冶天科技

**冶天科技**（英語：ATI Technologies Inc.），於 1985 年創立於加拿大安大略省萬錦，是一家專門設計與銷售適用於個人電腦、機上盒、數位電視、電子遊戲機及手提式裝置等的顯示晶片、晶片組的無廠半導體公司。2006 年 7 月 24 日被美國的超微半導體全資收購。ATI 被收購前在北美、歐洲和亞洲等地曾擁有超過 3,700 名員工，2006 年時營業額仍有 22 億美元之巨，後來 AMD 方面整合後，最終成為其顯示卡部門，並保留 Radeon 品牌進行銷售。

## 歷史

ATI 公司由四位加拿大華人移民在 1985 年 8 月 20 日創辦，他們分別是來自香港的劉理凱（Lee Ka Lau）、劉百行（P. H. Lau）、何國源（Kwok Yuen Ho）、班尼・劉（Benny Lau）。

公司原名是 Array Technology Inc.，五個月後更名為 Array Technologies Inc.，1985 年 12 月 18 日正式更名為現名 ATI Technologies Inc。1993 年 11 月，ATI 成功在多倫多證券交易所上市。ATI 原先是一間原始裝置製造商，為大型個人電腦製造商製造顯示晶片，例如 IBM。從 1987 年 7 月開始，ATI 自立成為顯示卡零售商，銷售 ATI EGA Wonder 和 VGA Wonder 顯示卡。

在 1997 年，ATI 成功收購當時他的最大競爭對手 Tseng Labs，為公司加入 40 位新的工程師。在 2000 年，ATI 收購 ArtX，一間製造 Flipper 顯示晶片的公司，而 Flipper 晶片是任天堂 GameCube 的核心。往後，ATI 為任天堂設計顯示晶片，用於其 Wii 主機。較早前，ATI 已經為微軟的 Xbox 360 設計顯示晶片。

在 2005 年，ATI 收購 Terayon's Cable Modem Silicon Intellectual Property，鞏固其在數位電視市場地位。

在 2006 年 7 月 24 日，ATI 被 AMD 以 54 億美元收購，於 10 月 25 日收購完成，最終收購價格為 43 億美元現金，另加 5800 萬 AMD 普通股購買 ATI 所有普通股，摩根史坦利還另外貸款 25 億美元予 AMD。收購後，AMD 一直保留 ATI 品牌，作為旗下繪圖卡業務的子品牌。直到 2010 年 8 月，在發布 Radeon HD 6000 系列顯示卡的同時，AMD 宣布放棄 ATI 品牌。不過在 2015 年，AMD 又將其繪圖技術事業部門單獨命名為 Radeon 事業部 ——Radeon 是 ATI 也是其被收購後一直沿用的繪圖晶片品牌。

## 產品

另外，ATI 除了為個人電腦製造高端 GPU（ATI 稱之為 VPU），亦製造手提電腦（稱為 **Mobility Radeon**）、PDA 和手提電話（**Imageon**）版本 GPU，整合型主機板晶片（**Radeon IGP**）。拜各式各樣產品之託，ATI 成為 OEM 和多媒體市場的王者。

ATI 的主要競爭對手是 NVIDIA。從 2004 年開始，ATI 的旗艦級 Radeon 產品線，能與 NVIDIA 的 GeForce 產品線直接競爭。2004 年第三季，ATI 顯示卡的市場佔有率為 59%，NVIDIA 只是 37%。長久以來，此兩公司已佔用最大市場佔有率。

從 2005 年開始，ATI 與華碩等廠商合作，推出整合顯示核心的晶片組。英特爾亦採用 ATI 的晶片組出售主機板。

ATI 於 1996 年引入 All-in-Wonder 概念。All-in-Wonder 顯示卡的特色就是整合了電視卡，而卡的用料也比較高，目的是提高視訊輸出品質。顯示核心方面，它採用主流 Radeon 的顯示核心，與主流顯示卡一樣擁有高速的立體彩現效能。2006 年，歐洲聯盟的危害性物質限制指令正式生效，這迫使 ATI 停止開發新的 AIW 顯示卡。AIW 系列最強顯示卡就是 AIW X1900。隨後，ATI 更專注開發 Theater 系列電視卡。到了 2008 年 7 月尾，AMD 重新推出 AIW 系列產品。顯示核心採用了 Radeon HD 3650，分為 HD 和 HD Premium 版本。後者附設了一張影像輸入輸出子卡。顯示卡亦整合了 **TV Theater 650 PRO** 晶片，**ClearQAM** 硬體 MPEG-2 解碼器。

