科普 | 挖礦行業全景圖

截止 2019 年 7 月，比特幣礦工年均創造了超過六十億美金的收益（包括挖礦獎勵和交易手續費）。

在密碼學貨幣領域，確保比特幣及其它密碼學貨幣網路安全的基礎硬體和挖礦活動是一個經常被人忽視的市場。然而，挖礦與交易結合起來，是創造可觀利潤的核心市場之一。

在這篇文章中，我將分享比特幣及其它密碼學貨幣挖礦領域的概況、支撐挖礦的基礎硬體、行業的生態，並深入探究這個領域的收益和市場規模。

密碼學貨幣挖礦原理簡介

工作量證明（挖礦）是指將新交易新增到比特幣區塊鏈上、並對這些交易的合理順序達成一致（共識）的過程。

關於這個過程，我最喜歡的一個類比就是把它想象成一個數獨謎題（譯者注：需要在一個 9*9 的盤面上根據已有的數字推演出其它數字，保證每一行、每一列、每一個粗線設定的九宮格內的 1~9 都不重複）。它是一個需要燒死大量腦細胞才能解出來的難題，但是一旦解出來了，其他人就很容易驗證你的答案是否正確。

下面的這個影片提供了一種非常棒的視覺化展現，可以幫助我們更直觀地理解區塊是如何被建立和連線在一起，交易又是怎樣被打包進區塊中的，以及挖礦如何在這一過程中發揮核心作用：

影片：區塊鏈 101 - 一個視覺化演示

從本質上來說，礦工（地理上分散在世界各地的計算機）相互競爭著解決一個計算密集型的難題，一旦解出來就可以確證區塊鏈上可（連帶打包在區塊中的交易）產生下一個區塊。第一個解決難題的礦工可以獲得區塊獎勵（“coinbase 獎勵” + 交易手續費）。一旦新區塊被建立，網路中的所有礦工都可以驗證該區塊的正確性，然後進入到解決下一個區塊難題的競爭中。

礦工在比特幣和區塊鏈生態系統中扮演的角色

世界各地競爭著解決下一個難題的所有計算機都是挖礦生態系統的參與者。可彙總的計算資源是為比特幣提供基本安全保障的核心要素之一。

透過這個網路，比特幣的使用者們可以期望：

• 他們的交易將被比特幣區塊鏈所確認。

• 他們的交易將按照合理的順序被打包（防止一筆錢花兩次）。

• 比特幣區塊鏈的歷史將保持不變（不可篡改性）。

作為回報，礦工可以同時獲得新挖出的比特幣（“Coinbase 獎勵”）和區塊中每筆交易的手續費。如果使用者希望自己的交易被及時打包到比特幣區塊鏈上，他們可以自願增加為自己的交易所支付的手續費。

用於挖礦的硬體

在比特幣網路的早期，使用消費級的 CPU 挖比特幣還有利可圖，然而，比特幣網路發展到如今的規模，再這樣做已經不切實際了。

目前，比特幣生態系統內的礦機由專用積體電路（ASIC）主導。對於其它絕大多數密碼學貨幣而言，圖形處理器（GPU）和現場可程式設計門陣列（FPGA）是主要的礦機形態。還存在許多和比特幣使用同一種雜湊演算法（SHA256）的密碼學貨幣，它們也相容比特幣的 ASIC 礦機。

挖礦生態系統的景觀

下面是一張從晶片到終端使用者的挖礦生態系統全景圖：

代工廠

臺積電（TSMC） 和三星是兩家核心的半導體制造商，它們生產了所有挖礦硬體所採用的矽晶片。尤其是臺積電，它在晶片組供應鏈中佔據了主導地位。

舉例來說：英偉達、AMD、賽靈思（Xilinx）、位元大陸和嘉楠耘智全部使用臺積電作為其核心生產線。

* 三星代工廠隸屬於三星電子

打包，測試，組裝

晶片生產出來之後，你需要對它們進行測試，切分，並把它們封裝進最終的晶片中，然後重新測試。整個流程通常由 OSAT 公司（外包封裝測試公司）處理，其中最大的兩家公司是 ASE 集團（臺灣）與 Amkor Technology。

