游戏里的芯片战争

英伟达创始人黄仁勋（Jensen Huang）在中国有一个令人费解的诨号：两弹一勋。

1963年出生在台北的黄仁勋，显然跟氢弹原子弹属于八竿子打不着。得此诨号的原因，是2011年英伟达发布了一款显卡GTX590。这款显卡功耗和发热巨大，超载时发生过爆炸事故。因此被网友戏称为核弹显卡，简称“核显”。

英伟达挨打立正，第二年发布的GTX690功耗有所改善，但网友们仍然对发热不满意，将GTX690称为“战术核显卡”。本来，这只是显卡圈里的一个专业梗，但遇到了一个将其带出圈、平时却八杆子打不着的单位：甘肃卫视。

2014年，甘肃卫视制作一期关于航母和现代战争的节目，文案借鉴了百度百科上的部分内容。恰好，有好事的网友将“核显卡”这个梗编进了百度百科：“搭载690战术核显卡的火箭推进榴弹，一发就可以摧毁一个航母战斗群”。

于是，随着主持人一本正经地念出“690战术核显卡”，显卡圈最大的名场面出现了，黄仁勋喜提“核弹狂魔”、“两弹一勋”等荣誉称号。

抛开各种梗不谈，黄仁勋的确是全球名气最大的芯片公司老板。没几个人能说出英特尔、高通、台积电甚至中芯国际的老板是谁，但很多普通人都对黄仁勋的各种轶事和段子无比熟悉，其原因是：很多人都玩游戏，在众多芯片的应用场景里，游戏玩家是对技术进步最敏感、算力需求最旺盛、付费意愿也最强的群体。

英伟达市值曾一度超过8000亿美金，是一个不折不扣的「算力帝国」，其产品已经广泛应用在云计算、人工智能、自动驾驶等领域，但英伟达底盘业务一直都是游戏，黄仁勋跟玩家们“相爱相杀”多年，伴随了至少两代人的成长。

玩家们甚至会“跪求”英伟达推出新产品。2017年3月，《绝地求生》突然走红，这个游戏需要GTX1060显卡才能流畅游玩，这让一大批设备陈旧的网吧陷入尴尬，玩家和网吧老板们此时都希望老黄能给出一款便宜但能玩吃鸡的显卡。

刀法精湛的老黄从善如流，紧锣密鼓地推出了一款特供显卡——GTX 1060 5G显存版。这款显卡将算力卡在一个非常暧昧的节点：它性能确实不弱，可以完美运行《绝地求生》，但同时无法运行任何一款更高配的游戏，还无法挖矿。

这些特性让这款显卡价格相对低廉，而且稳定。于是其不仅被网吧老板奉为圭臬，预算有限的玩家也将其视作“居家旅行必备良卡”。仅仅因为一款《绝地求生》游戏，1060 5G显存版本至今仍是Steam上持有率第二高的显卡。

人类的天性能促进伟大的生产力，半导体就是其中之一。尽管英伟达现在跟几乎所有热门科技概念——如ChatGPT、无人驾驶和Web3——都能搭上关系，但在成立之后的很长一段时间里，游戏玩家才是“核弹黄”的衣食父母。

构建在算力基础上的虚拟游戏世界，是芯片产业最大的需求方之一。超级玛丽与光刻机之间的关系很少有人讨论，但如果复盘计算机发展史，就会发现游戏，是不断加速的硅基革命最重要的推动力之一。

玩家们也许不会意识到：他们在吃鸡里射出的每一颗子弹，都变成了晶圆厂的订单。

1975年，在游戏巨头雅达利（Atari）上班的乔布斯领到了一个任务：给一款叫做Breakout的游戏制作电路板，但要尽量节省芯片。雅达利预计一般需要150个芯片，就给乔布斯设置了奖励条件：每少一个芯片就奖励100美元。

这里所说的“芯片”指的是TTL逻辑电路，它是一种由双极型晶体管构建的逻辑阵列，是早期的集成电路工艺，在1960-1970年代占主导地位，被电子工程师广泛用来搭建各类复杂功能的电路，比如计算器、工控系统，以及游戏机。

雅达利是全球第一代街机和家用游戏机巨头，等于今天的任天堂+索尼+暴雪+R星，四舍五入几乎是当时全球最酷的公司。1974年19岁的乔布斯从里德学院毕业，加入雅达利成为前50号员工，这是他创办苹果前的唯一的一份正式工作。

