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全球比特币矿机行业研究报告

作者|BB财经2019-07-07 17:28:31 发布在「特别推荐」人已围观

简介全球比特币矿机行业研究报告:比特币挖矿产业链主要包括上游的硬件设备(包括芯片、计算设备)生产商、中游记账及验证行业(比特币生产)以及下游的交易支付行业。

目录

一、全球比特币矿机行业背景

二、矿机的意义及原理

三、比特币矿机的技术迭代历程

四、案例分析

五、矿机供需影响因素

六、2018年矿机供需状况

七、总结

一、全球矿机行业背景

比特币挖矿和矿机

虚拟货币挖矿就是一个生产虚拟货币的过程。以比特币挖矿为例,比特币挖矿就是通过硬件设备进行大量的计算,完成系统要求的工作量证明(POW),然后得到系统给予的比特币奖励。这个硬件设备就是矿机。矿机一般由挖矿芯片、散热片和风扇组成,只执行单一的计算程序,耗电量很大。

挖矿实际是矿工之间比拼算力,拥有较多算力的矿工挖到比特币的概率更大。随着全网算力上涨,用传统的设备(CPU、GPU)挖到比特币的难度越来越大,人们就开发出了专门用来挖矿的芯片。芯片是矿机最核心的零件。芯片运算时会产生大量的热,为了散热降温,比特币矿机一般配有散热片和风扇。用户在电脑上下载比特币挖矿软件,用该软件分配好每台矿机的任务,就可以开始挖矿了。

矿机产业在整个挖矿产业链中的位置

比特币挖矿产业链主要包括上游的硬件设备(包括芯片、计算设备)生产商、中游记账及验证行业(比特币生产)以及下游的交易支付行业。

矿机产业整体处于虚拟货币产业链的上游,但其自身也依赖于芯片生产商。所能获得(购买或者自己开发)的芯片性能越好,算力越高,或者能耗与算力之间的性价比越高,就越受到市场的欢迎,进而抢占更大的市场份额。

另一方面,矿机产业对中游的记账及验证行业影响巨大。目前,在矿机领域最大的三家厂商比特大陆、嘉楠耘智和亿邦国际都建有自己的矿池及相应投资,特别是比特大陆,旗下的几家矿池占据了相当高比例的全网算力。也就是说,矿机厂商足以影响虚拟货币的市场价格。

矿机行业目前的产业格局

目前,矿机行业有三大厂商,分别是比特大陆、嘉楠耘智和亿邦国际,三者的市场份额加起来超过矿机市场的80%。根据统计,全网比特币算力大部分在中国,这三家厂商生产的设备很大部分供应了国内的矿池,此外也通过深圳等地供应其他国家。

目前,嘉楠耘智和亿邦国际都已向港交所提交了招股说明书赴港上市融资,据悉比特大陆也有相关计划。

二、矿机的意义原理

区块链与挖矿

广义来讲,区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。简单地说,区块链就是一种去中心化的分布式账本数据库。

挖矿就是争夺在这个账本的记账权,它的本质就是解决一个数学计算,谁先算出来谁就获得奖励(一定数量的比特币)。

矿机与算力

评价矿机好坏最关键的指标是算力,即矿机的计算能力,具体指的是每秒矿机的hash算法运算次数。单位时间运算次数越多,算力越高。

算力每隔千位划为一个单位,最小单位H=1次

1000H=1K

1000K=1G

1000G=1T

1000T=1P

1000P=1E

矿机与矿池

中本聪在设计比特币系统的时候,是坚持去中心化的理念的,在挖矿上也是如此。一开始,中本聪用个人电脑的CPU挖出了第一个比特币区块。但是随着越来越多的矿工加入,竞争变得激烈,限定总量只有2100万个的比特币的挖矿难度逐渐提高,一台矿机挖出比特币的时间越来越长,单个矿工挖出比特币的概率越来越低。

于是有人把大量的矿机集中到一起,提高挖矿成功的概率,然后再根据每个矿工参与的算力来进行分配。这就诞生了矿池。矿机负责进行哈希运算,矿池负责交易信息的打包,算力和记账这两个动作由矿机和矿池分别来进行。

矿池的诞生,意味着中心化的再次形成。

而因为矿机生产商占据了产业链的上游,因此他们往往建有自己的矿池,在整个虚拟货币市场上拥有巨大的话语权。

全网算力分布

如上图显示,目前的全网算力为几大矿池所把持。

三、矿机技术迭代历程

矿机行业的迭代历程可大致分为8个时代:

GPU时代

时间:2009年1月~2011年1月

比特币价格:0.008美元~1美元
全网算力:7.16GH/S~129GH/S

事件:

初代矿机使用CPU,支持家庭电脑参与挖矿,以分散算力,但很快就被GPU淘汰。

2010年,比特币价格上涨,算力需求剧增。

2010年7月18日,一个名叫ArtForz的矿工,首次成功实现了用个人的OpenCL GPU挖矿。

2010年9月,Jeff Garzik支付10,000 BTC(当时约600美元),开源了GPU优化软件。

2010年12月,Marek Palatinus创建了第一个矿池slushpool,史称“泥潭”。

2010年12月16日,矿池挖到了它的第一个区块,比特币矿业的中心化初现端倪。

2011年1月3日,比特币两周年之际,GPU的算力达到了120MH/S。

专用矿机时代

时间:2011年2月~2013年6月
比特币价格:1美元~135美元
全网算力:129GH/S~136TH/S

主流类型:FPGA矿机、ASIC矿机

优势:

FPGA矿机:针对挖矿的专业芯片,功耗低,可叠加,一台计算机可以运行大量FPGA进行采矿。

ASIC矿机:算力高,成本低,性价比高。

事件:

2011年6月,配合比特币的大涨,针对比特币挖矿的FPGA专业芯片第一次出现在矿圈内。

2012年5月,世界上首次矿机众筹出现,蝴蝶ASIC矿机开始众筹。

2012年8月,烤猫开始众筹ASIC矿机。

2013年1月,阿瓦隆(嘉楠耘智旗下)推出第一台众筹商用ASIC矿机。

2013年3月,中国诞生了第一台现货FPGA比特币矿机——西瓜FPGA矿机。

2013年3月,由于性价比高,购买订单超过6万台,蝴蝶未如期发货,声名尽毁从此没落。

2013年6月,由于成本过高,FPGA矿机正式被淘汰。ASIC矿机登台,算力竞争进入新的阶段。

ASIC时代(烤猫时代)

时间:2013年6月~2013年11月
比特币价格:135美元~207美元
全网算力:136TH/S~4.4PH/S

主流类型:ASIC矿机

举例:烤猫USB矿机、烤猫现货13G刀片矿机、现货10GMini矿机、阿瓦隆矿机、烤猫38G BOX矿机

优势:

烤猫系列矿机:矿机静音、稳定、现货信誉好。

阿瓦隆矿机:操作简单易上手。

事件:

2013年6月,天才少年烤猫,正式推出现货USB矿机。ASIC矿机进入百家争鸣时代。

2013年7月,烤猫推出了现货13G刀片矿机。

2013年8月,烤猫推出了现货10GMini矿机。

2013年9月,阿瓦隆矿机开始发货。

2013年11月,烤猫推出了带机箱产品:烤猫38G BOX矿机。

蚂蚁时代

时间:2013年12月~2014年1月
比特币价格:207美元~1149美元
全网算力:4.4PH/S~12.7PH/S

主流类型:第二代ASIC矿机(55纳米芯片)

举例:蚂蚁矿机S1、阿瓦隆2代、双筒矿机

优势:算力得到很大提升。

事件:

2013年12月,阿瓦隆2代推出。

2013年12月,蚂蚁矿机推出蚂蚁S1矿机。

2014年1月,贝壳发布双筒矿机。

在此期间,蚂蚁矿机正式进入市场,烤猫系列产品研发受挫,暂时退出主流市场。

T级矿机时代(寒冬时代)

时间:2014年2月~2014年7月
比特币价格:638美元~611美元
全网算力:12.7PH/S~93PH/S

主流类型:T级矿机(A1芯片)

举例:夏季1矿机、阿瓦隆3代、蚂蚁1T矿机S2

优势:算力得到很大提升

事件:

2013年12月,央行等五部委下发《关于防范比特币风险的通知》,比特币价格骤降,矿机行业也随之进入寒冬。

2014年2月,第三代芯片A1芯片推出,市场进入T级矿机时代。

2014年3月,龙矿科技抢先推出1T矿机——夏级1T矿机。

2014年4月,阿瓦隆3代矿机交付;蚂蚁矿机推出1T矿机S2。

2014年6月,KnCMiner推出20nm矿机“海王星”;蚂蚁矿机28nm芯片BM1382研制成功。

2014年7月,蚂蚁矿机S3上市。

自此蚂蚁矿机稳占市场,打败其他矿机成为行业领头羊。

衰落时代

时间:2014年8月~2015年1月
比特币价格:540美元~210美元
全网算力:93PH/S~314PH/S

主流类型:蚂蚁系列矿机(28纳米芯片)