其實 ATI 的競爭對手 NVIDIA 也推出過同類產品，名為 Personal Cinema 系列。

### 電腦顯示晶片

在 2008 年中，AMD 宣佈會將 FireGL 和 FireMV 系列顯示卡合併為 FirePro 系列。前者會命名為 ATI FirePro 3D Graphics，後者會命名為 ATI FirePro Multi-View。

* Rage - ATI 第一款 3D 加速器。支援 DirectX 6，MPEG-1 和 MPEG-2 加速
  * Rage Mobility - 是桌面平台的 Rage 低電壓版，主要用於 Notebook，支援雙顯示輸出
* Radeon
  * Mobility Radeon - 是桌面平台的 Radeon 低電壓版
* FireGL－2001 年推出，建基於 Radeon，ArtX 團隊改造
* FireMV - 2D 加速器產品

### 核心性產品

* **Flipper** - 這是一個用於 Nintendo Gamecube 的 3D 加速器，由 ArtX 開發。Flipper 的功能類似 Direct3D 7 加速器。它有四條表現流水線，硬體支援 T&L，有限度支援 pixel shader。很創新的，此晶片整合了 3 MB 的 1T-SRAM，作為極速低延遲（6.2 ns）記憶體。此記憶體用來存取紋理和 Z-buffer 數據。記憶體頻寛是 10.4 GB／ 秒（當時的極速）。Flipper 是由 Nintendo 64 Reality Coprocessor 團隊設計，前 SGI 成員。
* **Xenos** - 由 ATI 製造的微軟 Xbox 360 主機繪圖核心，並命名為代號 "R500" 或是 "C1"，它還包含了其中名為 embeddedDRAM（eDRAM）的特點。Xenos 還有統一的遮罩架構可以動態讀取並平衡 bank 內相同效能單元間的像素與頂點處理。這大大地不同於以往桌上型電腦使用的顯示晶片，根據不同任務需求使用不同的 bank。此晶片整合了記憶體，用於加快 anti-aliasing 的運算。Pixel 和 Vertex 處理不再分開，同一處理單元可處理 Pixel 或 Vertex 數據。
* **Hollywood** - Nintendo 的第七世代遊戲核心，同樣是 ATI 設計，用於 Wii。

### 手提式晶片

* **Imageon**－2002 年發佈，志在為手提產品和手提電話帶來 3D 加速功能。現在的 Imageon 2300 包含 3D 引擎，MPEG-4 解碼功能，JPEG 編碼和解碼功能，支援二百萬像素數位相機鏡頭。記憶體方面，支援 2MB 低功耗 SDRAM。

2008 年，在西班牙巴塞隆納舉行的 3GSM 大會中，AMD 發佈了新款的 Imageon 手機處理器。這次發佈有三款處理器，和兩款用於手提電話的顯示核心。顯示核心方面，AMD 可以將有關的技術，授權給其他廠商，用以整合到其他產品中。。由於 NVIDIA 於較早的時候亦公佈了相關產品，這亦顯示出傳統的硬體廠商，開始將注意力放到行動裝置上。

這次發佈的新產品列表：

* 手機處理器
  * AMD Imageon D160 - 行動電視處理器，主要用於接收行動電視，支援 DVB-T 和 DVB-H 標準。
  * AMD Imageon M210 - 音訊處理器，用於音訊裝置中，支援長時間播放。
  * AMD Imageon A250 - 多媒體應用處理器，用於智慧型手機中，類似電腦的中央處理器。
* 顯示核心
  * AMD Z460 OpenGL ES 2.0 - 用作加速立體運算，為統一著色器架構。意法半導體的 STn8820 處理器已整合此顯示核心。
  * AMD Z180 OpenVG 1.x - 用作加速向量圖形的運算，例如 Flash 效果。