不懂技术的乔布斯找来了好友沃兹尼亚克(Stephen Wozniak)，两人熬了4天的夜（主要是沃兹在熬），最后成功地只用了44枚芯片就完成任务。这让两人发了一笔小财，为他们的合作奠定了良好的基础。1976年，他们创办了苹果。

乔布斯和沃兹使用的这种TTL逻辑电路，是70年代初最主流的“芯片”，游戏机是它们最大的需求方之一。据保守统计，在个人计算机尚未大规模普及的1975年，游戏机的出货量大概是36万台，同年个人计算机出货量仅为5000台。

如果往更早追溯，电子游戏和计算机的发展其实几乎同频，甚至很多计算机重大技术也都诞生于游戏。

1960年代，贝尔实验室的Ken Thompson在单位的大型机上编写了一个叫做《Space Travel》（星际旅行）的小游戏，后来项目撤销电脑被收回，他为了能继续玩，就把游戏移植到一台旧的小型机上，并为此写了一套操作系统——Unix。

Unix道生万物，衍生或影响了Linux、MacOS、 iOS和安卓等几乎所有非微软阵营操作系统，构成我们周围绝大多数智能系统的基础。而Thompson的同事Dennis Ritchie 也沉迷《星际旅行》，在帮着开发Unix时，顺手创造了C语言。

换句话说，计算机科学殿堂两根柱石Unix和C语言，诞生于两个想在上班之余玩游戏的人。

上世纪60年代计算机刚发明不久，科学家急需一个程序来衡量计算机的性能。1962年，麻省理工的学者为了“榨干”计算机性能，开发了一款名叫《太空大战》的游戏。虽然玩法粗糙图形简陋，但依然在当地几所大学里风靡一时。

于是学生们纷纷跑去计算机房“测试计算机性能”，跟多年后大学生用CS和魔兽争霸来“测试”学校机房性能一样。一位名叫诺兰·布什内尔(Nolan Bushnell)从中发现了商机，几年后他创办了雅达利，并开发了一款叫做PONG的游戏机。

PONG是一台有一块黑白屏幕和两个操纵杆的巨型机器，即我们现在熟悉的“街机”，需要投币开机，游戏玩法类似乒乓球。1972年，布什内尔推着第一台商用游戏机走进了小镇的一家酒馆，结果第二天晚上，老板就告诉他机器坏了。

布什内尔拆开一看，才发现原来是玩家投入的硬币太多导致机器短路了。他当场把硬币盒换成一口更大炖锅，结果也只撑了一周，最后打开一数发现炖锅里足足有300美元，是隔壁弹珠台的十倍[1]。布什内尔这时意识到，他要发大财了。

PONG开始在全美迅速铺开，人们对这种科技感十足的大玩具充满疯狂的热情。很快，大量第一代电子游戏机问世，比如Magnavox公司的Odyssey系列，Coleco公司的Telstar系列，这些机器几乎摆满了从东海岸到西海岸的每一间酒吧。

个人计算机尚未普及前，IBM和DEC公司昂贵的大型机小型机都深藏闺中，NASA阿波罗飞船里布满芯片的电路板又远在天边。对普通老百姓来说，10个硬币玩半天的游戏机，是他们跟“集成电路”这门改变人类命运的技术的第一次亲密接触。

第一代游戏机极大拉动了TTL逻辑电路的销量，但厂商和玩家都对芯片提出了更高的期望：更多数量的晶体管（带动更多的游戏）、支持彩色输出（更好的视觉效果）以及更小的体积（能够让游戏机真正走进千家万户）。

因此，当新的半导体工艺把“集成电路”推进到“大规模集成电路”的时候，游戏厂商的支票薄已经准备好了。

从70年代开始，由MOSFET构成的高密度集成电路芯片成本不断下降，开始替代TTL。基于新工艺的第一代通用微处理器在70年代纷纷问世，包括Intel的4004/8008、摩托罗拉的6800、Zilog的Z80，他们性能强大，马上就被游戏厂商盯上。

1976年时代华纳收购雅达利，并追加一亿美元投资准备做一款家庭游戏机。雅达利选择了MOS公司的6502芯片，这款芯片对标摩托罗拉的明星产品6800，性能不相上下，也是苹果公司第一代产品“Apple I”和第二代“Apple II”的核心处理器。

