TSMC、Nvidia 与 Microsoft：现代计算与人工智能革命的历史

引言：濒临破产如何演变成人工智能革命？

从1990年代濒临破产的危机到2026年RTX Spark N1X超级芯片的技术历程

目录：Nvidia的绝处逢生与领导力、与Microsoft的合作与冲突、CUDA、Tensor Cores与NVLink、TSMC的2nm与CoWoS，以及2026年的N1X笔记本电脑。

第一章：1990年代的破产危机与Microsoft DirectX带来的难题

1990年代中期，Nvidia因为试图用一种与所有其他电脑公司完全不同的方式来实现3D图形，而被推到了破产的边缘。正是这场巨大的危机，成为了该公司历史上最重要的转折点。

1. NV1芯片与Quadratic Texture Mapping（QTM）技术（1995年5月）

• 技术： 1993年由Jensen Huang（黄仁勋）、Chris Malachowsky和Curtis Priem创立的Nvidia，于1995年5月发布了其首款芯片NV1。
• 工作原理： 不同于其他公司用平面三角形构建3D物体，NV1芯片采用了一种名为Quadratic Texture Mapping（QTM）的方法，用弯曲的四边形曲面（quads）来绘制图形。
• 商业上的失败： 尽管这种能用较少数据生成弯曲造型的技术令人惊叹，但对游戏开发者来说编程非常困难。除了少数几款Sega游戏之外，它没有得到任何其他软件的支持。

2. Microsoft DirectX 1.0标准化带来的巨大难题（1995年9月）

1995年9月，Microsoft发布了DirectX 1.0（Direct3D）软件，以将Windows 95上的电脑游戏统一到同一标准之下。在其中，Microsoft宣布只有基于三角形的多边形渲染（Triangle-based Polygon Rendering）才是通用标准（Standard）。由于Direct3D不支持弯曲曲面，新的Windows游戏无法在NV1芯片上运行，而且软件模拟（Emulation）使速度大幅降低。随着电脑制造商取消订单，Nvidia的技术一夜之间被淘汰。

3. 取消NV2芯片与Sega的500万美元援助（1996年）

• 艰难的决定： Jensen Huang决定将当时正为Sega的Dreamcast游戏机以弯曲曲面技术开发的NV2芯片中途取消。
• 仅剩30天的现金： 即使裁掉了一半员工，Nvidia手头也只有大约够用30天的资金。
• Sega首席执行官的宽厚： Jensen Huang前往日本，会见了Sega首席执行官Shoichiro Irimajiri（入交昭一郎），坦率地承认NV2是错误的道路。他请求对方即使取消合同，也支付剩余的500万美元，好让Nvidia能够生存下去。Irimajiri同意了，拯救了Nvidia。

4. 凭借RIVA 128芯片重振旗鼓（1997年）

• 凭借Sega提供的500万美元，Nvidia设计出了以硬件方式适配Microsoft Direct3D三角形技术的RIVA 128（NV3）芯片。
• 1997年发布的RIVA 128在短短四个月内售出超过100万片（1 Million），使Nvidia摆脱了破产的命运。

第二章：3dfx的衰落与Jensen Huang的领导品质

1. Nvidia将3dfx甩在身后的历史

• 一体化设计（RIVA 128）： 由于3dfx的Voodoo卡只能处理3D，用户不得不另外购买一块2D卡。而RIVA 128芯片在一块芯片上同时提供2D和3D功能。
• Glide对DirectX之战： 当3dfx只信赖自家的Glide API时，Nvidia支持了通用标准——Microsoft的DirectX和OpenGL。
• 世界上第一颗GPU（GeForce 256 - 1999年）： 1999年10月，Nvidia发布了带有硬件坐标变换与光照（Hardware Transform and Lighting，T&L）功能的GeForce 256芯片，并将其命名为"GPU"（Graphics Processing Unit，图形处理器）。它减轻了CPU的计算负担，使游戏速度成倍提升。
• 六个月发布周期： 凭借每六个月发布一款新芯片的速度，Nvidia使3dfx破产，并在2000年收购了其资产。