举例:蚂蚁2T矿机S4、蚂蚁矿机S5、Tube矿机

优势:算力提升,拥有更高的效率和集成度。|

事件:

2014年8月,烤猫推出Tube矿机;烤猫本人出现在发布会上,为自己的矿机站台。

2014年10月,蚂蚁矿机S4上市。

2014年12月,搭载BM1384的蚂蚁矿机S5量产。

2015年1月,烤猫失联。

自此,极客时代落幕,矿机行业的暴利时代结束。

回暖垄断时代

时间:2015年8月~2018年4月
比特币价格:210美元~7500美元
全网算力:314PH/S~36.6EH/S

主流矿机:蚂蚁系列矿机(16纳米芯片)

举例:蚂蚁矿机S5+、蚂蚁矿机S9、BTM人工智能矿机B3、ETH矿机E3

优势:性能强,功率小,功耗低。

事件:

2015年,比特币寒冬结束,此时的矿机行业只剩下两大巨头:比特大陆和嘉楠耘智。

2015年8月,比特大陆发布蚂蚁矿机S5+,算力达到7.7TH/S。

2015年11月,蚂蚁矿机S7量产,算力2.7TH/S。

2015年12月,阿瓦隆矿机A6出货,算力3.5TH/S。

2016年5月,KNC宣布破产。

2016年6月,比特大陆推出蚂蚁矿机S9,算力14TH/S。

2016年11月,阿瓦隆矿机A7出货,算力7.3TH/S。

2016年12月,翼比特推出矿机E9,算力9TH/S。

2017年7月,比特大陆投资的ViaBTC矿池,发起了对比特币的硬分叉。比特币现金(BCH)

诞生,开始与比特币争夺算力。

2017年11月:比特大陆推出AI芯片品牌SOPHON及全球首款张量加速计算芯片BM1680。

2018年2月,比特大陆在矿机市场拥有了70%~80%的市场份额。

2018年4月,比特大陆推出BTM人工智能矿机B3;推出ETH矿机E3,以太坊GPU矿工一片恐慌。

自此,比特大陆独占矿机行业的半壁江山,总算力达到51.5%,随时可以对比特币发起攻击。

7nm时代

时间:2018年4月至今

比特币价格:7500美元~4600美元

全网算力:大于36.6EH/S

主流类型:7纳米矿机

举例:GMOminerB2、阿瓦隆A9矿机

优势:与16纳米矿机相比,算力翻倍。

事件:

2017年9月,日本GMO互联网公司公布了7纳米ASIC挖矿芯片的新细节。

2018年4月,日本TRIPLE- 1株式会社宣称设计完成了全球首款7纳米芯片ASIC矿机。

2018年6月,GMO发布新型比特币矿机B2,宣称它是全球首款基于7nm芯片的比特币矿机。

2018年7月,日本GMO公司7纳米矿机正式开始运行。

2018年7月31日,嘉楠耘智宣称,旗下阿瓦隆A9矿机完成全球首个7纳米芯片成功量产。

多个矿机生产商正在争夺7nm矿机的市场先机,7nm矿机被广泛看好,蚂蚁矿机受到极大挑战。

总结

矿机行业迭代历程具有以下特点:

Ø 核心为芯片,本质上是矿机芯片的进化史

Ø 周期短,更新快,种类多

Ø 算力不断得到提升

Ø 矿机发展与政策、币价、挖矿难度关联巨大

Ø 矿机制造行业由比特大陆长期垄断

四、案例分析

案例一:西瓜FPGA矿机

西瓜矿机

西瓜矿机是2012年5月出现在国内的一种FPGA矿机,它产于桂林一技术爱好者,由于桂林西瓜霜的缘故,又被称为西瓜矿机。

2013年3月,第一台现货西瓜矿机诞生,也是国内第一台现货FPGA矿机。

参数

类型:FPGA矿机

集成数量:8个FPGA芯片

算力:1.6GH/S
功率:90瓦

优点

类似后来的ASIC,能大规模的部署

耗电程度比显卡低一个等级

缺点

成本高,性价比差

生产制造难度大

与后来的ASIC相比算力极低

评价

诸如西瓜机或者南瓜机这样的FPGA矿机,可以看做是ASIC矿机登场的前奏,但由于其成本高、算力低、生产难度大,很快便被ASIC矿机取代。

案例二:蚂蚁矿机S9

蚂蚁矿机S9

比特大陆蚂蚁矿机(AntMiner)S9是2016年6月份发布的一款比特币挖矿机,采用比特大陆自主研发的的最新一代比特币挖矿机芯片BM1387,算力11.85T,功率1172瓦。

