Maxwell和Volta NVIDIA下一代GPU猜想

预测2：Maxwell的大核心产品将延迟生产，首先露面是采用中等核心的Sweet Spot产品

可信度：★★★★★

英特尔在执行了Tick-Tock战略后，以一代产品换工艺、一代产品换架构的方式稳步前行。对GPU来说，频繁更换架构已经是“青春期”的事情了，目前NVI DIA的一代GPU架构大约需要维持2～3年时间才能彻底更换。因此，从Fermi开始，NVIDIA更换架构就意味着全新工艺将上场，毕竟目前制约GPU发展的核心因素并非产品设计，而是工艺制程。

在Kepler上，NVIDIA采用了首发中等核心产品、再用两颗中等核心组成单卡双芯获取图形性能王者的手段——这样做的好处非常明显，无论是功耗还是良率、制程都有一定保障，真正的本代架构大核心则需要等待制程进一步优化成熟之后才上市。这样做能在很大程度上避免之前GT200、Fermi时代的“大核心高功耗和低良率”的尴尬场面。

在Maxwell上，NVIDIA将启用下一代20nm制程工艺。TSMC对20nm工艺的难度估计比较充分，早在2012年就开始进行研究。新消息是由于进展顺利，TSMC将在2013年第二季度开始试产20nm的产品，2014年开始批量化生产。这个进度和Maxwell的上市时间是基本相同的。

相比从40nm到28nm的进化而言（TSMC放弃了32nm工艺节点），28nm进化到20nm则是典型的“半代”工艺。TSMC的下一代全代工艺是16nm或者14nm，只不过技术难度太大，TSMC短期内无法掌握。相比英特尔早就开始商业化的22nm 3D工艺而言，TSMC的20nm工艺虽然数字更小，但其功耗、良率的实际情况可能还不如英特尔的22nm工艺。因此，NVIDIA的首批Maxwell产品必定以小核心产品试水。毕竟在Kepler上NVIDIA首先试产的并非GK104，而是GK107这样的入门级GPU。

Maxwell的新一代产品GM107（暂时的称呼）应该在芯片面积上和GK107相差不大，生产难度也不大，甚至NVIDIA也可能使用成熟的28nm工艺来生产GM系列的小核心产品。毕竟这些小核心产品无论从功耗还是芯片面积来说，即使现在使用老工艺、未来再换用新工艺生产也都是稳赚不赔。这是因为28nm工艺的成熟度更高，用它在短期内生产出GM107抢占市场是不错的选择。

在TSMC的20nm工艺逐渐稳定成熟后，NVIDIA才会考虑试产更大核心的产品，比如GM100这种必定会出现的“庞然大物”，否则又将会重蹈GT200或者GF100的覆辙。毕竟对顶级计算卡（Tesla系列）市场而言，稳定的产品供应才是重要的，NVIDIA现在紧紧掌握着这个市场，不希望出现任何的闪失。

28nm工艺刚投产时，在GK104这种中等核心上的表现都不怎么出色，更不要说GK110这种巨核心了。在20nm工艺上，NVIDIA必定也会延迟巨核心产品的生产。

计算卡一直是NVIDIA利润的重要来源，虽然卖得不多，但每一张卡售价高可达几万美元，依旧赚得盆满钵盈

预测3：Max well也分为针对游戏用户的中小核心和针对计算用户的大核心产品

可信度：★★★★

Maxwell也分为针对游戏用户的中小核心和针对计算用户的大核心产品，这一点基本上毫无疑问。从游戏GPU的发展来看，AMD在Radeon HD 6900时代，将之前的中端产品提升到高端。比如Barts这样的Sweet Spot核心，传统命名应该是RadeonHD 6770，但AMD将上代HD 5770直接改名为HD 6770，Barts核心则命名为Radeon HD 6800系列，顶级则开辟了HD 690 0的产品线。NVIDIA在Kepler上完成了类似的变化，将传统的大核心产品GX100系列独立出来成为计算卡和顶级图形卡，而传统的SweetSpot则摇身一变成为高端产品，比如GTX 680。