### 晶片組

眼見 NVIDIA 推出 nForce 系列，ATI 亦推出產品對抗。但南橋設計一直搞不好，經常靠外援。最初使用 VIA，其後使用 ULi（前稱 ALi）。令 ATI 晶片組普及的原因，是客戶有所需求。傳統晶片組設計商不能跟上潮流，只推出支援 DirectX 6 或 7 的整合型晶片組，而 ATI 的晶片組已支援 DirectX 9，客戶當然要技術和效能較強者。況且付多五美元，即猶如購買了一張低階顯示卡，ATI 晶片組吸引力極強。而且，ATI 在圖形設計已有堅固基礎，所以能輕易踏入整合型晶片組市場。第一代的 ATI 晶片組內建了 Radeon 7000 顯示核心，有支援 AMD 和 Intel 處理器版本之分，不過並沒有正式推出市場。其後推出內建 Radeon 9100 顯示核心的晶片組，並可支援雙通道記憶體，但對記憶體相容不足。與此同時，ATI 推出沒有內建顯示核心的晶片組。之後再推出新晶片組，內建 X300 顯示核心。2005 年，Intel 宣布放棄低階市場，並使用 ATI 的整合型晶片組推出主機版。在其他主機版製造商陸續使用 ATI 產品下，令 ATI 晶片組的市場佔有率高過 SiS。此時，NVIDIA 為防止 ATI 威脅其晶片組地位，收購 ULi 間接斷絕其南橋供應。

#### Intel

以下是 ATI 推出的 Intel 平臺晶片組：

* IGP3xx
* 9000 IGP
* 9100 IGP
* RX 330
* Xpress 200 IE

#### AMD

AMD 晶片組列表：

* IGP3xx
* 480X CrossFire
* 570X CrossFire
* 580X CrossFire
* AMD 690V
* AMD 690G
* AMD 740G
* AMD 760G
* AMD 770
* AMD 780V
* AMD 780G
* AMD 785G
* AMD 790X
* AMD 790GX
* AMD 790FX
* AMD 870
* AMD 880G
* AMD 890GX
* AMD 890FX

一路而來，ATI 的南橋總是不甚完美，例如著名的 USB 問題，所以主機版製造商曾經使用 ULi 的南橋替代。

由於 AMD 已經併購 ATI，ATI 有關晶片組形號已經易名。例如原本的 ATI Radeon Xpress 1600 CrossFire 和 ATI Radeon Xpress 3200 CrossFire 會易名為 AMD 480X CrossFire 和 AMD 580X CrossFire。新的命名方式是「AMD＋晶片組代號＋產品定位代碼」。產品定位代碼有支援 CrossFire 的 X、高端的 T、主流的 G、低階的 V 和行動平台的 M。

### 數字產品平台

當 NVIDIA 發佈 APX 2500 應用處理器後，意法半導體於翌日（即是 2008 年 2 月 12 日）亦發佈了相關處理器。該處理器由意法半導體和 AMD 合作研發，形號是 Nomadik STn8820。

晶片的製程是 65nm，整合了 ARM1176 處理器，核心頻率是 528MHz，亦內建了一個 AMD OpenGL ES 2.0 顯示核心。由於顯示核心的功能與 Xbox 360 中的 Xenos 顯示核心相似，所以亦被稱為 mini-Xenos。與 AXP 2500 一樣，晶片支援 720p 高畫質影片播放功能。

在成本控制方面，意法半導體比 NVIDIA 的方案更好。其平台使用更少晶片，所以成本更低。

## 市場領導

ATI 於 1985 年成立，為了公司前途，決定不再大量製造基本 2D 圖像晶片。1987 年，ATI 發售 EGA Wonder 和 VGA Wonder 家族顯示卡。這些顯示卡功能都比 IBM 自身的顯示裝置（EGA and VGA）好。1991 年 5 月，ATI 發佈 Mach8，ATI 第一款最佳化微軟視窗的產品。CPU 不再需要運算畫面資料，提升系統效能。1992 年，發佈了 Mach32，比前代產品有很大進步。

