NVIDIA GeForce 5

GeForce FX

NVIDIA于2002年11月18日发布GeForce FX，由于其采用当时领先的0.13微米制程（台积电代工）及GDDR2显示存储器（三星制造）的成品率太低，NVIDIA临时改进了NV25核心使其支持AGP 8X，称为NV28核心，即Ti 4600更新为Ti 4800来临时应对竞争对手的Radeon 9700 Pro，但终究是上一代产品，性能完全不敌竞争对手，使ATi罕有的获取了之前从未获得过的性能之王。GeForce FX正式上市前的这段时间NVIDIA陷入了这种难堪的局面，只能通过优化驱动来减小与ATi产品的差距。
GeForce FX正式开始上市是在2003年3月份，首批有两个型号，FX 5800 Ultra与FX 5800。前者负责取代上代的Ti 4800，频率达到核心500MHz/显示存储器1000MHz，是当时市面上频率最高的显卡，首次超前使用三星刚刚开始量产的GDDR2作为显存，时脉虽比DDR高，但功秏也提高，时间延迟亦変得严重。所以就算使用了新技术，只有128 Bit位宽，完全不能发挥NV30应有的性能，在与竞争对手Radeon 9700 Pro对比的多个媒体评测中只是勉强获取了胜利，但为此付出的代价相当大，即使NV30支持分频技术，但由于采用两倍于上代产品的晶体管制造，它的运行温度很高，消耗了两倍于同等ATi显卡的电能。FX 5800 Ultra采用史无前例的占据两个PCI槽的FX Flow散热系统的噪音也相当高。FX 5800 Ultra的性能王座只坐了不到一个月，ATi在FX 5800 Ultra发布不久迅速推出了Radeon 9800 Pro予以还击，且性能比FX 5800 Ultra来得更高。现时FX 5800 Ultra被认为是NVIDIA公司自成立以来除NV1外第二失败的产品。低一个档次的FX 5800频率稍低，负责取代上代的Ti 4800 SE，散热器则为普通风扇，噪音稍小，但同样需要占用2个PCI槽。
FX 5800系列显卡采用第二代CineFX引擎，支持Intellisample技术，ForceWare统一软件环境。提供了FP16和FP32精度模式。这两种模式前一种意味着低精度渲染（和竞争对手相对而言），另一种是低性能模式。32位支持也使得晶体管数量大幅增加。着色性能通常也只有竞争对手ATi产品的一半或是更低。作为兼容微软DirectX标准上享有盛誉的NVIDIA，为此次误判微软下一代规范，付出了沉痛的代价。
NVIDIA开始掩饰GeForce FX的缺点。这个时候备受关注的“FX Only”演示程序Dawn发布了。但是当这个程序被破解之后，人们发现在Radeon 9700显卡上运行的速度甚至更快。随后，NVIDIA在驱动上进行了更多的修改和“优化”，但是NVIDIA的稳定和高效驱动的传奇已经不在了。后期，NVIDIA通过对指令的重新排序部分地缩小了性能差距，但是着色性能依旧较弱，而且对特定硬件指令十分敏感。NVIDIA于是寻求微软的合作，更新DirectX规范，依此可以生成对GeForce FX架构优化的指令代码。
在2003年3月，NVIDIA还发布了代号NV31的FX 5600 Ultra与FX 5600，代号NV34的FX 5200 Ultra与FX 5200四款显卡，定位于中阶与主流市场，对手是ATi的Radeon 9600与Radeon 9200，其中NV31与NV30的基本特性完全相同，同为CineFX引擎，支持Intellisample技术，但其采用了128位的DDR显示存储器，显核及存储器频率均有所降低，拥有四条像素管线。稍后NVIDIA又针对OEM市场发布FX 5600简化版，其PCB用料简化，频率降低（不同国家地区有不同的三种名称：FX 5600 SE/XT/LE）。FX 5600 Ultra的性能不足以撼动Radeon 9600 Pro，所以在5月份NVIDIA推出了新版FX 5600系列，核心采用覆晶技术，提升了50MHz的频率达到400MHz，显示存储器亦提升到800MHz，与此同时之前的FX 5600简化版开始走入零售市场。NV34则不支持Intellisample技术，像素管线同为四条。FX 5200除了支持DirectX 9与上代产品相比毫无优势，其性能比GeForce4 MX 440 SE还要低，并不足以流畅运行游戏。竞争对手ATi在当时没有支持DirectX 9的同级别低级产品，造成FX 5200相当畅销，在2003年至2004年期间占据了整个低级市场，后期更推出了FX 5200简化版，直到2004年ATi发布Radeon 9550。FX 5200 Ultra性能比FX 5200稍强，但它的公版设计是采用与FX 5600 Ultra相同的PCB，不利于降低成本，所以市场上相当少见。NVIDIA在OEM市场还有FX 5100，它的频率相比FX 5200有所降低，当然性能一样很低。
