Le succès de la RIVA 128 en 1997 a servi de point d'inflexion critique pour NVIDIA, propulsant l'entreprise dans une période d'innovation rapide et d'expansion sur le marché. À l'époque, le marché des cartes graphiques discrètes était fragmenté, avec de nombreux acteurs comme 3dfx Interactive, ATI Technologies, S3 Graphics, Matrox et Rendition se disputant la domination. De nombreuses solutions étaient complexes, avec des conceptions multi-puces qui rendaient la fabrication coûteuse et l'intégration difficile. La RIVA 128 s'est distinguée en tant qu'accélérateur à puce unique offrant des performances 3D convaincantes pour son prix, soutenue par un fort support pour l'API DirectX de Microsoft, qui devenait rapidement la norme pour le jeu sur PC. Cette philosophie de conception a simplifié la fabrication de cartes pour les partenaires de NVIDIA et a permis une tarification agressive. La RIVA 128 a rapidement gagné en popularité, capturant une part de marché significative dans le segment grand public et démontrant l'efficacité opérationnelle de NVIDIA dans l'introduction de matériel compétitif sur le marché.
S'appuyant sur cet élan, NVIDIA a rapidement suivi avec la RIVA TNT (Twin-Texel) en 1998. Cette carte a introduit des améliorations architecturales telles que des pipelines de pixels doubles, permettant le traitement de deux pixels par cycle d'horloge, et des unités de texture améliorées, augmentant considérablement les performances, la qualité visuelle et le taux de remplissage global. La RIVA TNT a également notablement pris en charge le rendu en couleur 32 bits, qui devenait de plus en plus important pour la fidélité visuelle réaliste dans les titres populaires de l'époque. La série RIVA TNT a cimenté la réputation de NVIDIA pour la livraison de graphismes 3D de pointe, surpassant constamment de nombreux concurrents comme le Rage 128 d'ATI et le vieillissant 3dfx Voodoo2 dans des benchmarks clés et des performances de jeu en conditions réelles. Son rapport performance-prix agressif a permis à NVIDIA de capturer une part substantielle et croissante du lucratif marché du matériel de jeu sur PC. Ce cycle de produits accéléré a démontré la capacité de l'entreprise à exécuter des conceptions de puces complexes et à les introduire sur le marché avec agilité et précision, établissant un rythme rapide d'innovation qui deviendrait une caractéristique de sa stratégie.
L'aboutissement des avancées architecturales précoces de NVIDIA est arrivé en 1999 avec l'introduction de la GeForce 256. Ce produit n'était pas simplement une mise à niveau incrémentale ; il représentait un changement de paradigme dans le traitement graphique, s'alignant étroitement avec les capacités définies par l'API DirectX 7 de Microsoft. La GeForce 256 était la première puce graphique de consommation à intégrer la fonctionnalité Transform and Lighting (T&L) directement dans le matériel. Avant cela, les opérations T&L, qui gèrent les calculs géométriques des objets 3D (transformant leurs coordonnées dans l'espace 3D) et leur interaction avec les sources de lumière (appliquant des effets d'éclairage), étaient principalement effectuées par le CPU. Cela plaçait un fardeau significatif sur le CPU, limitant la complexité et le nombre d'objets pouvant être rendus en temps réel. En déchargeant ces opérations intensives en calcul à du matériel dédié sur la puce graphique, la GeForce 256 a considérablement augmenté l'efficacité et les performances de rendu. Cela a permis de traiter des scènes beaucoup plus complexes, des nombres de polygones plus élevés et des effets d'éclairage plus réalistes en temps réel, améliorant profondément l'expérience visuelle dans les jeux et d'autres applications 3D. C'est avec la GeForce 256 que NVIDIA a officiellement inventé le terme "Unité de Traitement Graphique" (GPU), affirmant que son architecture avait évolué au-delà d'un simple accélérateur pour devenir un processeur spécialisé et programmable à part entière, capable d'exécuter un vaste éventail de calculs parallèles cruciaux pour les graphismes 3D.
L'impact immédiat de la GeForce 256 a été profond. Elle a établi une nouvelle norme pour les performances graphiques 3D et est devenue un point de référence contre lequel toutes les cartes graphiques suivantes ont été mesurées. Cet avantage technologique a permis à NVIDIA de consolider sa position concurrentielle face à ses rivaux, notamment ATI Technologies, qui a eu du mal à égaler les capacités T&L de la GeForce 256 avec ses premières offres concurrentes. L'entreprise a capitalisé sur cet avantage significatif, réalisant une introduction en bourse (IPO) réussie le 22 janvier 1999, cotée sous le symbole NVDA sur le marché NASDAQ. L'IPO a levé environ 70 millions de dollars, fournissant un capital significatif pour de nouvelles recherches, développements et initiatives stratégiques. Se produisant au sommet de l'essor des dot-com, cette introduction en bourse a reflété une forte confiance des investisseurs dans le potentiel à long terme de NVIDIA en tant que leader de l'informatique visuelle, reconnaissant son innovation prouvée et son attractivité sur le marché.
