比特幣礦機的前世今生

幣圈的朋友大都應該知道比特幣並不是憑空想像出來的，而是由眾多礦工把礦機接入比特幣網絡運行（挖礦）產生的。比特幣作為基於密碼學發明的數字貨幣，是通過類似枚舉法的運算不停嘗試確定唯一值獲得比特幣區塊獎勵產生的。

我們平時所說的挖礦能力其實就是礦機可以執行的嘗試次數來衡量的，這個能力就是算力。每秒可以承載多少次嘗試，也就是算力大小的計量單位，我們稱為哈希率或[H /S]。

哈希率單位之間的換算是：

1 KH /S是每秒1024次；

1 MH /S = 1,024 kH /S；

1 GH /S = 1,024MH /S ；

1 TH /S = 1,024 GH /S，

1 PH /S = 1,024 TH /S；

1 EH /S = 1,024 PH /S。

目前，全網一共擁有大概110EH /S算力，而礦機算力的計量單位目前以T作為度量較多（1E=1024*1024T）。

那麼，比特幣礦機是怎麼衍化來的呢？一臺比特幣礦機的運算能力又是怎麼從最開始普通電腦的小算力衍變成為今天擁有超大算力的專業礦機呢？比特幣礦機的進化、全網算力的提高對比特幣網絡又有什麼影響呢？今天我們就按照CPU，GPU，FPGA，ASIC四個階段為大家系統化講解一下比特幣礦機的發展史。

C P U挖礦時代 （ K 算力時代 ）

2009年1月3日，比特幣網絡的創始人中本聰在芬蘭赫爾辛基一個小型伺服器上挖出了比特幣的第一個區塊——創世區塊，獲得了50個比特幣。這時開始到2011年1月是CPU挖礦的黃金時期，當時比特幣的全網算力還不到200GH/S（全網算力7.16GH/S~129GH/S）挖礦難度很低，所以早期挖礦的礦工只需要一臺普通電腦就能挖到很多比特幣。

也正是因為當時獲得比特幣的成本非常低，比特幣也並不值錢，所以早期很多人雖然用電腦CPU挖到了不少比特幣，但因為不夠重視沒有保存好私鑰，遺失了非常多的比特幣，其中不乏一些技術大牛。

據不完全統計，整個比特幣網絡2100萬個比特幣目前已有300多萬枚永久遺失了，實在是非常可惜，其實卻也非常公平。

隨著越來越多比特幣交易平臺的上線，比特幣可以更好的流通交易，越來越多的人認可比特幣，人們通過挖比特幣來賺取收益，因此越來越多的人通過CPU運算投入到比特幣挖礦中來，比特幣礦工群體越來越大。

G P U挖礦時代 （ M 算力時代）

隨著全網挖礦難度的不斷增加，普通CPU運算速度已經無法滿足高難度的挖礦算法。2010年7月18日，一名叫ArtForz的礦工，第一個成功實現了用個人的OPenCL GPU挖礦，開啟了GPU挖礦時代。

1個GPU顯卡相當於幾十個CPU，利用GPU挖礦算力得到了明顯提升，GPU的算力達到9MH/S，與之相比，CPU的算力大約只有1KH/S。 在當時一個GPU一天運氣好的話甚至能夠挖到幾十個比特幣，於是在GPU挖礦高收益的誘惑下，礦工們紛紛開始買入大量顯卡和配置GPU顯卡的電腦進行挖礦，甚至一度把市場上的顯卡價格抬高到一個讓眾多遊戲玩家「望卡興嘆」的地步。2010年GPU挖礦風靡一時，也被行業譽為GPU挖礦之年。

GPU顯卡礦機

短暫的F P GA挖礦時代

2011年，比特幣價格首次突破1美元，日益上漲的價格，讓礦工們的挖礦熱情不斷高漲。礦工們挖礦熱情的提高，同時帶來的是全網算力與挖礦難度的不斷提高，隨著時間的流逝礦工的收益被逐漸磨平，人們迫切需要更高性能的挖礦工具。

需求推動創新，同年11月9日北航研究生網名為「南瓜張」的張楠賡研發了第一臺FPGA礦機——IcaruS——伊卡洛斯。據說這是希臘神話裡的名字天降之物的女主角，張楠賡之所以這樣取名初衷是為了更好地賣給外國人，不過國內的買家更喜歡叫它「南瓜一代」。南瓜一代的誕生開啟了FPGA挖礦的新紀元。