这样做的好处非常明显，一来可以提高产品毛利率，在财报上有较好的呈现；二来可以区分专业计算市场和游戏市场，毕竟普通玩家不需要双精度等计算功能（并且未来三到五年内，游戏领域都不太需要双精度这样的计算），所以干脆分开来比较好。在Max well上，NVIDIA也将会延续这样的布局。根据目前的情况看来看，Maxwell产品代号为GM，旗下有GM100、GM104、GM106和GM107等诸多产品。其中GM100或者GM110是针对计算用户设计的大核心，其余的产品都是针对普通游戏用户。

前文所说的顶级Maxwell单核心产品则是指GM100或者GM110，它们将以500平方毫米的庞大体量成为Maxwell系列中顶级的GPU，会拥有高的单精度和双精度性能。其余的诸如GM104、GM106以及GM107等核心，应该和目前的Kepler的同档次产品类似，都是针对主流游戏玩家的产品。

当然，有关Maxwell产品的具体情况，在没有发布之前一切都不能下终结论。NVIDIA也可能突然改变产品代号，让一切重归迷雾。这样的事情之前曾出现过，未来也可能还继续出现。

预测4：Maxwell可能集成ARM核心，支持真正的统一内存寻址

可信度：★★★

NVIDIA有关Project Denver（NVIDIA公司于2011年1月5日在CES 2011上发表的采用ARM架构的微处理器，中文含义为“丹佛计划”）的消息，从2010年底就开始在业界流传，随后NVIDIA又在GTC大会上透露过有关高性能ARMv8处理器的消息。在GTC 2011大会上，NVIDIA更是表示Maxwell上将有Project Denver参与其中。

这种情况更可能只出现在顶级Maxwell上，也就是传说中的GM100或者GM110。GM110和GM100这类计算卡对计算性能需求更明显，使用ARM核心参与内部线程处理、调用的话，能够大幅度减少GPU计算中的掣肘和约束。

此外，在NVIDIA的路线图中，Maxwell的一个显著特性就是支持Unified Virtual Addressing（统一内存寻址，简称为UVA）。在之前的产品中，NVIDIA从Fermi架构开始就宣称自己引入了UVA。不过直到Kepler，UVA功能在GPU上依旧是比较鸡肋的存在。因为CUDA的本身限制导致虚拟内存必须和物理显存一一对应，2GB的显存只能划分到2GB的虚拟内存上，用处不大。而在Maxwell上NVIDIA又强调其对UVA的支持，显然是有了全新的突破。很可能是GPU可以真正支持硬件虚拟内存，支持按需分页等功能。再加上其他的技术，Maxwell本身的多任务处理能力可能会大幅度加强，在并行计算中会发挥出更强大的功能。

不过这样做也并非没有代价，由于需要支持更多的线程存储，GPU本身的缓存也会进一步加大。缓存是极为耗费晶体管的一种设备，加大缓存后NVIDIA有多少空间来布置更多的计算ALU等单元，将成为一个两难的问题。虽然20nm工艺能够进一步提升晶体管的密度，在同等面积内塞入更多的晶体管，但显然需求赶不上增长的幅度，NVIDIA需要很好地平衡两者之间的关系。

除了GM100这样的顶级计算产品外，针对游戏市场的GM104等产品，可能不会加入ARM核心，也不会支持诸多计算卡需要的功能，甚至包括UVD在内的功能都不会支持。但也不排除NVIDIA为加强GPU的通用计算能力同样为其加入ARM核心的可能，游戏卡上暂时没有太多资料可以证实这一点，只能说可能性一半对一半吧。

Volta架构离我们还是太远了，目前比较确定的一点就是Stacked DRAM显存将在这款产品上使用。