，风力强劲，导流罩更是封闭、强化了风道，而且这种散热器是将需要将风吹向机箱外的。

集成显卡

集成显卡是指芯片组已经集成了图形处理芯片，使用这种芯片组的主板可以不需要独立显卡来完成基本的图形处理功能，以满足普通家庭娱乐和商业应用的需求。与独立显卡相比，集成显卡通常不带有独立的显存，而是使用系统的一部分主内存作为显存，具体数量根据系统需要自动动态调整。接口方面也有所不同，独立显卡需要先通过专用接口连接主板，然后再连接显示器，而集成显卡则直接集成在主板上，不需要其他接口，更为简洁。

技术指标

核心/架构

架构实际上是影响显卡性能最重要的指标，新一代架构的出现通常意味着产品的升级。可以这样理解架构，它就像是整块显卡的中枢，就像城市的道路规划一样。在同一个城市中，如果道路规划得好，交通拥堵的可能性就会降低，而且你到达目的地的时间也会更短。显卡核心是几乎所有玩家都能区分的，因为NVIDIA在销售时以芯片型号来命名显卡型号，比如RTX 2060和RTX 2070，只需一眼就能了解哪一个性能更强。

核心工艺/制程

与CPU一样，显卡也有制程，N卡（NVIDIA）目前最小制程是8纳米，而A卡（AMD）为7纳米。更小的制程意味着更低的功耗和发热量，因此这个数字越小越好。然而，显卡的整体性能并不仅仅由这一个数值决定。

显存

容量

它表示能容纳多少数据。

频率

一定程度上反应着该显存的速度，显存频率的高低和显存类型有非常大的关系。显存频率与显存时钟周期是相关的，二者成倒数关系。

位宽

位宽指的是一次可以读入的数据量，即表示显存与图形处理器之间交换数据的速度。位宽越大，显存与显示芯片之间数据的交换就越顺畅。

流处理器

流处理器单元的数量的多少是决定显卡性能高低的一个很重要的指标。它既可以进行顶点运算也可以进行像素运算，在不同的场景中，显卡可以动态地分配进行顶点运算和像素运算的流处理器数量，达到资源的充分利用。

产品分类

按市场分类

专业级显卡

专业级显卡，常用于工作站，主要用于专业可视化设计和创作。在图形工作站中，某种程度上它的重要性甚至超过了CPU。专业显示卡与针对游戏、娱乐和办公市场为主的消费类显卡相比，其主要针对的是三维动画软件（如3DSMax、Maya、Softimage|3D等）、渲染软件（如LightScape、3DSVIZ等）、CAD软件（如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks等）等领域。

消费级显卡

独立显卡

独立显卡是将显示芯片及相关器件制作成一个独立于电脑主板的板卡，成为专业的图像处理硬件设备。独立显卡不占用系统内存，架构、流处理器数量、核心频率、显存及位宽等几方面都明显优于集成显卡，在便捷性上来说，独立显卡可以拆卸，因此如果觉得显卡配置低，更换操作方便快捷，集成显卡需要连同连主板一起更换。而在价格、功耗以及兼容性来说，集成显卡优于独立显卡，而且集成显卡集成于CPU中，无法升级，所以也就不存在升级成本这一说。独立显卡的性能虽强，但发热量和功耗比较高。

集成显卡

与独立显卡相比，集成显卡一般不带有显卡内存。它是依靠系统中的部分内存来作为显存，具体的数量根据系统需要来进行动态调整。通常来讲集显或者现在称为核显目前在性能上是远不如独立显卡的，只有部分高端的核显的性能才能与入门级独立显卡的性能相比，因此集显被用来执行3D游戏或精密的图形运算，往往是不合适的。

按应用领域分类

游戏显卡

游戏显卡是为了满足玩家对高清晰度、高帧率和流畅游戏体验的需求而设计的。游戏显卡通常具有更高的图形处理能力和更快的渲染速度，以满足游戏中需要处理的大量图像和动画数据。

专业图形显卡

专业图形显卡是为了满足专业图形应用的需求而设计的，比如3D建模、渲染、视频编辑和CAD等。专业图形显卡通常具有更高的精度和更广泛的颜色空间，以满足专业图形应用中的精细细节和颜色准确性要求。

AI/深度学习显卡

AI显卡主要用于深度学习等高性能计算任务，需要具备强大的浮点运算能力、高速的内存带宽、大容量的显存、优化的软件驱动等特点。而游戏卡主要用于图形渲染等娱乐用途，需要具备高频的核心时钟、多样的输出接口、良好的散热设计等特点。因此，AI显卡和游戏卡在硬件架构和设计上有很大的差异，导致了AI显卡的成本要比游戏卡高出很多。

按市场定位分类

这种分类方式主要针对的是消费级独立显卡，主要包含入门显卡、主流显卡、高端显卡、旗舰显卡。

入门显卡

入门级独显是性能很低的显卡，定位在看电影、办公级别的意思。

主流显卡

这一级别的显卡也称性能级显卡，性能很强劲，价格也还可以承受。

高端显卡

高端显卡是指价格较高、性能表现较为出色的显卡产品，一般针对游戏玩家、设计师等高性能需求的用户群体。

旗舰显卡

旗舰显卡就代表着这类显卡是所有显卡当中最贵的性能最好的。

主流厂商及型号

厂商

NVIDIA

NVIDIA公司是全球视觉计算技术的行业领导者和GPU（图形处理器）的发明者。公司成立于1993年，总部位于加利福尼亚州圣克拉拉市。创始人兼CEO是美籍华人黄仁勋。目前NVIDIA凭借其创新的技术和领先的产品在市场上占据着重要地位。其总市值已经接近一万亿美元