張楠賡研發的FPGA礦機是第一次針對挖礦的專業晶片設計。FPGA挖礦簡單理解其實就是把GPU的核心晶元單獨拿出來，然後把很多這樣的核心晶元集成到一個設備上進行挖礦，形成FPGA挖礦。

FPGA的中文名稱叫「現場可編程門陣列」，FPGA意味著人們在裡面寫入什麼程序就能實現什麼功能，對於挖礦自然不在話下。但是由於FPGA的的開發難度太高想要大規模普及非常困難。在ASIC礦機面前，它的投入產出又顯得十分不划算，所以相比電腦CPU挖礦、顯卡GPU挖礦，FPGA挖礦的時代特別短暫，僅存在市場半年時間就被淘汰出局。

A S IC礦機時代 之 嘉楠 耘智

2012年6月 ，美國專門研發比特幣礦機的機構「蝴蝶實驗室」宣布，準備研發一款遠勝F P GA礦機的集中電路式A S IC礦機並且以期貨的形式接受預定。

因為A S IC比F P GA具有更高的性能、更低的功耗，所有如果研製成功，蝴蝶將有可能控制整個比特幣網絡超過51%的算力。 當消息傳到大洋彼岸的中國時蝴蝶實驗室的這一舉動徹底激怒了 張楠賡 ，他選擇接受這個挑戰並開始專心研製AI S C礦機。

因為這個事， 張楠賡 還特意向學校提出了休學申請 ， 在跟校方多次溝通無果後 ， 張楠賡 直接做出了一個大膽的決定： 退學！

值得一提的是當時幣圈的人普遍都看好美國的「蝴蝶」公司，紛紛認為美國的技術更先進，根本不相信有國人能夠領先於蝴蝶研發出AISC礦機，然而劇情卻意外發生了反轉，一開始以期貨形式接受投資者預定礦機的蝴蝶跳票了！以張楠賡為首的中國團隊領先了!

2013年1月在北京的車庫咖啡裡世界上第一臺ASIC礦機——Avalon面世。為慶祝第一代阿瓦隆礦機的誕生，張楠賡還特意組織了一批早期比特幣愛好者共同見證了阿瓦隆的創世。ASIC礦機的問世，開啟了晶片開發者們百家爭鳴、縱橫捭闔的時代。

隨著第一代阿瓦隆礦機的誕生，ASIC晶片自此也開始了一輪又一輪的進化。從110nm到55nm，從55nm到28nm，從28nm到16nm，從16nm到7nm。ASIC礦機在低功耗、高性能的道路上不斷進化。

世界上第一臺ASIC礦機在車庫咖啡面世。

儘管這只是第一代阿瓦隆礦機，但是當時它的運算速度已經遠超顯卡礦機，在當時算力難度已經明顯提高的情況下，它最多的時候一天甚至還可以挖出350多枚比特幣。阿瓦隆團隊創造的ASIC礦機將比特幣的算力格局提升到了一個新的維度，在算力競爭中一騎絕塵。

人們都說在利益面前人性是經不起考驗的，但是張楠賡擋住了誘惑，張楠賡並沒有將這些機器佔為己有。而是選擇了讓算力分散，比如：最早的三臺阿瓦隆礦機，除了一臺在張楠賡的團隊手裡用於測試以外，另外兩臺都被他送出了海外：一臺給了比特幣基金會，另一臺則漂洋過海去了華爾街。對於張楠賡來說，阿瓦隆就是他「維護世界和平」的武器。

值得一提的是因為當時行業還處在一個非常早期的階段，礦機廠商的話語權非常非常高，比特幣挖礦行業完全是一個賣方市場。所以哪怕在面對張楠賡開出的「霸王條款」，簡稱「四不承諾」，不可能退款、不保證及時發貨、不負責售後服務、不可更改地址。

儘管在這樣的情況下阿瓦隆礦機還是得到了市場的狂熱追捧，三次批量發貨，都是瞬間搶空，最高的時候甚至被炒到30萬人民幣一臺。可想而知當時的阿瓦隆礦機收益是有多恐怖，當時的市場是有多瘋狂！

