TinyGPU v2.0：一款基于 20 万晶体管的独立 GPU 已进入硅片生产阶段

业余硬件开发者 Pongsagon Vichit（X 平台用户名 @MattDIYgraphics）近日公开其最新设计：TinyGPU v2.0。该芯片已提交至 Tiny Tapeout 项目，即将进入物理制造阶段。

这款 GPU 被设计为一个完全独立的图形处理器，不依赖 FPGA 或微控制器，而是由约 20 万个晶体管构成，采用标准 CMOS 工艺实现。

核心规格与功能

• 主频：25 MHz
• 输出分辨率：320 × 240 像素，4 位色（最多 16 种颜色同时显示）
• 渲染能力：支持实时 3D 光栅化、几何变换与光照计算（T&L）
• 模型复杂度：最高支持 1,000 个三角形
• 帧率：7.5–15 FPS，取决于场景复杂度
• 缓存结构：4 位双缓冲帧缓存 + 8 位深度缓存，存储于外部 QSPI RAM
• 图形特性：背面剔除、平坦着色、单个动态方向光

与传统嵌入式图形方案不同，TinyGPU v2.0 实现了完整的 GPU 级变换与光照（Transform & Lighting, T&L），这一技术最早由 NVIDIA GeForce 256 在 1999 年引入消费市场。

这意味着所有顶点计算（如旋转、缩放、光照响应）均由 GPU 自身完成，而非由主机 CPU 预处理。这使其成为目前最小的、具备完整 T&L 流水线的独立 GPU 设计之一。

输入与交互

系统通过复古 Super Nintendo 控制器进行交互：

• 按键控制模型变换（平移、旋转）
• 实时调整光源方向

演示中，3D 模型从芯片内置闪存加载，运行于 Basys3 FPGA 开发板上。开发者明确表示，即将生产的硅片版本在性能上不会超越当前 FPGA 实现。

与前代及其他“微型GPU”对比

可以看出，TinyGPU v2.0 的设计目标并非追求高帧率或高分辨率，而是在极小规模下实现现代 GPU 的核心功能。

制造与成本

• 提交至 Tiny Tapeout（全球共享芯片流片项目）
• 占用最大允许的 16 瓦片（4×4）空间
• 制造成本约 1,500 美元（由设计师个人承担）

该项目完全开源，代码与设计文件已在 GitHub 公布，供爱好者学习与复现。

🔗 GitHub 仓库：https://github.com/pongsagon/tt_um_pongsagon_tinygpu_v2