为了应对Radeon 9800 Pro，NVIDIA在NV30推出两个月后迅速推出了核心代号NV35的FX 5900 Ultra与FX 5900来取代。由此导致FX 5800 Ultra与FX 5800的寿命相当短，不久就停产。这次NVIDIA迅速吸取了之前的教训，重新采用技术成熟的256比特DDR显示存储器。NV35同时还改进了之前的技术，CineFX升级为CineFX 2.0，主要是改进了浮点Pixel Shader的运算能力，改善了各项异性过滤的图像质量等。Intellisample升级为Intellisample HTC，它增加了色彩、高级纹理和Z轴压缩算法来提升图像质量，另外1：4的无损压缩技术也在256位显存带宽的帮助下得到了很好的发挥。它还加入了UltraShadow技术用来加速Volumetric Shadow的速度，它允许程序员约束光源使物体的阴影在一个特定的范围内，这样就加速了阴影的计算速度。而之前的产品可以通过软件模拟来实现该技术，但性能会有所降低。NV35相比NV30在内存带宽、反锯齿填充率、图形优化功能上分别有所提升和改进。FX 5900 Ultra和FX 5900的散热系统相比FX 5800 Ultra小了许多，由于发热量的降低，使其不用采用FX Flow的大型散热系统，噪音也没有之前这么严重，它同样支持分频技术，在2D下的频率降低以节约电能。纵使有如此多的改进，FX 5900 Ultra在与9800 Pro的较量中还是勉强获取了胜利。
对手不久又改进其Radeon 9800 Pro产品，于10月中旬发布了Radeon 9800 XT，NVIDIA为了应对马上在10月下旬又推出了代号NV38的FX 5950 Ultra，它采用更先进的制造工艺，使其能获得更高的频率，NV38显卡只改进了PCB供电设计，其他特性与NV35完全相同，它在与Radeon 9800 XT较量中势均力敌，但性能依然偏弱，只在少数项目中获取领先。与NV38一同发布的还有代号NV36的FX 5700 Ultra与FX 5700以及简化版的FX 5900（性质与FX 5600简化版相同），它的对手是ATi的Radeon 9600 XT，NV36交由IBM代工，亦是NVIDIA与IBM的第一次合作。FX 5700 Ultra是FX 5900 Ultra的中阶版本，它拥有FX 5900 Ultra所支持的所有特性，唯一不同的是频率有所降低并采用了DDR2存储器，它的性能压倒了9600 XT。2004年3月NVIDIA发布了FX 5700的简化版来取代之前的FX 5600简化版，对手是Radeon 9600 SE，同时还发布了代号同为NV34的FX 5500，它在FX 5200的基础上提升了频率，但性能不足以超过FX 5200 Ultra，FX 5500是以较低的成本获得了接近FX 5200 Ultra的性能。2004年5月NVIDIA将FX 5700系列改用最新的GDDR3显示存储器，频率达到1GHz，其性能甚至超过了简化版的FX 5900。2004年9月1日NVIDIA将OEM市场上的FX 5700 VE拿到零售市场上来弥补FX 5700简化版的缺货，同时针对中国大陆市场推出了FX 5900 ZT，它采用与FX 5900一样的设计，但它的频率稍低，完全可以通过超频达到FX 5900的性能。

GeForce PCX

2004年2月推出的GeForce PCX只是通过HSI桥接芯片来支持PCI-E接口，非原生支持。5系列只有三款产品，早期发表的GeForce PCX 5950改为GeForce PCX 5900推出，采用FX 5900 XT（NV35）核心，GeForce PCX 5750采用FX 5700（NV36）核心，GeForce PCX 5300采用FX 5200（NV34）核心。GeForce PCX 4300则是采用NV18核心的上代产品。竞争对手ATi曾讽刺NVIDIA“有路何需搭桥”，但最终也迫于市场压力推出了单向桥接芯片Rialto。