但第一款為人熟悉的多媒體晶片，應該是 1994 年推出的 Mach64。尤其是 Mach64 硬體支援 YUV-to-RGB 顏色轉換，和硬體縮放。這樣個人電腦能應付基本 AVI 和 MPEG-1 播放，而不需要昂貴的專用硬體解碼器。之後，Mach64-VT 從 CPU 接過逐行掃描的工作。1996 年的 ImpacTV 進一步支援 800x600 VGA-to-TV 編碼。而這些產品並不是太昂貴。

ATI 在 1996 年發售第一款內建 TV Tuner 的顯視卡，是現代 All-in-Wonder 系列的前身。功能包括 ATI 第二代 3D Rage II 顯視晶片提供的 3D 加速、64-bit 2D 效能、TV 品質影象加速、影象擷取、TV Tuner、無閃爍 TV-out 和立體聲 TV 聲效。

但是，正當 ATI 與 OEMs 建立起優質多媒體卡的名譽，在 1990 年代後期，消費者亦要求強勁 3D 效能，這做成 3dfx 和 NVIDIA 的崛起。在 1999 年 1 月，All-in-Wonder 128 伴隨著第一次警告。它包含 Rage 128 GL 繪圖晶片，16 MB 顯示記億體版本的銷售情況良好。但有所改進但延期的 32 MB 的版本則銷情不佳，原因是它的價錢與 3D 效能不配合。ATI 必須發展整合型 3D 加速器，與 NVIDIA 當時正在設計的晶片競爭。

ATI 第一款真正的 3D 晶片是 3D Rage II。此晶片支援雙線性和三線性過濾。它亦支援 Z-buffer，和一些 Direct3D 材質混和模式。但是像素過濾只是比 S3 的 ViRGE 略好，在當時來說是很差了。從特色來說，亦只比工作站級的 Matrox 的 Mystique 略好。

而 1997 年的 3D Rage Pro，填充率效能改進到與原本的 3dfx Voodoo Graphics 一樣，三角形形成引擎速度是 1.2 M triangle／秒。單通道三線性過濾與一個完整的紋理完成混合。Rage Pro 得到大批 OEM 訂單，原因是其優良的 DVD 播放效果和低廉的價格，但惡劣的驅動阻礙了它的發展。直到產品推出了接近兩年的 1999 年，才有一個達到應有水準的驅動。新驅動有 20-40% 的效能提升。隨後，ATI 終於了解到發展驅動的重要性。

1997 年，128 GL 的研發得到 Tseng Labs 研發團隊的幫助。它的對手是 RIVA TNT 和 Voodoo 2。先進的記憶體結構允許 Rage 128 在 32bit 彩現時，效能損失減至最低。不幸的是當時大多數電玩只支援 NVIDIA 領先的 16bit 彩現。

最終，RIVA TNT2 蠶食了 ATI 原有的 OEM 市場，縱使 ATI 的產品能夠提供優質的 dvd 播放，售價低廉。1999 年 4 月，Rage 128 Pro 推出，功能包括非等方性濾鏡，更好的工三角形生成引擎，和更高的頻率。當時，Rage 128 Pro 的 MPEG-2 加速技術為當時領先，能夠在 Pentium III 600 MHz 平台提供即時 MP@HL（1920x1080）播放功能。ATI 為了提高顯示卡效能，進行了一項名為 "曙光女神" 的實驗，亦即是 MAXX 技術。原理是將兩顆 Rage 128 Pro 顯核整合在同一塊 PCB 板上，類似 Voodoo II 的 SLI。每個顯核交替運算畫面。但由於 MAXX 技術需要兩倍顯示記憶體，價格高昂，同時受制於差勁的驅動程式，效能不佳，這計劃並不成功。最後，ATI 停止主流多顯核顯示卡的研發。