* 絕大部分積體電路公司都沒有披露它們的 OSAT 供應商。

積體電路設計與製造商

設計和銷售晶片的公司通常被稱為無晶圓晶片公司（製造本身由代工廠和 OSAT 公司負責）。

對於 GPU 而言，最頂級的兩個製造商是英偉達和 AMD。而對於 FPGA 而言，最頂級的製造商是賽靈思。對於專門用來進行密碼學貨幣挖礦的 ASIC 晶片而言，最頂級的三家制造商則是位元大陸，嘉楠耘智，和穿山甲礦機（Pangolin Miner）（神馬(Whatsminer)礦機系列的製造商）。

除了這三類製造商之外，這個行業中還有一些其它的積體電路設計公司，包括：翼位元，芯動科技，Bitfury，Obelisk，以及其它的一些公司。

* 英偉達和 AMD 為所有的用例生產 GPU，而不僅僅是挖礦。
** 市場份額來自 Jon Peddie Research 的估計。
*** 在位元大陸和嘉楠耘智赴港交所上市失敗後的最後估值。
**** 估價基於和大礦工的交流和早前的 IPO 申請。

礦工和礦場

晶片被生產出來之後，就可以用來挖密碼學貨幣啦。ASIC 晶片被設計成專門挖一種挖礦演算法（通常是 SHA256 或者說比特幣），而 GPU 則更具靈活性。

礦工包括：使用一臺機器進行挖礦的人，小型挖礦作業（5-10 臺機器），中等規模的礦場（10-100臺機器），大規模礦場（100-1,000臺機器）到工業規模的礦場（1,000 臺以上機器）。迄今為，我聽說過的最大規模的礦場在多個地區執行了多達 100,000 臺礦機。

除了設計晶片以外，一些製造商自己也參與挖礦（例如位元大陸，嘉楠耘智，穿山甲）。舉例來說，位元大陸每個月都公開披露他們自己的挖礦狀況。

大大小小的礦工都可以加入到一個礦池（將在後文詳細介紹）中，如果礦場的規模足夠大，他們還可以 solo 挖礦—— 只彙集自己的雜湊算力來直接尋找區塊，不與其他礦工混合算力。

* 一個頗有爭議的地方在於，挖礦晶片的製造商在出售晶片之前，可能會提前使用它們進行挖礦。然而，如果你真的有一臺能產生利潤的裝置，你也沒有理由把它閒置在倉庫裡，你也可能會在賣出去之前用它來挖礦。

礦池（單幣種和多幣種）

對於從個體到非工業級別的礦工來說，在經濟上更加合理的做法是加入一個礦池，而非自己單獨挖礦。礦池把許多礦工的雜湊算力彙集了起來，使得每個礦工的回報曲線能夠更加平滑。礦池負責最佳化所有的雜湊算力、執行挖礦程式、收集並分配獎勵，並對這些服務收取額外的費用。

有一些礦池專注於挖特定的密碼學貨幣（例如星火礦池，專注於以太坊和 Grin），而其他礦池則設定了多種礦池，覆蓋了所有主流的密碼學貨幣（螞蟻礦池，魚池，幣印礦池，Slushpool，等等）。所有的這些礦池一開始都是專注於挖一個密碼學貨幣（通常是比特幣），後來才擴充套件到涵蓋所有形式的密碼學貨幣。

關於礦池的執行方式，我最喜歡的一個類比是將它想象成辦公室的彩票池。透過把所有人買的彩票彙集到一起，每個人（礦工）都有更大的機會贏得獎勵。

然而，使用礦池就意味著要信任礦池 —— 每個人擁有的準確算力份額以及合理的收入，都由礦池來記錄並分發。為了提高透明度，有一些類似 PoolWatch 的服務會跟蹤和比較各種礦池的報告。

算力市場

礦工除了直接挖礦以外，還可以把自己的算力賣給別人。現實中也是有這樣的算力買賣市場的——目前最大的市場是 NiceHash。除此以外，還有一個更小的點對點的算力市場：Mining Rig Rentals。

在這些市場中，人們可以同時出售他們的算力 和/或 購買算力——任何密碼學貨幣的任何演算法都行。儘管人們購買算力的原因很多，然而其中最主要的一個原因就是購買算力是一個擁有密碼學貨幣的入口。