1977年，雅达利2600游戏机上市，售价190美金，立马横扫全美，总共卖掉了3000多万台，平均每三个美国家庭中就有一台。这个数字其实意味着——相比个人计算机的先驱苹果公司的前两代爆款产品，雅达利购买和消耗了更多的芯片。

70年代是集成电路走向“民用”的关键节点，而半导体的产业规律告诉我们：由于制造环节的重资产高门槛特性，只有大规模的出货量，才能拉低芯片成本，进而卖出更多的芯片，形成正反馈。

游戏，无疑是这一反馈环路的重要推动力。

集成电路发明时间是1958年，只有少数几个地方能用得起，比如阿波罗登月曾消耗掉了全美50%的集成电路。1970年全球集成电路产值只有24亿美元，但到了1980年，尽管晶体管制造成本不断降低，产值却增长到了137亿美元。

在集成电路产业的萌芽年代，游戏成为了整个产业的催化剂：一方面，娱乐是人的天然需求，创造了电子游戏这个规模远超于军工的大市场；另一方面，玩家们购买游戏的钱，相当一部分转化成了芯片公司的CapEx。

游戏和芯片的“反馈闭环”愈发清晰：游戏机的性能越强，就越能承载更精美的画面和更复杂的玩法；而体积越小、便携性越强，就越能让游戏机走向千家万户甚至随身携带。这两种特性，都需要算力更强、体积更小的芯片。

开启这一“反馈”的雅达利，却遭遇了大崩盘。雅达利开创了第一代电子游戏机之后，吸引大量厂商抄袭模仿，导致垃圾游戏充斥市场，最终引发市场崩盘。北美电子游戏市场1983年收入高达32亿美元，到1985年只剩下了1亿，下降97%。

雅达利大崩溃，最开心的是日本人，家用游戏机的主宰者从美国被转移到了日本，任天堂、索尼、世嘉、Capcom等公司趁势崛起，以超级玛丽和塞尔达传说为代表的日本游戏统治全球40年，陪伴了整整两代人的童年和青春。

而恰好，日本也是半导体大国。游戏和芯片在日本演绎了一段开局高光，但结局扼腕的故事。

启示: 家用机大战里的“自主可控”

一个产业被美国人发明出来，然后被东亚国家“接管”，这种事情屡见不鲜，但对电子游戏来说这一速度也未免太快了。美国游戏产业1983年崩溃之后，任天堂同年就发布了著名的“红白机”，并在2年后登陆美国市场，狠赚了美国人一把。

“红白机”的官方名叫任天堂娱乐系统（NES），全球销量超过6100万台，是雅达利2600的2倍多。它的核心处理器，是理光（Ricoh）公司生产的2A03芯片，但如果把芯片拆解研究，就会发现一位熟悉的老朋友——MOS公司的6502[3]。

不得不说，6502是一款神奇的芯片，它支持苹果、任天堂、雅达利三家公司的首个“世界级”爆款——Apple II，红白机和雅达利2600。但研发者MOS公司最后却陷入财务危机被收购，湮灭在历史长河里，生动诠释了什么叫做高开低走。

通过魔改6502，任天堂实现了部分的“自主可控”，接下来呢？

80年代中后期，美国的舆论环境非常“反日”，但这没能影响玩家对日本游戏机的热情。1988年，任天堂在北美卖出了700万台红白机和3300盒游戏卡带，水管工马里奥作为日本“特派代表”，在美国宣示了日本人的赛博主权。

几乎跟红白机登陆美国的同时，美国按着日本的头在1986年签署《日美半导体协议》，大量日本高科技产品被美国以“反倾销”的名义增加关税，但任天堂这些游戏公司的崛起，反倒没有引起华盛顿那些不玩游戏的国会老爷们的注意。

因此，不管是有意还是无意，日本游戏机厂商开始“扶植”本土的半导体公司。

理光是最先得到任天堂订单的。最早任天堂高管上村雅之找到理光要求魔改6502时，理光嫌报价低一口拒绝。在得到2年300万片的采购承诺后，理光才开工干活。但到了1986年底，来自任天堂的订单已经占了理光半导体销售额的60%。

理光并非唯一的受益者，夏普、富士、三美电机等公司均拿到了任天堂大笔的半导体订单[1]。到了1992年，任天堂已经是一家年销售额45亿美金的巨头，每年芯片采购高达10亿美金，绝大多数订单都流向了日本本土企业。