AMD

AMD 是高性能与自适应计算领域的领先企业，致力于提供优质的产品和服务，助力客户解决各种重大的挑战。以技术推动着数据中心、嵌入式系统、游戏和 PC 市场迈向未来。

AMD 于 1969 年在硅谷创立，最初只有几十名员工，从那时起 AMD 便踏上创新之路，致力于引领半导体产品领域的最前沿。如今，AMD 已经成长为一家现代化的全球性企业。

Intel

英特尔公司成立于1968年，是全球最大的个人计算机零件和半导体芯片制造商。英特尔于1971年推出了全球第一个微处理器。微处理器所带来的计算机和互联网革命，改变了整个世界。英特尔为计算机工业提供关键元件，包括性能卓越的微处理器、芯片组、板卡、系统及软件等，这些产品是标准计算机架构的重要组成部分。

其不仅在CPU领域独领风骚，在显卡领域也占有一席之地，特别是在集成显卡方面尤为出色。

代表型号

GTX 1650（NVIDIA）

在独立显卡市场NVIDIA几乎可以说是一家独大，根据steam官方统计在玩家常用的显卡中前10名均为NVIDIA公司旗下。

而这其中最具代表性的当属GTX 1650，其核心参数是128bit，拥有896个流处理器，加速频率可以维持在1350~1486 MHz。Rtx 3050显卡核心参数是128bit，拥有2048个流处理器，其加速频率是可以维持1057~1740MHz。这主要是因为“矿潮”等因素引起的价格风波，导致更多玩家选择购买 GTX 1650 此类价格波动不明显的显卡，这就是 GTX 1650 如今占比成绩依然突出的主要原因。

RX 6900 XT(AMD)

这是当前AMD公司销量最好的显卡，主要参数为，核心频率1825 MHz ，Turbo频率2250 MHz ，流处理单元5120 个，核心架构RDNA 2.0，GPU代号Navi 21，生产工艺7 nm ，TDP功耗300W ，内存频率16 Gbps，内存类型GDDR6 ，内存位宽256 bit ，最大显存16GB。

HD4600（Intel集显）

HD4600显卡是英特尔曝光度最高的一款显卡，其核心显卡的性能其实相当于目前低端的GT240(D3)独立显卡，HD7560D、HD6570(D3) 、GT630(D3)等，属低端显卡。采用22nm工艺，GPU频率为400MHz，功耗为20W,用于160个流处理单元。

特色功能

显卡除了输出显示画面、维持画面稳定流畅播放等基本功能以外，越来越强调高帧数高分辨率，特别是近年来针对于游戏推出的特色显卡，追加了光线追踪、DLSS、FSR、XeSS等功能，使得玩家在进行游戏时更加身临其境。

光线追踪

光线追踪就是计算视线观察画面的路径，找到反射物和对应的发光源从而模拟出光照效果的技术。

DLSS

本意是超分辨率技术，其是由显卡渲染低分辨率的画面后交由AI进行学习后，渲染出更高分辨率的画面。

FSR

FSR是用于在相同分辨率和画质设置下提升游戏帧率，改善玩家的游戏体验。

Xess

Xess 是一种超采样技术，它利用机器学习将低分辨率帧重构为高分辨率帧，可以显著提升游戏在低配置下的流畅度。

销售情况

根据Jon Peddie Research公布的2022年第三季度GPU显卡市场报告，总出货量仅7550万，环比减少10.3％，同比锐减25.1％，创下2009年以来最大跌幅。根据最新公布的数字，独立显卡当季出货量只有1400万，相比去年同期的2400万锐减了约42％，相比此前季度的1900万也减少了约26％。其中，桌面独立显卡当季出货量约700万，占总数的一半，而此前季度有1000万，去年同期更是1300万，如今几乎腰斩。笔记本独立显卡跌得少一些，但也很惨，上季度曾有860万，去年同期为1160万。

但是对于显卡厂商来说，则是悲欢各不相通，比如说作为目前显卡市场老大的英伟达的市场份额同比不降反升，这是因为RTX 40系显卡供不应求，特别是RTX 4090旗舰显卡更是如此，让英伟达的市场份额从21年第四季度的78%提升到了2022年第四季度的82%。而英特尔由于去年推出了Arc消费级显卡，因此市场份额也从5%提升至9%。最倒霉的自然就是AMD显卡，从18%变成了9%。而在独立显卡市场英伟达依旧是一家独大，但因特尔凭借其在集显领域的优势显卡销量占到了市场的六成之多。

价格风波

2020年下半年开始，以太坊价格持续暴涨，吸引众多玩家涌入其中。独立显卡价格也随之水涨船高，越涨越猛。甚至可以说涨得有点离谱，一张中端显卡原本一千多可以买到，却要三四千，这个价格可以买到高端显卡了。而三四千的高端显卡可以卖到上万块。一卡难求现象频频发生。其中有不少炒家以高于官方指导价几千元的价格借机囤货，计划加价后转手卖向市场。

一年多时间，电脑独立显卡价格经历了过山车式的暴涨、暴跌，如今价格终于恢复到应有的正常水平。截至2023年6月1号，第一季度全球GPU总出货量（包括所有平台和所有类型的 GPU）同比下降 43%，台式机显卡下降 40%，笔记本电脑显卡下降 45%。英特尔第一季 GPU 出货量跌幅最大，较上季度环比下滑 17.5% 。AMD 的出货量较上季度环比下降了 7.8% ，而英伟达的出货量则环比下滑了 4.1% 。市场份额方面，英特尔下滑 2.9% ，AMD 上升 0.9% ，英伟达上升 1.96%。