海易原创，算力为核心，从核心开始，数字货币矿机发展史

概括：

矿机的发展史从“芯”开始，不断进化，是矿工追求更高算力的自然结果

介绍

很高兴参加上月底在迈阿密举行的 Mining Disrupt Conference。 会议期间，同行们也分享了很多对矿业的看法。 上周，我在《驾驭比特币浪潮的正确方式》一文中大致分享了自己的一些经验，但我想在以后的行业深度分析系列文章中仔细分析。 梳理加密货币行业的发展脉络。 本文主要回顾数字货币“矿机”的发展历程。 顺便说一下我的看法。 （专业术语在文末解释）

采矿历史回顾

十年前，如果你告诉别人我是矿工，大家只会联想到“山西”、“家里有矿”、“金矿”等词。 毕竟十年前“山西煤老大”的名声就给社会上的每一个人留下了深刻的印象。 谁能想到，十年后的今天，比特币等数字货币在全球形成了如此庞大的产业，而“挖矿”成为其中最重要的一环。

说到数字货币，就要从中本聪发布的比特币白皮书《比特币：一种点对点电子现金系统》说起。 白皮书详细介绍了比特币的生成机制——Pow机制。 在随机数中找一个符合要求的值。 谁的计算能力最强不属于比特币设计初衷，计算速度最快，谁最先找到“答案”的概率就更大。 中本聪设计这个机制的初衷是让每个人都可以参与。 你只需利用身边闲置的电脑进行“挖矿”，即可获得相应的奖励，即比特币。

自从第一个比特币诞生，“挖矿”这个词就被赋予了新的含义。 简单来说，挖矿就是记账的过程，矿工就是记账人不属于比特币设计初衷，区块链就是账本。 围绕“挖矿”逐步完善的上游产业包括矿机的生产和设计； 矿山和发电设备的制造和建设，以及矿池的运营。

2. 矿机的演变

2.1. 采矿起源

2009年1月3日18:15，在赫尔辛基的一台小型服务器上，中本聪创建了创世块，并在其中留下了一句话“On January 3, 2009, the Chancellor of the Exchequer is in the process of implementing the second brink一轮银行救助”。 所有挖矿的起源都是从这句话开始的，也是从服务器的CPU芯片中爆发出来的算力。 最早的矿工是中本聪和哈尔芬尼。

一开始，大家对这个新生事物的诞生充满好奇和怀疑。 渐渐地，人们对比特币概念的认同感增强，并积极尝试。 矿工越来越多，用于挖矿的电脑和服务器也越来越多。 比特币网络的计算能力不断增加。

2.2. 四代矿机的演变

由于比特币价格的逐渐上涨，矿工对算力的追求不再满足于用一台电脑的单CPU处理器挖矿。 就像淘金模式的发展一样，开采金矿的大型机器取代了简单的工具，淘汰了中小个体，更高效、更自动化的机器不断更新。 对于比特币来说，更高算力的机器正在逐步研发，从“芯”开始的过程就是四代矿机的进化。

第一代：CPU矿机。 这类矿机以个人PC为代表。 由于挖矿的初始设计与中本聪的初衷相同，所以人人都可以参与。 挖矿门槛低，电脑挖矿收益完全可以覆盖挖矿消耗的电费。 等待。 目前还有很多币种支持CPU挖矿。 虽然效率不高，但如果想体验一下挖矿的感觉，对于新手还是很友好的。

第二代：GPU矿机。 由于GPU芯片算力的巨大提升（9MH/S-1KH/S，是当时CPU算力的9000倍），2010年有人成功改进了挖矿算法，利用GPU进行挖矿挖矿，GPU挖矿 挖矿算法开源，矿工逐渐转向GPU挖矿设备。

第三代：FPGA矿机。 挖矿算法被移植到FPGA芯片中。 “南瓜张”在2011年开发了FPGA矿机，FPGA可编程芯片节省了GPU/CPU矿机配件的能耗。 FPGA矿机虽然算力弱于GPU，但能耗比低于前两代矿机，一度受到矿工的追捧。

第四代：ASIC矿机。 2013年1月，第一台ASIC Avalon矿机问世。 ASIC 矿机是为特定功能而构建的。 与FPGA相比，其计算能力和功耗更具优势，开发难度远低于FPGA。 不到半年就换了FPGA矿机。

从“芯”开始

目前世界上有两种文明，一种是由人类社会组成的碳基文明，另一种是由各种芯片组成的硅基文明。 随着比特币的诞生，中本聪像天才一样将人类的智慧再次注入硅基，再次扩展了芯片的用途。 虽然目前矿工对算力的追求已经偏离了比特币的设计初衷，但是一大批公司因此在矿机和芯片制造领域取得了突破。

3.1. 芯片比较

回顾四代矿机的发展演进历程，矿机的设计研发一直围绕着两点努力进步：1. 更高的算力；2. 更高的算力； 2、能耗低； 矿机的能耗比直接决定收益，而矿机不断升级的核心是内部芯片。

