张楠赓：比特币挖矿——加密行业创新的下一个十年

自从十多年前第一种加密货币诞生以来，许多人常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。但是到了2020年，这种观念发生了改变，人们意识到，未来比特币（BTC）其他数字资产将在全球金融领域中发挥关键作用。

这并不是一个牵强附会的想法，因为对加密货币保持谨慎态度的传统金融从业者，如今也对加密货币的增长潜力有着足够的信心。例如，摩根大通（JPMorgan）和高盛（Goldman Sachs）改变了最初对加密货币的反对立场，成为最新一批为数字资产市场提供新的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，越来越多的人们看好加密货币。整个加密行业生态中的参与者扩大收入的机会也将随之增加。以比特币为例，去年11月，比特币的价格涨幅超过了60%至18000美元以上，而同一时期矿工的收入环比也飙升50%。但是，在激烈的竞争环境中，成功很大程度上仅限于少数的行业领袖，而大多数参与者仍然难以触及。

对矿工而言，获得先进的挖矿设备（具有高算力，低功耗，回本周期短的矿机）仍然是保证竞争优势的关键因素。

一、技术革新，不断进化

挖矿行业经历了一系列的重大变革，才达到今天的技术水平。在早期，只需要使用计算机即可实现挖矿，当时没有任何复杂且高性能的挖矿设备，利用CPU便可以获得比特币。因此，宽松的挖矿条件吸引了众多矿工者入局，从而不断推进比特币网络的快速扩张。但导致了第一代矿工无法跟上算力步伐，仅仅一年的时间就被淘汰了。

随后又相继引入了GPU，使矿工的挖矿更加高效，更加有利可图。当时结合多个GPU挖矿成为常态，因为矿工们试图进一步提高挖矿设备的性能，使得收益最大化。尽管取得了一些进步，但第二代矿工也没有经受住时间的考验，因为他们的设备不仅能耗高，还不能长时间运行缺乏长期效力。

2011年，FPGA应用成为下一代挖矿设备发展的方向。与CPU和GPU相比，FPGA速度快，功耗低，性能更好，且散热性比它的前辈们更加优秀。然而，FPGA的挖矿设备也十分“命短”，最终被ASIC取代，ASIC直到今天仍然是挖矿业的主导技术。

ASIC是专门以挖矿为目的而设计的，因其在功耗、算力、成本方面有着卓越的表现而受到矿工们的认可。与2009年使用的CPU相比，ASIC的挖矿速度是CPU的5000万倍。

二、奋力前行

实际上，挖矿行业已经走了很长的一段路。除了与性能相关的发展外，还对技术环境方面进行了改进，例如更好的能效比和更快的算力。如今，随着对可持续性的日益重视，芯片设计提供商将会不断创新提供更优质的解决方案来满足发展需求。

我想到了两个主要的发展领域。首先，对现有的挖矿设备进行改造，从根本上减少能源的消耗。其次，对享有的挖矿芯片进行重新编程，允许使用混合能源以获得最佳收益。

重新设计当前的挖矿设备。目前市场上已经出现了一些概念，正在通过严格的测试。其中之一就是使用光子芯片进行计算。从理论上讲，这项技术很有希望被应用起来，与当前的电子处理器相比，能效提高了2到3个数量级。在现实中，尤其在比特币挖矿规模扩大的情况下，是否能够实现节能尚无定论。在此之前，ASIC及其不断增强的功能将继续主导挖矿领域，并在挖矿的能源效率方面引领潮流。

重新编程现有的采矿芯片。与大众认知相反，挖矿行业是一个相对绿色的的行业。截止2019年12月，比特币由70％以上的可再生电力为其供电。虽然使用的是可再生能源的好处是无可争议的，但事实上，可再生能源是一种间歇性能源，对于能源需求恒定的比特币矿工来说，并不是那么可靠。

相反，以化石燃料为基础的能源通常是一种更为稳定的能源。因此，为了行业的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，在这种模式中，可再生能源作为主要能源，而在生产短缺时使用化石燃料发电。这就需要对当前的采矿芯片进行重新设计和重新编程，以便于两种不同能源之间轻松切换，而不会在采矿过程中中断。

随着加密货币的地位不断提升，想要分一杯羹的新供应商在不断涌入，行业竞争持续增加。我认为健康的竞争具有积极的作用，因为它可以为行业带来更多的创新力，从而使行业变得更高效，更成熟。目前，为了充分利用新兴的加密货币市场增长，现有的芯片设计人员还需要进行更加深入的技术研发，特别是在能源优化和能效比方面。

作者简介：张楠赓，公司同事也会亲切地叫他NG，是嘉楠科技创始人、董事长兼CEO。嘉楠是一家领先的超级计算解决方案提供商。在专注超级计算领域的同时，NG探索了具有潜力的专用集成电路设计，从而推出了世界第一台基于ASIC芯片的挖矿设备，并催化了ASIC挖矿时代。

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