BM1387芯片是比特大陆自主研发的第5代比特币挖矿机芯片,采用TSMC的16纳米FinFET制程,应用全定制设计方案,单颗芯片算力可达74GH/S,在0.4V的核心电压下功耗仅为0.08W/GH/s。

参数

类型:ASIC矿机

集成数量:189片BM1387芯片

算力:14TH/s

功率:1400瓦

矿机描述

矿机顶部,由三片算力板组成,每个算力板各有三个pci-e6pin电源插口。

矿机前面,可看到sd卡插口、ip键、网线插口、复位键和状态灯以及前置风扇。

矿机尾部为后置风扇。

机箱采用铝合金材料,四周一体成型,算力板通过机箱内部的凹槽穿插固定。

每个芯片都有一个独立散热片,整体结构紧密。

规格:35CM×12.5CM×15.5CM

安装调试

在安装前需仔细检查散热片是否有脱落现象。

向算力板插上电源线,蚂蚁矿机的三块算力板上面分别有3个标准的pci-E6pin接口。(线材标准至少18AWG及以上)

然后给控制器插上电源(S9控制器同样是pci-E6pin接口),再插上网线。

接通电源,如果采用两个电源的话,不能交叉接线。

接通电源后,矿机自动分配ip地址,扫描最新接入设备ip地址后进入后台。

设置矿池;设置完成之后,约几十秒后开始运行。

矿机正常运行,状态灯为绿色。

优点

算力强

能耗低,省点效果领先于当时所有其他矿机

缺点

噪音大

操作难度高

评价

蚂蚁S9系列矿机凭借其高算力和低能耗,长时间作为主流挖矿机出现在矿机交易市场上,至今S9系列矿机依然还在使用。

案例三:雪豹A1矿机

由深圳比飞力科技有限公司及全球专业矿机芯片生产商Bitfury联合生产的雪豹A1 49T比特币矿机,于2018年2月8日正式开始预售。

对比目前全球量产比特币矿机,雪豹A1可称为首个真正意义上的“工业级矿机”,被誉为史上最强核心算力单机。

参数

矿机类型:ASIC矿机

集成数量:576片BF16BTC芯片

算力:49TH/S

功率:6200瓦

算力板:6片

冷却:6×12038风扇

规格:599*483*270mm

安装调试

雪豹A1矿机采用二个3000W 16A电源,在开始调试前需要确认好是否具备电源配置要求。
接通上电源后,矿机自动分配IP地址,进入路由器或扫描局域网发现矿机IP。

复制矿机IP地址,在浏览器中打开。

路由器会看到新接入的主机名为“BitfilyA1”;浏览器中将出现初始登录页面。

确认登录后,即可进入雪豹A1矿机后台页面,其采用自主UI操作界面以及中文界面。

设置矿池。

将矿池URL、用户名(矿工账号)及密码完整输入后,矿池将进行自动检测判定能否成功连接,点击运用即可保存成功,矿机将自动重启。

重启成功后,大概10秒即能显示矿机实时运行状态。

在状态监控页面中,可查看工作时长、实时算力、平均算力以及6块算力的运行状态。

优点

算力极强

运行速度快

操作简单,属于入门级矿机

电源效率高,功耗低

缺点

体积大,耗费空间

噪音大

售价高,中关村在线报价1.5万元。

评价

是目前评价较好,市面上较受欢迎的一款矿机。但价格较高,被认为难以回本,所以热度一般。

案例四:阿瓦隆A9矿机

阿瓦隆A9矿机

2018年7月31日晚间,被业界期盼许久的全球首款7nm制程ASIC芯片矿机——阿瓦隆A9系列正式亮相。

阿瓦隆A9系列矿机采用了业界最为先进的7nm制程工艺,由于ASIC芯片制程工艺的飞跃进步,使得其单机的算力可达26.5T至30T倍数提升。此款矿机的典型功耗为1720W,能耗比提升到了0.06~0.07W/G的业界领先水平。

参数

类型:A3207 7nmASIC矿机

算力:26.5TH/S~30TH/S

功率:1720W(典型值)

优点

超级算力

超低能耗

评价

作为目前最先进的矿机类型,阿瓦隆A9系列矿机率先面世,虽然还未上市,但已经吸引极大注意。长期屈居比特大陆之下的嘉楠耘智,或许能够凭借7nm技术与蚂蚁系列矿机一较高下。

