BTC矿机行业剖析

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BTC矿机行业剖析

BTC互联网是首个成功应用了区块链技术的支付买卖系统,没了中心化机构信用背书,该系统的“信赖价值”由其加密算法&共识机制创造;而其首创的“挖矿”行为则勉励了更多互联网节点加入进去,维护并增加该系统的“信赖价值”。BTC挖矿,用一句话的讲解即为“争夺系统的记账权,获得BTC作为奖励”。具体展开定义,则需要知晓“如何挖”(PoW 共识机制)和“挖什么”(勉励机制)

“如何挖”:遵循 PoW 共识机制,即工作量证明机制,是用户角逐记账权的“游戏规则”。它确保了庞大的分布式互联网可以达成协议,同时,由于用户争得记账权需要付出代价(计算资源和时间),PoW共识机制也限制了互联网中的噪声和故意攻击行为,确保了互联网的安全性。

“挖什么”:勉励机制则保证了有足够多的用户想参与记账,而更多的计算资源加入将会使得系统愈加稳定安全,从而使得系统的“信赖价值”得到提高。

相应的勉励机制如下:每一个成功记账的用户将会获得由系统发放的BTC与买卖方提供的转账手续费作为奖励。在BTC互联网刚刚创建的时候(2009年),系统每次会奖励成功记账的用户50 个BTC,之后每四年减半。目前周期,系统每次会奖励成功记账的用户 12.5 个BTC。而转账手续费则由买卖方设定,手续费高的买卖将会被优先打包进区块,现在转账手续费约占挖矿总收益的10%左右。鉴于记账成功后系统奖励的BTC均是系统设定好且初次发行流通的,这在某种程度上有点类似深埋地下的矿藏资源,因而大家会将这种提供计算资源、争夺记账权的行为形象地称为“挖矿”,参与挖矿的用户称为“矿工”,所用的计算资源称为“矿机”,矿机所具备的计算资源称为“算力”,具体指矿机进行哈希运算的能力,而全网算力表示整个互联网中的矿机算力之和。挖矿困难程度则是由系统设定,每经过14 天自动更新一次,它会随全网算力同步变化。

BTC矿机,本质上是一个计算机,其核心部件是计算芯片。具体来讲,现在主流的BTC矿机主要由如下几个部分构成:包含计算芯片、散热片的算力板,风扇,控制器电路板,铝合金外壳,与外臵的电源。这里面最重要的部件为计算芯片,矿机的计算性能和功耗大小由计算芯片决定,其本钱占矿机总制导致本的80%左右。

“单位算力功耗”是评价矿机性能的核心指标。矿工在购买矿机时一般不会考虑单台价格,而是关注回本周期,其中的重要指标就是“单位算力功耗”。在相同计算能力的状况之下,矿机的功耗越小,意味着矿机的性能越好,所谓“单位算力功耗”即为矿机的功耗/算力。伴随全网算力的整体提高,挖矿成功的困难程度会愈加大,因此矿机需要不判定期换代以保持原有收益,近几年主流厂家一般每年升级一次商品系列,中间可能会依据市场状况发布更新版本对性能、功耗、价格进行微调。在这个过程中,单个矿机的算力不断得到提高,而核心指标“单位算力功耗”则不断降低。

优化“单位算力功耗”,需要用专用型芯片代替通用型芯片。BTC矿机芯片的进步经历了从 CPU、GPU、FPGA 到 ASIC 的四个过程。在这个过程中,提供算力的芯片从通用型渐渐转向了挖矿专用型。ASIC的特征是面向特定算法需要,在批量生产时与通用集成电路相比具备体积更小、功耗更低、靠谱性提升、单位本钱更低的特征。BTC挖矿是特定算法下的重复计算,因此应用ASIC策略会使得芯片性能得到大幅提高。

ASIC矿机芯片的工艺制程先进,商品更迭速度快。一流的芯片制程工艺可以提升集成电路的精密度,使得电子器件的特点尺寸不断缩小,从而芯片集成度不断提升,功耗减少的同时芯片算力得到提升。为了获得最佳的性能,ASIC矿机芯片的设计、制造一直走在芯片行业的前沿。现在市场上主流的ASIC 矿机芯片从 110nm、55nm、28nm 一直升级到 16nm,将来半年内也将推出 7nm 制程的 ASIC 矿机芯片。具体举例,以下是世界第二大BTC ASIC 矿机提供商嘉楠耘智的商品、芯片更迭状况如下:

BTC有关的价值链参与者如下所示:上游为矿机的设计、生产&测试封装、销售商;中游为挖矿的矿池和矿场;下游为BTC交易平台及钱包:

上游为BTC挖矿提供矿机。包含无晶圆厂家,如比特国内、嘉楠耘智等,它们主要负责芯片设计、矿机组装和销售,而将矿机芯片的制造、测试、封装交给代工厂;也包含相应负责制造、测试、封装的代工厂,如台积电、日月光。

中游进行挖矿,确认互联网中的买卖,同时系统增发的BTC通过其流入市场。因为全网算力的指数级上升,现在个体挖矿成功的概率几近为零,因此出现了大大小小的矿场、矿池,通过聚集很多矿机的算力来角逐记账权,增大挖矿成功的概率。主要的参与者有比特国内、Bitfury、比特币.com、Antpool、F2pool 等。

下游为BTC的买卖、用和储存服务商。BTC交易平台可以提供法币与BTC、BTC与其它数字货币之间的买卖兑换,有关交易平台为 Coinbase、Bitfinex、OKCoin、火币等;BTC的支付转账、存储功能则可以通过BTC钱包完成,主流钱包有 Blockchain、BitPie 等。

上游代工厂:先进产能有限、话语权强

BTC矿机提供商通常使用无晶圆厂模式。即其只负责矿机芯片的设计,而将芯片的生产、测试、封装交由第三方代工。因为芯片制造过程需要巨额的资本支出,如此的模式可以让BTC矿机提供商专注于商品核心——芯片的研发,同时获得定价合理、步骤一流的产能。

上游代工厂话语权强,只有订单量大、价格高、预付款的顾客才能优先锁定产能。因为可选择的代工厂为行业龙头,同时产能有限,再加上同期角逐代工厂产能份额的还有各大手机芯片商(苹果、高通、华为等等),因此矿机提供商对上游代工厂的话语权相对较弱。只有订单量大、价格高的才能成为代工厂的优先顾客,并且需要以预付的形式提前锁定产能,这对矿机提供商的规模、资金流转情况都提出了门槛需要。

有限的产能+寡头垄断,使得BTC矿机提供商对下游具备最强议价能力。近年来BTC价格不断上升,拉动矿机新需要,上游矿机提供商在产能有限(受代工产能限制)、寡头垄断的状况下,对矿机有着绝对的定价权,自然矿机价格此时也是水涨船高,今年年初BTC价格暴涨的时候,蚂蚁矿机S9 在华强北市场一度卖出 34000 元的期货单价,那样,矿机到底怎么样定价呢?借助历史价格数据大家做出如下剖析:

当期矿机价格=固定回本周期×当期挖矿日收益

通过将历史的月度矿机价格和当月平均挖矿日收入(此处只为收入,而非收益,即不包含电力、租金等本钱)作图可知,当期挖矿日收入与当期矿机价格之间呈线性关系。大家将其解析为以下公式:P = D×,其中 P 为矿机价格,D 为回本周期,R 为当期 挖矿收入,C 为当期挖矿本钱,R – C 即为当期挖矿收益。即当期矿机价格与当期挖矿日 收益呈正比关系。

依据以上结果,大家得到矿机提供商的定价方案:固定回本周期为 180 天左右,依据当期的挖矿收入动态地调整矿机价格

值得注意的是,如此的定价方案中挖矿日收益是静态的,即假定将来的日挖矿收益保持 不变,才可以保证回本周期为 180 天。若NXT币价上涨致使日挖矿收益增加,则实质回 本周期变短,反之则变长。

从矿场、矿工角度而言,购买矿机挖矿是一项资金投入活动,其需要受“期望收益率”影响。 作为资金投入品,只有资金投入收益率期望值越高、风险越低,矿机的需要才越高。市场上常见 觉得,影响需要的是“挖矿收益”,但之前通过剖析,大家发现矿机的购买价格会伴随当 前的“挖矿收益”动态调整,因此挖矿收益率及静态回本周期理论上并不发生改变,也 就无从谈起影响需要。真的影响需要的,是“期望挖矿收益”。具体来讲,假如大伙预期 将来的挖矿收益高于目前挖矿收益,那样预期回本周期将缩短,“期望收益率”将提升, 进而提高下游需要。