ATI 擅於製造低階的 OEM 顯示卡。那些顯示卡擁有不俗的 2D 效能、DVD 加速和完美的 3D 功能。但 ATI 不能在高端市場有效地挑戰他人。在 2000 年 3 月的遊戲開發者論壇上，開發者都渴望知道有關第六代繪圖核心的資料，雖然大多數人士都抱懷疑態度。這段時期，很多公司都發佈不能如期、或冒險地付運的產品。然而，ATI 在遊戲開發者論壇上閉門展示其新型繪圖核心的測試版，新產品命名為 Radeon 256。

於 2000 年，ATI 發布了 Radeon 核心（R100）。ATI 建基於這個核心的新顯示卡原命名為 Radeon 64，代表它支援 64MB DDR RAM，但最終更名為 Radeon 7200，代表它支援 DirectX　7。R100 核心起初支援了一些顯著的功能，例如完整的 DirectX 7 凸凹紋理對映（浮雕，點積 3 和環境對映凹凸貼圖），硬體 3D 陰影，硬體個別畫素抖動消除技術和一些 DirectX 8 的像素著色效果。不幸地，ATI 使用了 2 條像素流水線的設計，每條像素流水線有 3 個光柵單位（即是 2\*3 架構）。對手 NVIDIA 的 GeForce 2 晶片使用了 4 條像素流水線的設計，每條像素流水線有 2 個光柵單位（即是 4\*2 架構）。那時，很少 3D 程式每個週期利用到多過兩個紋理運算，所以 Radeon 的第三個光柵單位很少被利用到。

ATI 證明原先的 Radeon 64 並不是唯一的攻擊。隨後在 2001 年，ATI 推出了第二代 Radeon 核心 - R200，即是 Radeon 8500。R200 的像素流水線架構與 NVIDIA 的 GeForce 2 系列相同，它們都是 4 條像素流水線的設計，每條像素流水線有 2 個光柵單位。原先 Radeon 8500 核心頻率是 300MHz，但核心不能承受。最後，ATI 的零售產品盒和檔案都標榜 Radeon 8500 的填充率是 300MHz 的 2.4 GTexel/s，但卡的核心頻率調低到只有 275MHz。NVIDIA 很快的推出頻率更高的 GeForce 顯示卡。當時 NVIDIA 最強的 GeForce 4 Ti 顯示卡能提供更強大的效能，但 ATI 的顯示卡能提供更好的圖像品質和著色效果。事實上，由於 R200 支援 DirectX pixel shader 1.4，所以它依然支援很多 2005 年的電玩，但同期的 GeForce 4 只支援 pixel shader 1.3，相容度比 Radeon 8500 略遜一籌。

在這個時期，ATI 為了對抗 NVIDIA，開始銷售顯核予顯示卡厰商，而顯示卡會附上 "Powered by ATI" 字樣。這個突然的轉變令 NVIDIA 措手不及，嘗到了自不幸的 NV1 計劃以來第一次失敗。此外，ATI 推出了由 R100 核心發展而成的 RV200，即 Radeon 7500。RV200 的功能與 R100 相同，但核心頻率大幅提升至 290 MHz。ATI 亦推出了只有單條流水線的 Radeon 7000。最後，多餘的 R100 顯核則以 Radeon 7200 的姿態出現。

Radeon 8500 受到 OEMs 的歡迎，這是由於它與主機板的相容性比 NVIDIA 的產品高。驅動程式仍舊是 ATI 的弱點，但隨著時間的推進，已有相當的進步。Radeon 8500 顯示卡系列的良好效能和功能，使 ATI 正式成為 NVIDIA 的對手，而其他顯示卡厰商，例如 3dfx，早已於 2000 年結束業務。ATI 亦推出了催化劑（Catalyst）驅動程式套裝，它的品質，相容性和效能都比前代驅動程式進步。

對於 NVIDIA，Radeon 256 和 Radeon 8500 是警告，示威著 NVIDIA 自以為理所當然的高聳市場地位。2002 年對於 ATI 是決定性的一年，ATI 突如其來發佈了新的 Radeon 結構。第三代 Radeon 是從頭研發的 DirectX 9 顯示核心，Radeon 9700（R300）是歷史中其中一個最創新的產品。此外，ATI 勝過 NVIDIA 的 DirectX 9 晶片數個月。縱使 R300 使用當時最強的四條像素流水線架構，但沒有電玩利用到此架構的優勢。