五、矿机供需影响因素

供给端掌握定价权

目前矿机行业仍旧被少数几家大型企业所垄断,加之芯片成品率低及矿机产能限制,使得比特币矿机厂商对下游具有极强的议价能力。近年来比特币价格不断上扬,虽然近期出现一定的下滑,但仍旧维持在历史高位,矿工对高性能矿机趋之若鹜,受到产能限制、维持寡头垄断需要等多方面因素影响,矿机价格也是水涨船高,今年年初蚂蚁矿机S9期货价格更是一度达到惊人的34000元。

我们可以合理预期,只要比特币价格保持相对稳定,不出现断崖式下跌,或是挖矿难度不出现快速爬坡,在目前产能受限、寡头垄断的矿机行业,都会有矿工购入最新的高性能矿机尽可能地提升自身算力,寄希望于抢得更多的记账权,获得挖矿收益。正因如此矿机行业巨头能够提高矿机售价,保证极高的毛利率,最新款机器以期货方式销售,掌握着绝对的定价权。

需求端紧盯比特币价格

而从矿工角度来看,购买矿机则是一种投资行为。简单来说,对矿机的需求直接受到当前及未来预期的挖矿收益率的影响,挖矿收益率越高,对矿机的需求也越大。其中更关键的是未来预期的挖矿收益率,只有当未来预期的挖矿收益率高于当前挖矿收益率,足够抵消相应的风险时,预期的回本周期将缩短,下游市场对矿机的需求才会增长。

挖矿收益率的影响因素主要是四个:算法、市场、矿场以及硬件,市场因素占主导地位,因为相比于其他影响因素,比特币的市场价格波动幅度更大,其他因素不变的情况下,挖矿收益与比特币价格成正比的增加,对矿机的需求也随之增长。

六、2018年矿机供需状况

随着数字货币概念进入风口,各大币种价格疯涨,矿机市场也进入了黄金时期,2017年末至2018年初,矿机价格飙升并且供不应求,多以期货形式销售。

以比特大陆为例,2016年、2017年,比特大陆的净利润分别为0.97亿美元和11.8亿美元,随着比特币价格的上涨,仅2018年第一季度净利润便达到了惊人的10.6亿美元,其主要增长点来自海外市场,国内销售额增长了15%左右,而海外市场销售额则大幅增长了3-5倍。

比特大陆净利润表

但随着全球经济开始收紧,数字货币价格开始大幅跳水,矿机价格也随之一落千丈,售价最高下调近90%。截至8月30日,比特大陆二季报迟迟未公布,在即将申请赴港IPO之际,这是一个不好的信号。

2018年下半年,比特币价格如果触底反弹,将极大地刺激矿机市场,矿机厂商近期的窘境将得到缓和,新一代产品将再次大卖。如若不然,挖矿回报持续远低于投入成本,矿机市场将出现供大于求的局面,将有更多的矿场关停,矿机厂商将出现存货滞销、研发资金短缺,将不得不寻求转型。

七、总结

矿机作为比特币系统中关键一环,通过消耗算力和电力资源争夺记账权,得到比特币作为挖矿收益。从投资角度来看,矿工购买矿机作为一项投资,正是因为矿工对未来币价持看涨态度,预期未来的挖矿收益将持续增加,进而加大了对矿机的需求。

目前比特币矿机行业市场集中度很高,比特大陆、嘉楠耘智分别占据行业市场份额的前两位,合计占据超过80%的市场份额,行业竞争格局属于寡头垄断,在研发实力、资金规模、上下游产业链、社会影响力等诸多方面,两家龙头企业均处于行业领先地位。如不出现重大问题,这两家龙头企业将保持竞争优势,持续扩大与行业内其他企业之间的差距,市场将维持寡头垄断格局。

自嘉楠耘智、亿邦国际相继向港交所提交招股说明书后,市场占比约60%的比特大陆也即将赴港IPO,目标估值更是达到了惊人的300亿美元。多家巨头不约而同地谋求上市融资,结合近期嘉楠耘智推出最新量产7nm芯片,宣称自己是人工智能芯片厂商,谋求转型,似乎预示着矿机行业暗流涌动。

比特币矿机行业风险提示:

1、各国针对数字货币的政策可能日渐趋于严格,造成数字货币流通性下降;

2、比特币价格可能持续下跌致使下游挖矿收益降低,进而造成挖矿需求降低;

3、新一代比特币矿机研发不达预期,产品积压被市场淘汰。

Tags:比特币矿机   比特币挖矿   行业报告

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