阿瓦隆一代礦機

ASIC礦機受到市場的追捧，張楠賡的行業地位由此奠定，張楠賡通過自己的努力獲得了「礦機之父」的美譽。隨著阿瓦隆的成功，張楠賡也有了新的打算，將業務產業化，將礦機產品化，他打算創業自己做一家公司。

2013年4月，張楠賡拉來了B站的好友，也是當時中星微電子任 IC 工程師的李佳軒擔任合伙人，二人各自出資 10 萬元，成立了「北京嘉楠耘智創新信息技術有限公司」（後來因公司發展需要公司搬到杭州並改名為」杭州嘉楠耘智創新信息科技有限公司）。

李佳軒選了與「佳」同音的「嘉」字，張楠賡選了名字中的「楠」字，組成了「嘉楠」。而「嘉楠耘智」的英文名「Canaan」，則源於一部日本動畫《Canaan 迦南》，該動畫主要講述的是少女迦南與犯罪組織對抗的故事。

張楠賡和他的團隊本來是可以靠賣礦機賺得盆滿缽體的，但是他覺得賣礦機太麻煩，也不利於比特幣的去中心化，所以他決定只挑礦機的核心部分—-晶片來賣。當時晶片也是走得「霸道」路線，10000片起售，最低一單大約需要60萬人民幣，走的是大客戶路線，不接受小額的訂單，每萬片有30片樣片。

此後張楠賡開源了除晶片以外的所有阿瓦隆礦機製作文檔，這也催生了各種大大小小的山寨礦機公司。僅僅在2013年6月到11月這短短半年的時間內，市場上就出現了幾十個礦機品牌。其中在當時比較出名的有:龍礦，神魚，小蜜蜂，蘭德，比特兒，FBT，TMR,SmarT，鴿子，42BTC等礦機品牌。

ASIC礦機時代之天才少年烤貓

如果說張楠賡是礦機之父的話，那麼烤貓就是礦機天才。2001年15歲的蔣信予以全國排名第11位的成績，考入中國科技大學的少年班。

2009年他順利畢業獲得中國科技大學碩士學位，2011年，蔣信予去耶魯訪學讀博但又中途休學。在讀博期間，他從中科大同窗David口中了解到了比特幣並開始研究比特幣的白皮書。

一直到2012年1月16日，他在bitcointalk.org論壇上申請了個人帳號「friedcat」「烤貓」之名就是來源於此。2012年6月，美國蝴蝶實驗室宣布製造ASIC礦機，引發社區熱議。同年7月烤貓在bitcointalk.org論壇上發帖表示希望眾籌資金，量產ASIC礦機。

7月12日，烤貓公司——比特泉（bitfountain）信息科技有限公司在深圳註冊成立。

2012年8月7日，烤貓與David在GLBSE交易所進行IPO發行股票為ASICMiner。其總股本為40萬股，59%由烤貓公司持有，一共發行了163,962股發行價為0.1BTC/股。

當時很多早期的比特幣投資者都參與了烤貓公司股票的投資，這裡面就有現如今比特大陸的創始人吳忌寒與小強，他們二人都投了1000枚BTC。據江湖傳言，這筆投資讓其兩人都獲得了上千倍的收益。

2013年年初，烤貓12.8G礦機的問世使烤貓成為全球第二個研發出ASIC礦機的人。2013年4月全球首個礦場「烤貓礦場」開始籌建，而當時其唯一的競爭者阿瓦隆宣布轉戰晶片研發。

以至於2013年5月以後整個礦機市場就變成了烤貓礦機的天下。因算力過大且集中，烤貓礦場還曾兩度引發社區關於51%算力攻擊的恐慌。無奈之下烤貓礦場出售了其全網20%算力以外的礦機。

2013年5月15日，烤貓公司的每股分紅達歷史最高點0.036222BTC。2013年6至11月，烤貓又陸續推出了四款礦機，奠定了自己在礦機產業的至尊地位。

• USB礦機：算力：333MH/S 功率：2.5W 售價：1500元
• 13G刀片礦機：算力：13GH/S 功率：120W 售價：2750元
• 10G Mini礦機：算力：10GH/S 功率：70W 售價：2400元
• 烤貓38G BOX礦機：算力：38GH/S功率：360W售價：1999元

