Nel 2010 fu la volta dell’architettura Fermi, alla base della serie GeForce 400. Il chip Fermi più grande mai prodotto fu il GF100, con quattro GPC. All’interno di ogni GPC trovavano posto quattro Streaming Multiprocessors con 32 CUDA core, quattro TMU, tre ROPs e un PolyMorph Engine. Una GPU GF100 nella sua forma completa aveva un totale di 512 CUDA core, 64 TMU, 48 ROPs e 16 PolyMorph Engine.

La GeForce GTX 480 (prima portabandiera con chip Fermi) aveva 480 CUDA core, 60 TMU, 48 ROPs e 15 PolyMorph Engine attivi. A causa delle risorse hardware presenti, GF100 occupava un’area di 529 millimetri quadrati. Per questo motivo fu difficile per Nvidia e i suoi partner produrre chip perfetti, così Nvidia usò unità con alcuni core difettosi.

La GTX 480, dopo i primi test, si guadagnò la nomea di scheda eccessivamente calda. Di conseguenza le schede sul mercato erano dotate di dissipatori piuttosto voluminosi e rumorosi: non fu un prodotto azzeccato.

GF104, 106, 108: GPU Fermi migliorate

Per ridurre i costi di produzione e aumentare la resa delle GPU Fermi di fascia inferiore Nvidia mise mano al numero delle risorse degli Streaming Multiprocessors. Ognuno degli otto SM all’interno di GF104 e quattro nel GF106 contenevano 48 CUDA core, quattro TMU e altrettante ROPs.

Questo permise di ridurre la dimensione del die, in quanto erano necessari meno SM in ogni die. L’azienda ridusse anche le prestazioni shader, ma queste GPU erano comunque competitive. Con questa configurazione una GeForce GTX 460 con GPU GF104 offriva prestazioni quasi identiche a una GeForce GTX 465 con GPU GF100 con appena 11 SM attivi.

Quando Nvidia creò il GF108, alterò nuovamente il numero di risorse in ogni SM. Il GF108 aveva appena due SM, i quali contenevano 48 CUDA core, quattro TMU e due ROPs ciascuno.