在电子芯片研究领域，对CPU/GPU/FPGA/ASIC之间的比较已有很多研究。 不同的芯片由于生产工艺不同，能耗比和计算能力也不同。

能耗比方面：ASIC > FPGA > GPU > CPU；

算力方面：ASIC > GPU > FPGA > CPU；

可编程的灵活性：CPU > GPU > FPGA > ASIC。

但对于矿机来说，能耗比直接决定收益。 简单分析一下不同芯片的直接能耗比。 ASIC和FPGA都更接近底层IO，因此计算效率高，数据传输量大。 但是FPGA有冗余的晶体管和连线，工作频率低，没有ASIC的能耗比。 高的。 GPU和CPU都是通用处理器，都需要执行取指令、译码和执行指令的过程。 这样屏蔽了底层IO的处理，使软硬件解耦，但是带来了数据的移动和计算。 无法实现更高的效率，所以没有ASIC和FPGA的高能耗比[1]。

3.2. ASIC占据市场

根据3.1中的分析可以发现，ASCI更适用于软件和算法相对成熟和稳定的领域。 ASIC的低功耗可以更省电，更快的定制可以挖更多的币。 一般笔记本电脑的单核CPU算力约为0.0005GH/s，电源效率约为200,000 J/GH。 比特大陆一开始推出的 55nm ASIC 平均算力为 1000GH/s，功率效率约为 1.1J/GH，这意味着用更少的电能获得更高的算力[2]。 为了让矿机更强大、更快、更节能，矿机内部的芯片逐渐专业化，ASIC逐渐全面占领市场。

3.3. 流程改进

第一代ASIC矿机芯片工艺只有110nm（第一代蚂蚁矿机，2013年12月），ASIC矿机历经5年从110nm、55nm、28nm、16nm、10nm、7nm迭代升级年。 常说的几纳米、几纳米的工艺，指的就是我们的晶体管。 那么升级工艺有哪些优势呢？

1. 更低的芯片功耗； 2、芯片面积更小； 3、性能更强。 工艺技术是指IC中电路之间的距离。 距离越小，能量消耗越低。 更先进的制造工艺也将降低处理器的功耗，从而减少其发热量，解决性能提升的障碍。 工艺技术的进步是芯片升级的重要推动力。

3. 4 蚂蚁矿机的统治地位

回顾“挖矿”矿机十年的发展史，不得不提的公司就是比特大陆。 比特大陆依靠蚂蚁矿机和专用于反向挖矿的 ASIC 芯片。 从第一代矿机推出以来，蚂蚁矿机的能效比、设备完成度、芯片设计等都在不断提升。

2016年，比特大陆率先发布并量产16nm芯片，应用于蚂蚁S9等机型。 该机凭借高算力、低功耗、稳定性强等优势，迅速占领国内外市场，成为矿机行业的佼佼者。 此外，蚂蚁矿机还推出了多款支持不同加密算法的矿机，充分满足各类数字货币爱好者的挖矿需求。 2018年9月21日，比特大陆宣布推出7nm芯片BM1391，支持SHA256算法，已应用于蚂蚁S17矿机。 蚂蚁矿机长期保持全球市场份额第一，市场占有率超过70%，是矿机行业当之无愧的霸主。

综上所述

回顾比特币诞生的十年，矿机的发展历程从“芯”说起。 四代矿机的不断进化和芯片工艺的提升，是矿工对更高算力的不断追求和自然选择。

矿机制造不仅符合工业设备制造的基本商业模式，而且由于数字货币价格的波动，给矿机注入了一定的期货金融属性。 矿机企业之间的激烈竞争进一步推动了矿机的快速迭代升级，推动了国内芯片制造技术和半导体制造产业的进一步发展。

作为矿机行业的霸主，蚂蚁矿机在产品丰富度和产品质量上都是行业标杆。 产品凭借高算力、低功耗、稳定性强等优势，成为大家在挖矿行业的最佳选择。 选择，也是比特鹿最好的选择。

今年年初，BitDeer与比特大陆的产品线进一步拓展和深化战略合作模式，巩固了BitDeer优质资源的整合能力，同时与合作平台实现了流量共享和价值提升。 我们选择最好、最可靠的矿机，为BitDeer客户提供最可靠、高效、盈利的服务！

五、专业术语解释

算力：指每秒计算出的哈希值数量，用来衡量矿工的算力。 算力越高，挖出区块的概率就越大。

哈希率：哈希率是指比特币网络每秒的计算能力。 数字越大，计算能力越强。

CPU：Central Processing Unit 中央处理器作为计算机系统的计算和控制核心，是信息处理和程序运行的最终执行单元。

GPU: Graphics Processing Unit 图形处理器是个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上专门从事图像计算的微处理器。

FPGA：Field Programmable Gate Array 现场可编程逻辑门阵列是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。 用户可以通过烧录FPGA配置文件来定义这些门电路和存储器之间的连接。

ASIC：Application Specific Integrated Circuits是为响应特定用户的要求和特定电子系统的需要而设计和制造的集成电路。

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