BTC的“期望价格”是影响“预期收益率”的重要原因,进而推得,BTC的“期望 价格”影响下游挖矿需要。影响挖矿收益的原因有四个:算法、市场、矿场、硬件,这里具体原因的拆分大家不做赘述。四个影响原因中,市场原因占主导用途,主要由于相 对其它原因而言,BTC价格波动幅度较大。以嘉楠耘智的 Avalon Miner A721 为例, 当以BTC计价时,其每天挖矿收入随时间呈指数式衰减,这主如果由全网算力不断增 加致使;而当以USD计价时,其每天挖矿收益随时间变化趋势则与BTC价格时间曲线 类似。这充分表明了影响挖矿收益最大的原因还是BTC价格。由除此之外推,影响“期望 收益率”的主要原因就是BTC的“期望价格”。

将以上看法进一步提炼,即矿机可以看作BTC价格的“看涨期权”。矿工买入矿机的时候,以确定的代价获得了将来数目相对确定的BTC(将来全网算力虽然不确定,但 大致区间可估算),而矿工购买矿机的想法源自其预期将来BTC价格将高于目前,导 致“预期挖矿收益”高于目前的挖矿收益,带来超额收益。从这个角度来看,等于矿工将来可以低于市场的价格购买BTC,矿机可以视作是币价的“看涨期权”。

全球区块链硬件市场空间大、增速快,2021 年将近 500 亿。区块链有关的硬件设施主 要为数字货币挖矿所用的矿机,据 Frost & Sullivan 统计,全球区块链硬件的销售收入从 2012 年的 7000 万元增长至 2021 年的 193 亿元,复合年增长率超越 200%;同时将来区块链技术在各行各业的广泛应用将推进区块链硬件需要增长,将来三年该市场将整体 维持 72%的年复合增长,2021 年全球市场规模将达到 456 亿,至 2021 年,全球区块链硬件的市场规模将接近千亿。

不同于市场觉得挖矿行业进入寒冬的怎么看,大家觉得新增算力需要依然处于高速增长阶段,中性判断 2021 年同比增速将达到 165%。受年初到今天BTC市场行情走低影响, 币价和挖矿收益发生大幅回落,这致使了新增矿机需要增速放缓。但通过数据大家发现, 若 2021 年的剩余时间内以 1 万USD作为 比特币 期望价格,则 2021 年将产生 39930PH/S的新增算力需要,同比去年增加 165%。虽然相比去年降低,但这样的增速表明算力需 求仍处于高速进步阶段,究其本质缘由是以下的四个原因:

1. 矿机商品更迭非常快,高性能矿机拉动需要进步;

2. 矿机价格随币价、挖矿收益同步回落,因此矿机资金投入者的静态回本周期并未发生明 显变化;

3. 现在的币价水平较低,多数矿机资金投入者看多下半年 比特币 市场行情,因而选择在此时 抄底购入矿机;

4. 全球一直存在部分区域为电价、房租的价格洼地,持续拉动当地挖矿业需

因为 比特币 的价格波动幅度非常大,因此大家以 比特币 价格为影响原因,对 2021 年新增算力 需要作了敏锐性剖析。当期望币价分别为 6000 USD(悲观预期)、 1 万USD(中性预期)、 1.4 万USD(乐观预期)时,相应新增算力需要为 2.9、4.0、5.0 万 PH/s,同比 2021 年 增速为 96%、165%、235%

值得注意的是,从截止 6 月份的数据看,矿机厂家的数据依旧靓丽,但假如 比特币 价格依 然保持近况甚至进一步下跌,则下半年厂家交付状况极大概恶化。其缘由在于,年初币价高企,不少矿工高价购矿机入市(S9 二级市场现货价格一度高达 3 万,现在不到 4000),这部分资金投入已经“沉默”,只须还高于可变本钱(电费、人工运维等),矿机就 会持续投入,以期待 比特币 价格反弹,但与此同时外部资金投入者大概望而却步,对购买矿 机更为小心

全球BTC矿机市场呈现寡头垄断格局

以BTC ASIC 矿机为例,比特国内、嘉楠耘 智合计占据超越80%的市场份额。以2021年矿机出货量来看,比特国内一家独占近70%, 嘉楠耘智占 20%左右。迅速强大的研发能力、雄厚的资本保障、与上游代工厂的好关 系、规模经济效应,这部分无一不是行业龙头所牢牢把握的独有资源。与此相应的,它们享有着头部的市场份额和绝对的商品定价权。

通 过商品对比,大家可以发现,市场龙头比特国内、嘉楠耘智在商品的两大核心参数(“单 位算力功耗”、“单位算力价格”)上褒有优势,每年更迭持续的新品同样证明了这两家 公司研发能力的可持续性;相比而言,其它的矿机提供商或存在规模效应不足、商品定 价过高、系列开发能力不足的问题。这两家在将来将继续保持在BTC市场的龙头地位。

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