2. 在危机中锤炼出的Jensen Huang领导方式

• "我们离破产只有30天"的心态： 为了不让成功带来懈怠，他建立了一种时刻保持警觉的企业文化。
• 坦然承认错误的诚实（Intellectual Honesty）： 立即放弃错误的计划，不掩盖失败并从中吸取教训，成为了Nvidia的重要准则。
• 仿真优先（Simulation First）： 他将制造芯片之前在软件模拟器中以100%的精度进行测试的做法固定了下来。
• 扁平化组织（Flat Organization）： 他削减了多层的管理职位，建立了一个由50多名高层领导直接向他汇报的架构。

第三章：Nvidia与Microsoft合作与冲突的历史（1995–2026）

第四章：现代人工智能革命的基石（CUDA、Tensor Cores与NVLink）

• CUDA软件（2006年）： CUDA使得人们无需懂得图形语言，就能通过C/C++语言将GPU的数千个核心用于科学和数学计算。2012年，AlexNet人工智能模型在两块Nvidia游戏卡上使用CUDA赢得了ImageNet竞赛，为今天的人工智能革命奠定了基础。
• Tensor Cores（张量核心）： 它不像普通核心那样一次只计算两个数字，而是一次性乘算整张数字表（矩阵），以较低位精度（FP8/FP4）闪电般地完成AI计算。
• NVLink与NVLink-C2C： 在数据中心里，NVLink将数百个GPU直接连接起来，使其像一个超级芯片一样工作。N1X笔记本中的NVLink-C2C连接将同一芯片内的ARM CPU与Blackwell GPU相连，使128 GB统一内存（Unified Memory）为两者共享。这使得无需联网即可运行大型AI模型（本地LLM）。

第五章：TSMC（台湾积体电路制造公司）的历史与技术

世界芯片之都台湾： 全球最先进的半导体芯片中，超过90%由TSMC制造。此外，台湾的UMC（芯片制造）、MediaTek（与Nvidia共同设计N1X芯片ARM CPU的公司）、Realtek、Novatek以及芯片封装公司ASE Technology也都扮演着重要角色。

1. TSMC的历史里程碑（1987–2026）

• 1987年——纯晶圆代工（Pure-Play Foundry）的诞生： 1987年2月21日，Morris Chang（张忠谋）创立了TSMC。通过开创"不以自己名义设计芯片，只代工生产其他公司设计的芯片"的模式，它为Nvidia、Apple、AMD、Qualcomm等公司的发展奠定了基础。
• 1997–1998年——与Nvidia的合作： 在RIVA 128成功之后，TSMC接受了Jensen Huang写的信，开始为Nvidia生产芯片。
• 2014–2018年——Apple订单与超越Intel： 2014年获得Apple A8芯片的生产订单后，TSMC利用荷兰ASML公司的EUV光刻机，于2018年超越Intel，成为世界第一大芯片制造商。
• 2020–2026年——全球扩张（"硅盾"）： 作为台湾的"硅盾"，TSMC为降低地缘政治风险，正在美国（亚利桑那）、日本（熊本）和德国（德累斯顿）建设新工厂。

2. TSMC的2nm（N2）与CoWoS技术

• 2nm（N2）纳米片晶体管： TSMC不再采用旧的FinFET设计，而是使用Gate-All-Around（纳米片）技术，让电流通道四边都被包围。这减少了电流泄漏，比3nm芯片提供10–15%的更高速度和25–30%的更低功耗。
• CoWoS（Chip-on-Wafer-on-Substrate）： 这是一种3D封装技术，将ARM CPU、Blackwell GPU和高速内存等独立芯片紧密地堆叠在称为硅中介层（silicon interposer）的薄硅基板上，整合为一颗芯片。这正是Nvidia N1X芯片惊人速度的原因。

第六章：2026年RTX Spark N1X Windows 11笔记本电脑

Nvidia N1X芯片于2026年10月16日专为Windows 11 PC独家上市（在Mac电脑上无法使用；如需使用Linux，建议使用WSL）。以下是配备20核ARM CPU、6,144核Blackwell GPU和最高128GB内存的主要机型详情（澳大利亚市场价格）：

Read more articles