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ATI和NVIDIA是当今赫赫有名的显卡公司,他们的制造水平和产品基本上代表了PC显卡业的最前端。今天我们就向读者介绍一下ATI和NVIDIA公司的内部世界。
由于两家公司产品比较相似,而且在拜访的过程中ATI公司不允许拍照,所以我们就把这两家公司同时介绍给读者,一方面可以有个对比,另外通过NVIDIA公司的图片,能够给读者一个更加直观的认识。
ATI世界
市场vs设计
我们首先来到的是位于北美安大略湖(Ontario)的ATI分部,这个分部主要是负责显卡芯片的设计。ATI市场负责人告诉我们,ATI在每生产一款显卡之前都会对市场进行详细的需求分析和调查,这些调查和分析的结果基本上决定了显卡的费用,即决定了显卡的晶体管,电阻数目,采用PCB板的层数,以及市场的定位和采用的生产工艺(如0.15微米,0.13微米,0.09微米)。
如果在生产的过程中,市场上出现了竞争对手的同类产品(通常来自于NVIDIA公司),那么公司的市场部门会重新对这块显卡进行市场定位,增加或者减少原先的制造材料;如果必要的话,会对GPU核心进行重新设计,所以ATI每一款新的产品都会比预计的要晚1-3个月上市。虽然改变计划会增加原来的开销,但是ATI公司这样做的目的是让自己的产品更加有市场竞争力,在市场的销售中收回多付出的成本。
所以市场部门和设计部门是ATI公司两个支柱,而且市场部门和设计部门结合的非常紧密,部门之间的相互交流非常及时。
HDL语言
当今硬件的设计也由于硬件描述语言(HDL)的出现比以前方便许多。HDL是专门用于硬件设计的语言,它能够对设计的硬件进行规范化的描述,通过专门的翻译器把这些描述转变成实际的电路设计图。
ATI公司使用公司专用的HDL语言,Verilog。设计人员通过使用Verilog对显卡进行初步设计,这通常要3到4个月的时间。在这几个月的时间内,如果设计有所变化,可以通过Verilog方便的对显卡设计进行修改;当所有的设计没有任何问题时,设计才会转换为实际的电路。所以Verilog语言一方面增加了设计的弹性,提高了设计的效率,另一方面节约了许多电路设计的开销。而且Verilog可以对某些设计进行仿真和模拟,在初始阶段就可以对设计的结果进行评估。
尽管最后要生成实际的逻辑电路,但是ATI公司不会马上进行逻辑电路的生产(NVIDIA公司也一样),ATI公司使用FPGA(现场可编程门阵列)来模拟逻辑电路的核心GPU。
IKOS公司生产的FPGA
FPGA 器件由大量的逻辑门电路组成,这些门电路可以设置为“与”,“或”,“非”各种不同性质的电路,从而可以方便的模拟核心GPU。因为实际的一块GPU的生产常常要花费数百或者上千美元,而且一旦设计有错误,那么整块GPU就报废了。而FPGA器件可以反复使用,一旦发现设计错误,可以立即进行修改。所以ATI和NVIDIA公司都使用IKOS公司生产的FPGA。R300和NV30都是使用进行FPGA设计的。
尽管IKOS的测试环境比起GPU实际的运行频率来慢多了,但是它在进行设计调整,修改方面是最有效的工具之一。
在通过FPGA的模拟后,GPU芯片才会真正生产,A0芯片用来表示生产出来的第一款GPU核心。针对A0 GPU,ATI实验室还要进行许多测试,直到GPU核心通过所以测试后才被安装至PCB板卡上。
FIB工具
在测试过程中,FIB工具也是最有效的测试工具之一。在前面一些文章中,我们也对FIB进行过一些介绍。FIB工具能够有效的改变硅片电路(如切断或连接某些电路),而不破坏硅片的内部结构。所以ATI和NVDIA公司使用FIB工具可以对成型的产品进行最后的修改。
最后,样品就被送往环境实验室进行实际环境的电压,电源功耗,兼容性等各种测试。
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