很多時候人們使用算力來炒作各種密碼學貨幣——例如，想要採購適合 SHA256 的雜湊算力來挖 BSV 而不是比特幣（實在是一筆不划算的買賣···）

雲挖礦

雲挖礦即直接買賣的算力合同，消費者無需接觸任何硬體。有點類似於上面提到的算力市場，通常是由一箇中心化的供應商來運營的。

這個領域中最大的兩家公司是 Genesis Mining（美國）和 Bitdeer (亞洲)。也與上面提到的類似，人們使用雲挖礦服務的一個主要的原因是購買算力被當成獲取密碼學貨幣的一種入口。透過這種方式，人們可以使用法幣來直接購買比特幣或其他密碼學貨幣，而不用透過交易所。

智慧礦工

智慧礦工是最近出現的一個新的品類。挖礦是一個複雜的任務，它要求參與者瞭解硬體，網路，能源，算力預測，以及針對特定演算法的最佳化等等。此外，隨著新的密碼學貨幣不斷湧現以及舊的密碼學貨幣的消亡，所有的這些因素每天都在不斷地變化。

像 Honeyminer 這類智慧礦工軟體，旨在同時最佳化上述所有的因素，使得普通的消費者和專業人士都可以透過擁有的算力盡可能多地掙取收益。另外還有兩個類似的產品——HashFish 和 Cudo Miner。

在短時間內，這些產品在供應端聚集起了可觀的算力。

挖礦市場的規模和收益

以年為單位計算，密碼學貨幣挖礦行業每年創造超過 80 億美金的利潤。

在所有基於工作量證明的區塊鏈中，利潤來自區塊獎勵和每個區塊中包含的交易手續費。根據 CoinMetrics 在 2019 年 6 月 25 日公佈的最新的挖礦獎勵資料，下面是挖礦行業每週，每月，以及每年的挖礦收益。

在密碼學貨幣挖礦的世界裡，比特幣仍然佔據主導地位，僅僅比特幣網路本身就創造了 75% 的挖礦收益。

這也與今天（2019 年 7 月 1 日）比特幣佔據主導地位的市場份額相符合。根據 CoinMarketCap 的資料，比特幣佔據了 60% 的市值。

然而，挖礦行業創造的整體利潤與其所挖密碼學貨幣的價格直接掛鉤，所以它會反過來直接影響密碼學貨幣市場（因此，華爾街很難理解這個行業裡的公司）。下面將詳細介紹。

理解挖礦行業的盈利情況

挖礦行業參與者的整體利潤，成本，和盈利情況受到少數幾個關鍵因素影響。

資本支出（Capex）

礦工主要的資本支出是挖礦機器本身的成本加上運營該機器需要的所有 設施/建築物。

舉例來說，如果你想要按照零售價採購 10,000 臺最新的位元大陸生產的螞蟻礦機 S17，需要花費 1,600 萬美金。大型礦工可以特價採購。然而，當礦機的需求很高以至於很難保證供應時，價格的優惠力度會很小。

這還沒有把建設設施的成本考慮進來，這些設施將挖礦從業餘愛好變成真正專業的工業規模專案。

運營成本（Opex）

對於礦工來說，主要的運營成本是每天執行礦機所需的電費。

舉例來說，如果你 7*24 小時地執行 10,000 臺位元大陸的 S17 礦機，按每度（kwh）電 0.05 美金計算，每天將會花掉你 36,000 美金（每年大約 1,300 萬美金）的電費——僅僅是支撐礦機執行而已。