80年代后期，全球游戏市场的主旋律是救公主——马里奥在水管里救公主，林克在海拉鲁救公主，克劳德在盖亚救公主。救公主的主角们有着不同的身世、天赋、必杀技，但背后的造物主都是一样的——芯片、算力、晶体管。

在那段时间里，日本游戏机芯片实现了部分的“自主可控”：任天堂1989年发布的GameBoy掌机用的是夏普的LR35902芯片，全球狂卖1.2亿台；1990年发布的Super NES用的是理光的5A22芯片，全球销量4900万台；世嘉在1994年发布的“土星”，用的则是日立的SH-2芯片，也卖了接近1000万台。

但最终让这一切戛然而止的，还是那一纸《日美半导体协议》。

1991年，两国达成了第二次半导体协议。这次美国明确规定美国芯片必须占据日本市场20%以上的份额。

为了达成20%的目标，日本政府不惜下场，通过“行政指导”的方式让日本企业扩大进口美国芯片，这大幅削弱了日本高科技企业自主研发芯片——尤其是最难的微处理器的动力。

最终，虽然日本的游戏机继续风靡全球，但处理器芯片逐渐放弃了对内采购。1996年任天堂发布64位的新游戏机，芯片采用的是NEC VR4300；同期索尼发布的PlayStation第一代，全球销量1.02亿台，处理器则是MIPS公司的R3000。

当然，日本比苏联好得多。苏联人帕基特诺夫发明了《俄罗斯方块》，但苏联连游戏产业都没有，《俄罗斯方块》在西方风靡起来之后，据说有日本商人去苏联谈判收购版权，苏联人想用版权换一批当时被禁运的游戏芯片，但被无情拒绝。

日本游戏机产业向“自主可控”发起的最后尝试，是索尼为PlayStation3研发的Cell芯片。它是索尼联合东芝和IBM开发，基于IBM的PowerPC架构，试图同时满足游戏机、PC、电视等不同场景的“全能”芯片，甚至有点儿想挑战Intel的意思。

但此时PowerPC架构早已跟不上x86阵营的脚步，连乔布斯都在2006年抛弃PowerPC转投Intel阵营，Cell芯片的结局可想而知：在耗资几十亿美金后，Cell芯片伴随PS3在2006年面世，但由于复杂的架构和昂贵的价格，很快就被索尼忍痛放弃。

之后，日本游戏机仍然横扫全球，但“芯”都是美国的了。索尼2013年的PS4，用的是AMD的Jaguar处理器，2020年发布的PS5，用的是AMD的zen2。任天堂2017年发布的Switch，全球卖了1.2亿台，用的则是英伟达的Tegra X1。

但在这些产业博弈之外，游戏仍然在默默地拉动芯片行业的成长。

第一代PlayStation游戏机研发的时候，索尼牵手东芝研发了一块用于演算3D CG画面的LSI芯片。以芯片性能作为杠杆，索尼找到了游戏公司SE开发3D游戏《最终幻想7》。

借助LSI芯片强大的图形性能，高清的蒂法微笑成为了游戏史上经典的一笔，也让《最终幻想7》卖出了惊人的1330万份。

世嘉公司在研发“土星”（Saturn）游戏机时，听说索尼也在搞第一代PlayStation，看上了一家做小公司做的一款叫做NV1的图形芯片。尽管后来这款游戏机并不算成功，但世嘉的订单却意外地把这家小公司拉出泥潭。这家公司就是英伟达。

英伟达早年喜欢不走寻常路。当年微软为了让玩家更好地在PC机上玩游戏，发布了direct X标准，但英伟达硬着脖子不肯支持，最后产品遭遇市场毒打，幸亏有世嘉的订单才渡过现金流。黄仁勋后来果断调整策略，才收到了各大PC整机厂的接纳。

1999年，英伟达发布了世界上第一颗通用图形处理器GeForce256，游戏玩家一片欢呼，黄仁勋从此开始走向了“两弹一勋”之路。

由于硬件性能不足，《巫师3》缩水严重

戈登·摩尔发表在《电子学》杂志上的论文，1965年

参考资料

[1] 游戏结束，戴维·谢弗

[2] 乔布斯传，2011年

[3] Whence Came the Famicom’s Brain? Metopal, 2012

[4] This Man Is Leading an AI Revolution in Silicon Valley, 2017

[5] 英伟达企业分析-GPU到AI芯片,中金研究

作者：陈彬/周哲浩

编辑：戴老板

视觉设计：疏睿

责任编辑：李墨天