NVIDIA回顾整个GeForce FX一代显卡的表现时深感遗憾，对于这个一直梦想做GPU业界Intel的厂商来说，市场和技术的双重失利对它打击太大。虽然后期产品GeForce FX 5900有尚佳的表现，但在与ATI Radeon 9800的竞争中也只能说旗鼓相当，没有占丝毫上风。低端市场面对ATI众多产品和优秀的性价比，NVIDIA也感到无力回天。此时只能押宝下一代产品的NVIDIA显得没有退路。
2004年4月，在投入史上最大的一笔研发经费后（10亿美元以及500多位研发人员），NVIDIA终于发布了新一代NV40——GeForce 6800Ultra。可以说，GeForce 6800Ultra是一款不计成本，誓要夺回性能王座的产品。同时它吸取了上一代产品的教训，重新设计的架构和完整支持DirectX9.0c标准，让这款显卡以全新的形象展现在用户面前。甚至有分析家评论GeForce 6800和GeForce FX简直不是一家公司设计的产品。
图注：架构彻底革新之后的GeForce 6800Ultra最终获得成功
●GeForce 6800系列产品 技术优势：★★★★★ 市场优势：★★★★
当NV40代替NV3x架构新鲜出炉的时候，人们把关注的焦点更多的放在了采用单贴图来加强Vertex 和 Pixel Shader（顶点着色和象素着色）能力这一改动上面。实现这一点之后只需要将GPU处理纹理的能力加倍（也就是16×1的架构）便可以有效的将Pixel Shader pipelines（象素着色管线）的数目提高到原来的4倍。在NV40中，最大象素和纹理填充率在现实使用中同样可以使硬件的功能发挥得更均衡。当处理双重贴图问题的时候，NV40也可以运行在一个8x2的模式下，这时一半的管线被专用于处理每一个纹理。在这种双重贴图的模式下，NV40的纹理填充率和单纹理模式下是一样的，只是象素填充率减半而已。
图注：拥有16个像素着色器和6个顶点着色器的GeForce 6800架构
在NV3x和NV40架构中，都可以同时处理每个象素的z和色彩值。另外，不只是对一个象素进行着色，在色彩单元中还可以进行一个z或者模板操作（stencil operation）。这使得NV3x可以在每个时钟周期内执行8个z或者模板操作，而NV40则可以在每个时钟周期内执行32个z或者模板缓冲操作。因为对没有新的象素进行绘图，NVIDIA分别称之为"8x0" 和 "32x0"。这一模式在首先进行z-pass运算，或者使用模板阴影的时候非常有用（在Doom3中使用到）。
最重要的是NV40还引入了第三代的CineFX 3.0引擎，完全符合Direct 9.0C的Vertex Shader3.0和Pixel Shader3.0规范。而ATI的新产品却固步自封，坚守Direct 9.0b规范。GeForce 6800 Ultra的推出令NVIDIA迅速夺回了失去已久显卡性能的王冠，也将世人对NVIDIA实力的质疑一扫而空。NVIDIA士气大振，随后就发布了基于NV40核心的一些列产品GeForce 6800GT 、GeForce 6800和GeForce 6800LE来面对不同的市场。主流市场方面，由于Direct 9游戏的突飞猛进，中端GPU市场又出现青黄不接，2004年8月，广受用户好评的NV43核心——GeForce 6600系列显卡发布。
图注：中端市场上让无数用户向往的GeForce 6600系列显卡大量上市
●GeForce 6600系列产品 技术优势：★★★☆ 市场优势：★★★★★
GeForce 6600系列显卡恰当地使用了TSMC 0.11微米工艺，显存位宽为中端显卡最适合的128bit，NV43的频率可以轻松达到500MHz，并且给用户预留了超频空间。同时NV43还是首款原生支持PCI-E的显卡，并且带来了NVIDIA与3DFX合作后的最新技术——SLI，这项技术已经在GPU领域失传多年，没人想到NVIDIA会在这一代产品上身上将它复活。
NVIDIA为了GeForce 6的成功几乎用尽全部研发力量，而另一方ATI则轻松很多，它推出了架构上并没有太大变化的Radeon X800系列，像素管线翻倍提升至16条，基于对图形领域和游戏厂商开发能力的判断，ATI认为DirectX9.0b将会持续很长时间，对手也不会支持新的图形API，所以代号R400的Radeon X800和上一代GPU核心一样没有支持最新的Shader Model 3.0规范，但是这次ATI赌输了。
图注：ATI在高端市场推出的Radeon X800XT显卡
●Radeon X800系列产品 技术优势：★★★ 市场优势：★★★☆
首先令ATI始料未及的是GeForce 6系列完全按照DirectX 9.0c SM3.0的标准设计，而代号R420的X800系列仅支持DirectX 9.0b SM2.0b，虽然当时并没有多少游戏能够支持SM3.0和HDR，但这已经让X800系列失去了上代9700的王者风范。其次基于R300的芯片架构在很多测试中已经显得老迈，无法和全新设计的GeForce 6800Ultra相抗衡。
图注：代号R420的X800系列架构图
我们从图中可以清晰看到6个顶点着色器、16个像素着色器和256位显存位宽
同时6800和X800的时代正值AGP、PCI-E接口改朝换代时期，NVIDIA合理的通过使用桥接芯片兼顾了AGP/PCI-E平台，而ATI坚持“有路何必搭桥”的策略使得研发成本增加不少，这也导致X800一代ATI的显示芯片规格特别纷繁芜杂。综合来说，X800XT与6800Ultra的3D性能差距不是太明显，但是SLI双卡互联技术让ATI失去了高端市场，因为追求极致3D性能的用户并不会在意价格，虽然ATI用最快速度开发出了CrossFire技术，但它毕竟成了追逐者而不是领导者。
图注：延续Radeon 9500经典的中低端产品Radeon X550
●Radeon X550系列产品 技术优势：★★★ 市场优势：★★★★☆
ATI抓紧时间推出了基于X800架构的中端产品X700，虽然性能上和6600系列不相上下，但是终因没有对手的技术亮点多，而关注度下降。但是后期的X800Pro和AGP接口的X800GTO在发布一年之后由于良好的性价比而受到AGP升级用户的青睐。在低端市场ATI也打出了一些亮点，Radeon 9550在2004年的夏天创造了AGP显卡市场的奇迹，借助于9550的神话，ATI在PCI-E市场推出了Radeon X550（9550的PCI-E版）。采用0.11微米制程的X550并不是经过全新设计的产品，它与X600系列（RV380）、X300系列（RV370）在架构上是完全相同的。功能及特性上也完全不变，都是拥有4条像素渲染管线和2个顶点处理单元的产品。它的成功主要在于低价和快速占领低端装机和品牌机市场。