En 2000, NVIDIA a entrepris un mouvement stratégique significatif en acquérant la propriété intellectuelle et certains actifs de son concurrent en difficulté, 3dfx Interactive, un ancien pionnier des graphismes 3D. 3dfx avait autrefois dominé le marché avec sa populaire gamme Voodoo, s'appuyant fortement sur son API Glide propriétaire. Cependant, son incapacité à passer efficacement aux API standardisées comme DirectX et OpenGL, couplée à des erreurs architecturales et à des difficultés financières, a conduit à son déclin. Cette acquisition, évaluée à environ 112 millions de dollars en actions et en espèces, a efficacement éliminé un rival majeur du marché et consolidé le portefeuille technologique de NVIDIA. Elle a donné à NVIDIA accès à une bibliothèque de brevets substantielle, à des talents d'ingénierie et à une base de clients fidèle. L'intégration des actifs de 3dfx a encore amélioré les capacités d'ingénierie de NVIDIA et a considérablement renforcé sa part de marché, l'établissant fermement comme la force dominante dans le segment des cartes graphiques discrètes et laissant ATI comme son principal concurrent.
Au-delà du marché du jeu sur PC, NVIDIA a élargi son influence dans d'autres segments clés. En 2001, l'entreprise a conclu un partenariat historique avec Microsoft pour concevoir l'unité de traitement graphique pour la console de jeu Xbox originale. Ce GPU, portant le nom de code NV2A, était basé sur l'architecture avancée GeForce3 de NVIDIA, personnalisée pour répondre aux exigences spécifiques de performance, de coût et de puissance de Microsoft. Cette collaboration a démontré la capacité de NVIDIA à adapter sa technologie GPU de base pour des applications embarquées spécialisées et a renforcé son statut de fournisseur technologique critique pour les principaux fabricants de matériel. Le succès de la Xbox, qui a été lancée avec le GPU de NVIDIA au cœur, a encore diversifié les sources de revenus de NVIDIA, fournissant des revenus de licence substantiels et mettant en valeur la polyvalence et l'évolutivité de son architecture GPU au-delà de la plateforme PC traditionnelle. Ce mouvement a élargi la portée de NVIDIA sur le marché en pleine expansion des consoles de jeu, fournissant une source de revenus stable et à fort volume.
Tout au long des années 2000, NVIDIA a continué à innover au sein de sa gamme de produits GeForce, introduisant des générations successives qui ont constamment repoussé les limites des graphismes en temps réel. La GeForce2, lancée peu après la 256, a affiné l'architecture de son prédécesseur, tandis que la GeForce3 (2001) a été révolutionnaire en introduisant la première architecture de shader entièrement programmable, prenant en charge DirectX 8.0. Cela a marqué un changement profond, permettant aux développeurs un contrôle sans précédent sur les pipelines de rendu et permettant des effets très réalistes comme l'éclairage par pixel et des shaders de matériaux complexes. Les versions suivantes comme la GeForce4 et la série GeForce FX compatible avec DirectX 9.0 ont encore affiné ces pipelines programmables, maintenant l'avance technologique de NVIDIA face à la série Radeon d'ATI. L'entreprise a également élargi ses offres de visualisation professionnelle avec la série Quadro, adaptant ses GPU orientés vers le jeu pour des applications exigeantes en conception assistée par ordinateur (CAO), création de contenu numérique (DCC), visualisation scientifique et imagerie médicale. Ces cartes de niveau professionnel, offrant une stabilité améliorée, des pilotes spécialisés et des certifications de fournisseurs de logiciels indépendants, ont créé une niche significative pour NVIDIA sur les marchés d'entreprise à forte marge, tirant parti des mêmes forces architecturales sous-jacentes développées pour l'espace consommateur tout en fournissant la fiabilité et les fonctionnalités critiques pour les flux de travail professionnels.
Au milieu des années 2000, NVIDIA s'était fermement établi comme le leader incontesté du traitement graphique discret. Ses GPU étaient synonymes de visuels 3D haute performance, propulsant les avancées dans le jeu, la conception professionnelle et les applications multimédias émergentes. Le cycle d'innovation continu, marqué par la sortie rapide de nouvelles architectures puissantes, l'élimination stratégique de concurrents clés par le biais d'acquisitions, et l'expansion dans des marchés divers comme les consoles de jeux et les stations de travail professionnelles, avait transformé NVIDIA d'une startup prometteuse en un acteur technologique mondial significatif. L'accent incessant de l'entreprise sur le traitement parallèle pour les tâches visuelles avait non seulement redéfini les capacités de l'ordinateur personnel, mais avait également posé les bases architecturales pour une application beaucoup plus large de sa technologie GPU, préparant le terrain pour sa prochaine transformation majeure au-delà des graphismes vers l'informatique à usage général.