张南耕：比特币挖矿——加密行业的下一个十年创新

自从十多年前第一个加密货币问世以来，许多人经常对其合法性表示怀疑，甚至有人将虚拟货币视为一种欺诈手段。但到了2020年，这种认知发生了变化比特币挖矿经历的时代，人们意识到比特币（BTC）等数字资产未来将在全球金融领域发挥关键作用。

这并不是一个牵强附会的想法，因为对加密货币持谨慎态度的传统金融从业者现在对其增长潜力充满信心。例如，摩根大通和高盛扭转了他们最初对加密货币的反对，成为最新向数字资产市场提供新金融服务和产品的公司。

随着加密货币的增长潜力和估值不断提升，越来越多的人看好加密货币。整个加密行业生态系统的参与者扩大收入的机会也将增加。以比特币为例。去年 11 月，比特币价格上涨超过 60% 至 18,000 多美元，而同期矿工的收入也环比飙升 50%。然而，在竞争激烈的环境中，成功在很大程度上仅限于少数行业领导者，而大多数参与者仍然遥不可及。

对于矿工来说，获得先进的挖矿设备（算力高、功耗低、投资回收期短的矿工）仍然是确保竞争优势的关键因素。

一、技术创新，不断进化

采矿业经历了一系列重大变革，才达到今天的技术水平。在早期，只有一台计算机可以用于挖矿。那时还没有复杂的高性能挖矿设备，使用 CPU 就能获得比特币。因此，宽松的挖矿条件吸引了众多矿工入局比特币挖矿经历的时代，从而不断推动比特币网络的快速扩张。但是第一代矿工跟不上算力的步伐，仅仅一年就被淘汰了。

随后引入了 GPU，以使矿工的挖矿更加高效和有利可图。结合多个 GPU 挖矿在当时是常态，因为矿工们试图进一步提高他们的挖矿设备的性能以最大化回报。尽管取得了一些进展，但第二代矿机也没有经受住时间的考验，因为他们的设备不仅耗能高，而且无法长时间运行而没有长效。

2011年，FPGA应用成为下一代挖矿设备的发展方向。与 CPU 和 GPU 相比，FPGA 速度更快，功耗更低，性能更好，散热也更好。不过，FPGA 挖矿设备也很“昙花一现”，最终被 ASIC 所取代，ASIC 至今仍是挖矿行业的主导技术。

ASIC专为挖矿而设计，以其在功耗、算力和成本方面的优异表现得到矿工的认可。与 2009 年使用的 CPU 相比，ASIC 的挖矿速度是 CPU 的 5000 万倍。

二、继续前进

实际上，采矿业已经走过了漫长的道路。除了与性能相关的发展之外，技术环境也得到了改进，例如更好的能效比和更快的计算能力。如今，随着对可持续性的日益重视，芯片设计提供商将继续创新，以提供更好的解决方案来满足增长需求。

我想到了两个主要的发展领域。一是改造现有采矿设备，从根本上降低能耗。其次，对所享受的采矿芯片进行重新编程允许使用混合能源以获得最佳产量。

重新设计当前的采矿设备。一些概念已经出现在市场上，并且正在通过严格的测试。其中之一是使用光子芯片进行计算。从理论上讲，该技术很有前景，其能效比当前的电子处理器高 2 到 3 个数量级。实际上，能否实现节能尚无定论，尤其是随着比特币挖矿规模的扩大。在此之前，ASIC 及其不断增强的功能将继续主导采矿领域，并在采矿能源效率方面处于领先地位。

重新编程现有的挖矿芯片。与普遍看法相反，采矿业是一个相对绿色的行业。截至 2019 年 12 月，比特币由超过 70% 的可再生电力供电。虽然使用可再生能源的好处是无可争辩的，但现实情况是，可再生能源是一种间歇性能源，对于具有持续能源需求的比特币矿工来说并不那么可靠。

相比之下，基于化石燃料的能源通常是一种更稳定的能源。因此，为了在行业可持续性和行业可扩展性之间取得平衡，可以采用混合模式，其中以可再生能源为主要能源，在生产短缺时使用化石燃料发电。这需要对当前的挖矿芯片进行重新设计和重新编程，以便在两种不同的能源之间轻松切换，而不会中断挖矿过程。

随着加密货币的地位不断提升，新的供应商纷纷涌入想要分一杯羹，行业竞争不断加剧。我认为良性竞争有积极的作用，因为它给行业带来了更多的创新，使行业更加高效和成熟。目前，为了充分利用新兴的加密货币市场增长，现有芯片设计人员还需要进行更深入的技术研发，尤其是在能源优化和能效比方面。

关于作者：张南耕，也被公司同事亲切地称为NG，是嘉楠科技的创始人、董事长兼CEO。嘉楠耘智是超级计算解决方案的领先供应商。 NG在专注于超级计算领域的同时，探索潜在的专用集成电路设计，从而推出了全球第一台基于ASIC芯片的挖矿设备，开启了ASIC挖矿时代。

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