電費的平均支出視礦機所在地域和所用電力來源而定，差別很大：

礦工的本性激勵他們去尋找世界上最便宜的能源，這就是為什麼 Coinshares 估計支撐比特幣網路執行的 75% 的電力來自可再生能源，主要就是水力發電。

除了維持礦機執行所需的電費以外，其它不間斷的運營成本還包括：散熱，人工，維護，安全和普通設施運營。一般來說，可以粗略地估計不間斷的運營成本是電費的 1.5 倍。

根據我們上面關於運營 10,000 臺位元大陸的 S17 礦機的例子，可以粗略地估計其成本為：

• 1,600 萬美金的資本支出 + 300 萬美金（進口稅）+ 400萬 美金（設施+安全）

• 2,000 萬美金的運營成本（每年）

• 6,700 萬美金的潛在收益（基於今天的比特幣價格）

以上只是一個粗略的估計，僅僅是為了展示礦工需要付出的各種成本的規模。真正的成本將完全取決於你所處的地理位置和所用建築等。

然而，由於我們下面將介紹的市場因素，上述成本將不斷變化。

市場因素

儘管資本支出和運營成本是兩項礦工可以控制的因素，但市場的力量在很大程度上決定了挖礦的盈利情況。

礦工成本 & 可見的供給

與很多傳統的產品不同，礦機制造商（位元大陸，嘉楠耘智，神馬礦機等等）會根據礦機的盈利情況（比特幣價格）來調整礦機的價格。

當密碼學貨幣的價格出現大幅拉伸時，礦機本身的價格也會隨之劇烈波動。瘋狂時期，整個二級市場都在搶購更多的礦機，即使是老的礦機也能鹹魚翻身。

總的來說，我總是希望機器的定價能接近在那個時間點可以創造的公允價值。

除此之外，礦機的供用往往是比較受限的，尤其是比較新的礦機。繼續拿上面提到的位元大陸的 S17 礦機為例，這些機器已經被搶購一空了。與團隊中一些人交流時，他們告訴我，他們並不指望在 11 月初以前能保證充足供應。

算力

礦工獲取下個區塊打包權的機會與他們的算力佔整個比特幣網路算力的比重成正比（為了簡單起見，使用比特幣來進行說明）。

用最簡單的例子來說明，如果你作為一名礦工，擁有的比特幣算力佔全網算力的 1% ，那麼你就可以期望自己從比特幣網路獲得總獎勵的 1%。

不過，比特幣網路的總算力總是處於不斷變化之中，因此每個礦工的盈利情況取決於有多少礦工加入或離開這個生態系統。比特幣協議有一套內部的方法來調整挖礦難度（想了解更多？看這裡）。

比特幣價格

因為區塊獎勵是直接以底層的密碼學貨幣支付的。舉例來說，如果你在挖比特幣，那麼你賺到的區塊獎勵就是用比特幣來支付的。因此，獎勵的價值與比特幣本身的價格直接掛鉤。

比特幣越值錢，挖礦的獎勵就越值錢。要從事挖礦行業，你必鬚髮自內心地看好你所挖的密碼學貨幣，因為你的盈利情況取決於它。

比特幣在所有密碼學貨幣（除第一名之外）中佔據主導地位的主要原因之一就是它透明、開放而公平的發行計劃。從創世區塊開始，比特幣就有一個固定的發行計劃，規定了它發行的上限——最多隻會有 2,100 萬枚比特幣被創造出來。

挖礦是創造比特幣並將其流通到全世界的一種方式，今天每個比特幣的區塊獎勵是 12.5 個比特幣；然而，這個數量隨著每挖出每 21 萬個區塊就減少一次。當第 63 萬個區塊（估計是在 2020年 5月 24 日左右）被挖出來時，區塊獎勵將減少到 6.25 個比特幣——這也被稱為減半事件。

想要了解之前的減半事件是如何影響比特幣和其它密碼學貨幣網路的，請檢視這篇來自 CoinMetrics 的非常棒的文章，他們梳理了以前的減半事件。

如果你想更進一步瞭解比特幣的發行計劃，以及當比特幣都被挖完以後會發生什麼，請參閱這兩篇關於比特幣發行和總體安全預算的文章（為 Dan Held 帶來的全面報道打 call）。

一句話總結 —— 比特幣的價格和比特幣的基礎發行計劃極大地影響了挖礦本身的盈利情況。

我的主要收穫

在對密碼學貨幣的挖礦領域進行深入研究之後，以下是我最大的收穫：

• 我們往往忽視了挖礦行業和基礎硬體在區塊鏈網路中扮演的重要角色。

• 算力 = 密碼學貨幣 = 金錢。對於許多人來說，算力是進入加密世界的關鍵。

• 正如我們看到比特幣的金融化一樣，我預測我們將看到算力也會類似地金融化。

如果你是在這個領域內開辦算力市場，交易所，提供金融產品，或任何與挖礦行業有關服務的企業家，我很樂意和你交流。可以在我們基金的網站上找到我的聯絡資訊：Proof of Capital。

非常感謝 Edith Yeung，Noah Jessop，Jane Wu，以及其他幾位願意匿名為這篇報道提供反饋的大礦工們。

（完）

（文內提供了許多超連結，請點選閱讀原文到 EthFans 網站上獲取）

原文連結:

https://www.chrismccann.com/blog/crypto-mining-101-overview-and-landscape-of-the-mining-industry

作者: Chris McCann

翻譯&校對: 曾汨 & 阿劍