Radeon 9700 高效能的原因在於它擁有 256bit 記憶體頻寬。在此之前，所有高效能顯示卡，如 TNT 和 Rage 128，都只是擁有 128bit 記憶體頻寬。縱使相容度比 GeForce 4，甚至是自家的 Radeon 8500 差，但記憶體頻寬比那些卡多很多。事實上，NVIDIA 的 GeForce FX 5800 使用了 128bit 記憶體頻寬，影響效能發揮。

從此，ATI 在高端市場保持著優勢，並將技術推廣到市場分額最大的中低階市場。ATI 決定銷售 R300 的削弱版，使它成為中階市場產品，並命名為 Radeon 9500。而 Radeon 9500 Pro 則配備了 R300 核心，但只使用了 128bit 記憶體頻寬，核心頻率為 275MHz。這張顯示卡比最快的 GeForce 4 顯示卡還快，尤其是 DirectX 9。

R300 引起顯示卡廠商的注意。為了滿足中階市場的需求，ATI 甚至容許廠商售賣 Radeon 9700 顯示卡的削弱版，但一半的像素流水線被遮蔽掉了。這些顯示卡與一般的 Radeon 9500 Pro 顯示卡不同，它有 256bit 記憶體頻寬，但只有四條像素流水線，效能比一般的差。熱衷硬體者發現能輕易透過破解驅動，重開被遮蔽掉的像素流水線，令價錢一般的 Radeon 9500 搖身一變成為昂貴的 Radeon 9700 顯示卡。

低階市場方面，ATI 推出了 RV250。它是建基於 Radeon R200 核心，但每條像素流水線的光柵單位減半。這個架構與原本的 GeForce 相同，但 Radeon 9000 的效能與 Radeon 8500 差不多。它與只有兩條像素流水線的 GeForce 4 MX 競爭。而原先的 R200 核心則被包裝成 Radeon 9100 出售。由於 Radeon 9100 每條像素流水線的光柵單位數目與 Radeon 8500 相同，所以效能比 Radeon 9000 好。Radeon 9200（RV280）是 RV250 的 AGP 8X 版本。Radeon 9100 IGP 是整合型顯示卡，只有兩條像素流水線。這個時期的 ATI 顯示卡命名比較混亂。

ATI 在 2003 年推出了 Radeon 9800 Pro（R350）以取代 Radeon 9700。對比 NVIDIA 的 GeForce FX 5800，它的功耗比較低，但效能更好。在中階市場方面，推出了 Radeon 9600（RV300），像素流水線數目比 9800 Pro 減半。它的效能比 Radeon 9500 Pro（R300）稍低，但功耗亦比較低。在 DirectX 8 應用下，它的效能比 Radeon 8500（R200）和 Geforce 4 低，但 DirectX 9 則搖搖領先，這是由於那些舊卡並不支援 DirectX 9。

據 Mercury Research 所說，ATI 市場佔有率在 2004 年第三季由 4% 升至 27%，而 NVIDIA 的市場估有率由 23% 降至 15%。而市場估有率第一則是 Intel，估有率是 39%，縱使只是銷售整合型顯示卡。

在 2005 年，ATI 開始銷售 X800 XL PCI-E 顯示卡，它是 X800 核心的 110 奈米製程版本。而原先的 X800 核心則採用 130 奈米 low-K 製程。X850 是當時 ATI 的高端顯示卡，以取代 Radeon 9800。但不支援 32bit 彩現和 SM 3.0 令它難以與 NVIDIA GeForce 6 競爭

在 2005 年 10 月，ATI 終於推出 90 奈米製程的 Radeon X1000 系列顯示卡。其實早一年前已敲打出最初版本。但由於一個迴路上的故障，令最終頻率降低了 150 MHz，最終令大規模生產延遲了數個月。這個關鍵性的的延遲令 NVIDIA 的 7800 系列顯示卡搶盡了高端市場。縱使 ATI 保持了市場估有率，但利潤則減少了。

## 注釋及參考資料