全球最小GPU芯片TinyGPU v2.0通过实机测试，24万晶体管实现15帧3D渲染

"ASIC TinyGPU v2.0已经成功运行！！！"近日，开发者蓬萨贡·维奇特（Pongsagon Vichit）在社交平台X上激动发文。这款由开源硬件社区Tiny Tapeout协助流片的微型GPU芯片，正式通过了流片后的实机功能测试，成为全球最小的ASIC GPU之一。

TinyGPU v2.0属于Tiny Tapeout SKY 25b流片项目，内部集成约24万个晶体管，采用了4位双缓冲以及存储在QSPI RAM（四线串行外设接口随机存取存储器）中的8位深度缓冲。

尽管规模极小，这颗芯片却完整支持多项核心图形技术：能够完成坐标变换、光照计算和光栅化，屏幕最多可同时渲染1000个三角形；支持单组动态平行光源、平面着色、背面剔除以及仿射纹理映射。

在配合Basys3 FPGA开发板的测试演示中，TinyGPU v2.0以25MHz主频运行，实测3D图形渲染帧率达到7.5至15 FPS，渲染分辨率为320×240像素（或更低），采用4位色深（最多同时显示16种颜色）。这样的分辨率和色深水平，更像是20世纪80年代早期家用电脑的水准，但背后蕴含的技术原理却相当先进。

游戏手柄操控低多边形模型

维奇特在X平台上发布了多个实机演示视频。首次演示中，通过复古的超级任天堂手柄实时操控低多边形模型，画面中的机器人模型可以随手柄操作进行变换。第二次演示展示了一个彩色地球模型，支持缩放与旋转。此外，还有以变色龙为主题的演示画面，模型可以呈现丰富的色彩变化。

维奇特此前曾表示，Tiny Tapeout流片后的芯片运行速度不会比FPGA演示版更快，画面流畅度也没有提升。实测性能与此前FPGA模拟版本基本一致，没有出现运行逻辑上的偏差，验证了设计的正确性。

技术溯源

维奇特解释称，TinyGPU v2.0能够实现交互式3D矢量到光栅的转换，并采用了变换与光照技术。这项技术最早于1999年10月随英伟达里程碑式产品GeForce 256进入消费级市场，标志着GPU从单纯的光栅化处理器向完整的3D图形处理单元的转变。

在芯片设计层面，TinyGPU v2.0的规格包括：支持SIMD（单指令多数据）并行处理4个像素；每个着色器包含31条指令；指令集包含26种操作；通过掩码执行实现分支；配备4个8位临时寄存器。

需要明确的是，TinyGPU并非为了与现代主流显卡竞争。其设计目标是验证微型ASIC架构在极低功耗和极小面积下的图形计算能力，探索在资源受限环境中实现基础3D图形输出的可能性。

v3.0已提交流片，致敬GeForce 3

在v2.0芯片完成测试之前，维奇特已经迫不及待地推进下一代产品。TinyGPU v3.0已提交至Tiny Tapeout的下一轮流片项目，预计2026年12月至2027年1月交付成品。

v3.0的核心升级是引入可编程像素着色器，设计思路参考DirectX 8 PS 1.1（DirectX 8像素着色器1.1）标准。具体规格包括：单指令多数据流架构，可并行处理4个像素；单着色器最高支持31条指令（可微调）；指令集共26条操作指令；支持掩码分支执行；4组8位临时寄存器。全新像素着色器可与深度缓存同步读写，搭配远近平面剔除、保护带裁剪技术，画面画质将大幅提升。

维奇特在多条社交动态中公布了v3.0早期演示画面，以变色龙为主题，致敬英伟达GeForce 3。这款显卡被公认为面向普通消费者的首款可编程着色GPU，于2001年2月发布，距今已有25年，是PC图形发展史上的里程碑产品。维奇特打趣道："但我们都清楚，显卡行业竞争激烈，必须快速迭代推出新品。"

开源硬件的"芯片民主化"运动

TinyGPU项目的背后，是开源硬件社区Tiny Tapeout推动的"芯片民主化"运动。Tiny Tapeout通过聚合大量小型设计项目，以共享掩膜成本的方式降低流片门槛，让个人开发者和小型团队也能以极低成本实现ASIC芯片的流片验证。

维奇特在推文中特别感谢了Tiny Tapeout社区的大力支持，并公布了完全开源的设计代码链接。

这种开源硬件模式，正在让芯片设计从大型企业的专属领域，逐步走向更广泛的开发者社区。

从v2.0的固定功能管线到v3.0的可编程着色器，TinyGPU的演进路径与25年前PC图形硬件的发展历程形成了有趣的呼应——从GeForce 256的硬件T&L到GeForce 3的可编程顶点着色器，历史似乎在微型芯片上重演。