礦貓USB礦機

憑藉礦機研發優勢與挖礦算力的優勢，烤貓最終迎來了短暫的的高光時刻。為什麼說是短暫的高光時刻呢？因為在那之後烤貓礦機因為技術更新，建設礦場被坑等原因導致市場份額越來越小，以至於一直到2015年1月烤貓失聯，烤貓礦機破產都沒有恢復到當時的算力佔比最高峰，甚至不升反降一度跌到4%。而烤貓失聯以後，烤貓礦機也就跟隨烤貓退出了礦業的歷史舞臺。

2013年12月，央行等五部委下發《關於防範比特幣風險的通知》，比特幣價格瞬間暴跌至600美元，再加上隨後2014年2月當時全球最大的比特幣交易平臺門頭溝（MT.Gox）因為被盜85萬枚比特幣宣布倒閉以後，幣圈經歷了巨大的信任危機開始了長達三年的熊市。很多人都沒能走過三年寒冬，眾多礦機廠商紛紛在市場中銷聲匿跡。

ASIC礦機時代之「礦霸——比特大陸」

2012年經濟學出身的吳忌寒與搞集成電路出身的詹克團初識，兩人於2013年10月聯手創立比特大陸。經過努力這一年比特大陸第一顆比特幣挖礦晶片成功流片，螞蟻初代礦機S1順利上市。

2013年比特幣價格一度從200美元漲到1140美元，幣價的爆漲吸引了很多人進入幣圈成為一名比特幣礦工。而螞蟻S1憑藉優越的性能，儘管售價22000元一臺也很快被礦工們搶購一空，S1的高出貨量也為比特大陸之後的發展積累了原始資本。

螞蟻礦機S1

2014年臭名昭著的蝴蝶由於涉嫌商業欺詐（未能按時完成交割早期預訂期貨用戶礦機）遭到用戶起訴，於舊金山時間2014年9月23日被當地一家聯邦法院關閉，而在這一年時間裡，礦機廠商行業裡的黑馬比特大陸研發的螞蟻礦機迭代了四個版本幾乎淘汰了所有競爭對手，正式成為了礦機行業的領頭羊。

• 2014年04月：螞蟻礦機推出1T礦機S2算力：1TH/S 功率：1000W 售價：3599美元

• 2014年07月：螞蟻礦機S3上市 算力：440GH/S功率：332W 售價：2600元

• 2014年10月：螞蟻礦機推出2T礦機S4算力：2TH/S 功率：1400W 售價：9360元
• 2014年12月：螞蟻礦機推出搭載BM1384礦機S5量產 算力：1.2TH/S 功率：590W 售價：413美元

2015年比特幣市場進一步遇冷，無數礦機企業宣布破產，市場上還在持續迭代礦機的只有比特大陸，於是等到市場回暖時，市場上的選擇只剩下螞蟻礦機。同年11月螞蟻礦機S7量產，比特大陸憑藉S7拿到了80%的市場佔有率，自此奠定了其壟斷的地位。

螞蟻礦機S7

2016年6月比特大陸在第二次比特幣減半前一個月推出的一代機皇——螞蟻礦機S9，更是憑藉其算力高、功耗小的優勢，讓比特大陸賺得盆滿缽滿，自此走上巔峰成為了名副其實的礦霸。甚至一直到2020年在新一代大算力機器量產上架之後螞蟻S9還佔有全網算力的30%-40%左右。

螞蟻礦機S9

螞蟻礦機S17+

繼發布一代機皇S9礦機之後，比特大陸相續發布了S15,T17,S17,S19一系列ASIC礦機。目前市場上最受歡迎的是S17系列的S17Pro與S17+:S17Pro最大單機算力為56T，功耗比為40W/T，可超頻;S17+最大單機算力為73T，功耗比為40W/T,不可超頻。

螞蟻礦機S19

2020年2月27日，比特大陸宣布推出兩款新礦機：螞蟻S19和螞蟻S19Pro。比特大陸這次發售的新機:

• S19的單機最高算力為95T，功耗比為34W/T，
• S19Pro的單機算力最高為110TH/S，功耗比為30W/T。

比特大陸S19系列礦機的發布，標誌著比特大陸和比特微在2020年的市場之爭正式開啟。

根據幣印礦池的礦機獲利能力指數，S19系機型將是目前甚至是未來很長一段時間最賺錢的比特幣礦機，緊隨其後的是比特微的神馬M30S礦機。

ASIC礦機時代之神馬礦機

神馬礦機英文名叫「WhatsMiner」，創始人楊作興是清華大學工程核物理系碩博連讀的高材生，2014年正式進入礦圈，小強礦機是他人生中參研發的第一款礦機。幾個月後他離開了小強礦機，個人出資50萬開始創業。可惜趕上黑天鵝比特幣價格狂跌，出師不利第一次礦圈創業以失敗告終。在這之後，他加入了烤貓公司比特泉，採用全定製方法開發礦機晶片，可惜的是烤貓最後也沒能撐住各方面壓力選擇了「消失」。

神馬礦機M3

2015年相繼為比特大陸研發了S7及S9礦機晶片的楊作興離開比特大陸獨立創辦了比特微，專攻比特幣挖礦晶片產品就是神馬礦機。眾所周知楊作興在晶片領域的能力是有目共睹的，楊作興超強的研發能力也讓神馬礦機成了行業「黑馬」，從 M1、M3到 M10，再從M21S、M20S再到M30S以性價比和穩定性著稱的神馬礦機逐漸獲得了市場認可。

神馬礦機M20S

目前神馬市面上最受歡迎的要數M20S與M30S系列礦機了，神馬M20S是2019年4月8日誕生的一款性價比較高的機器，M20S系列採用的都是三星8nm晶片。單機算力最高達68T，功耗比48W/T。值得一提的是因其要比螞蟻S17系列更早的推向市場，市場佔有率非常高。

神馬礦機M30S

2019年12月7日，比特微發布了一段神馬M30S SHA256算法礦機的運行視頻，宣布新一代神馬礦機M30成功問世，憑藉著單機90T的算力和38W/T的功耗比，M30S無論是整機算力還是算力的單位功耗均刷新行業紀錄！直到現在市場上也僅有比特幣大陸螞蟻S19礦機能與之匹敵。

補充：

比特微於4月17日神馬M30全球線上發布會上推出單臺算力112T、功耗比31J/T的新一代算力王M30S++和單臺算力100T、功耗比34J/T 的減半利器M30S+，並將M30S系列家族擴大到了三款3X產品，帶領行業全面邁入3X時代。

接著，比特微公布了3X時代的新標準：低功耗比、高穩定性、1年長質保服務。面對減半和礦機生命周期延長，新的標準成為必然需求。在行業內首推1年質保，不僅以實際行動踐行著客戶至上的理念，也標誌著比特微對自家產品過硬品質的信心。

後記：

從2013年1月世界上第一臺ASIC礦機的問世，礦業經過了7年的發展已經進入了7nm、8nm的晶片時代。神馬礦機創始人楊作興在接受幣圈媒體巴比特採訪時曾擔言：先進晶片的好處已經越來越不明顯了，因為晶片發展到這個階段，7nm優勢不太明顯（神馬最新的礦機是8nm晶片，比特大陸有7nm晶片礦機）。基本原則說工藝改進一半，設計改進一半，這樣就有20%好處。

補充：楊作興當日演講稱：礦業將要進入一個新的時代，新一代礦機功耗降一半的時代已一去不復返，未來每代礦機功耗降低比例最高只能達到10%-20%。其中工藝帶來的提升5%-10%，設計優化提升5-10%。礦機服務年限將延長至4.5年。

在我看來礦機摩爾定律的減弱對礦業來說是一件非常重要的事，接下來礦機產業的發展會越來越趨於穩定，這對礦工利益的穩定是非常有幫助的，也能購更好的吸引傳統機構入場參與比特幣挖礦的投資。

這些年以S9等為代表算力高、功耗小ASIC礦機的出現，不僅提高了比特幣網絡被利用發動51%攻擊的成本，保證了整個比特幣網絡的安全，還為比特幣成為安全可靠的「電子現金」提供了實實在在的基礎。

擁有了底層網絡的支撐，比特幣經過十年的發展也成功從一個人人唾棄的投機品，逐漸成為了一個讓全球投資者都熱衷於參與、認可度極高的資產。

毫不誇張的說，比特幣能夠擁有今天的成就，真的離不開眾礦機廠商與比特幣全網礦工的支持。