加密矿业演进简史：矿机演进与算力变迁

在加密行业，矿工是一个特殊的群体。 它们是区块链的底层安全保障。 他们是加密行业最富有、最有权势的一群人，代表着加密市场的晴雨表； 在他眼里，他所处的行业是一个吞噬能源的庞然大物，是披着数据技术外衣的落后产能。

芬兰赫尔基辛是加密采矿业的发源地。 2009年初，中本聪在这里挖出了第一个比特币区块。 之后，随着比特币价格的暴涨，算力军备竞赛开始白热化。 ，2010年9月出现了GPU挖比特币的代码，打破了CPU挖矿的套路，此后不久各种矿机快速迭代。

2010年12月，捷克程序员Marek创建了世界上第一个矿池“slushpool”。 这种大规模的集体矿场逐渐成为行业发展的主要模式。 矿业公司上市、算力金融化等发展为矿业带来源源不断的动力，也让这条新赛道逐渐形成规模化的商业版图。 截至2022年4月，21家比特币矿业上市公司总市值超过150亿美元。 在以太坊合并之前，仅以太坊矿机的市值就高达50亿美元。

但是，矿业发展的阻力也不小。 在绿色环保的全球共识下，高耗能的POW挖矿成为一种天然的政治错误，成为很多人诟病的对象。 政策和电费上涨迫使矿工搬家，这也制约了行业的进一步发展。 POW时代的没落，让矿工的话语权不断萎缩，但流动性挖矿和零知识证明带来的ZK挖矿，也再次拓展了挖矿行业的边界。

细数加密矿业的发展历程，其发展或许称不上波澜壮阔，但在加密行业十余年的风风雨雨中同样精彩纷呈。 它在乌托邦与修罗场之间来回穿梭，却也在夹缝与危机中一次次向上生长。

淘汰与进化

加密行业演进最直接的例子就是不同硬件矿机的迭代。

从 CPU 到 ASIC

2010年7月，比特币的场外交易价格在几天内从0.008美元涨到0.08美元，这也让最早一批“矿工”嗅到了商机。

在此期间，整个比特币网络的算力只有140MH/s，而且大部分都是用个人电脑挖的。 挖矿门槛不高。 在比特币价格优惠的推动下，参与比特币挖矿的人数开始快速增长，一些人开始将目光从 CUP 转移到算力更强大的 GPU 上。 据估计，当时GPU的计算能力比CPU高3个数量级，达到9MH/S，而CPU的计算能力只有1KH/S左右。 在PC CPU挖矿时代，GPU挖矿的出现可以说是降维的重击，所以仅仅7个月后，全网算力就涨到了500GH/s，提升了3500倍，并且一年后，它达到了 15TH/s（增加了大约 100,000 倍）。 至此，个人电脑挖矿的方式已经成为历史，GPU算力主导着比特币挖矿市场。

2010年7月-2011年2月比特币算力增长数据来源：btc.com

GPU算力的优势让大家看到了更高算力所能带来的额外收益，所以在2011年比特币牛市的推动下（期间比特币从0.08美元涨到30美元），算力的武装竞争被正式推出，随后计算能力更强大的FPGA开始出现。

2011年6月，现场可编程门阵列（FPGA——Programmable Gate Array）专业挖矿设备被广泛提及。 对于那些使用业余硬件挖矿的人来说，无疑是一个巨大的进步，也为未来更专业的ASIC专业挖矿芯片打开了大门。 在原有GPU的基础上，FPGA的计算能力又提升了约3个数量级，达到了GH/S的水平。 但由于开发难度大，算力提升缓慢，昙花一现后淡出了人们的视野。

2013年比特币算力单位，比特币在减半后迎来第二轮牛市，新一轮算力涌入开始。 比特币挖矿难度上升，大家不得不寻找算力更强大的设备。 专为挖矿设计的ASIC芯片应运而生。 由于其集中的计算能力和其他特性，它们可以以更低的单位能耗实现更高的计算速度。 ASIC 将矿机的计算能力推向了一个新的高度。 第一代蚂蚁矿机开始对外发货。 之后，ASIC芯片也从110nm冲向3nm，并从低功耗、高性能等多个维度不断优化。 一代又一代的ASIC矿机快速迭代。

2013年1月，第一台商用比特币ASIC矿机Avalon矿机交付使用，将比特币带入ASIC算力时代。 完成上市，成为加密行业上游知名矿机龙头。 有趣的是，第一台FPGA矿机是由嘉楠耘智创始人南瓜张（张南庚）研发推出的。 FPGA矿机才半年就辍学了，用ASIC矿机把FPGA矿机挤下了舞台。 同样在 2013 年，吴忌寒创立了比特大陆，当时蚂蚁矿机 S1 推出并受到市场抢购。

在此期间，挖矿市场涌现出不少矿机品牌，如烤猫、西部、蚂蚁、ASICME、TMR、比特大陆等，但也有不少矿机厂商在竞争中被淘汰出局，有不变的是 ASIC 的统治地位一直延续至今。

对于最先接触比特币挖矿的那批人来说，随着加密矿业的发展，他们中有的成为了上游矿机的开发者，比如从南瓜起家的嘉楠耘智，也有的选择了成为专业矿工。 ，如神鱼。

ASIC矿机在低功耗、高性能的道路上不断进化。 2013年开始，比特币正式进入高算力时代。

从个人到我

2013年5月，比特币矿池鱼池（F2Pool）正式开通，迅速成为领先的比特币矿池。 即使在中国于 2021 年宣布禁止加密挖矿之后，F2Pool 仍占据了 100% 的比特币算力。 截至2023年1月11日，F2Pool以16.53%的算力排名第三，仅次于Antpool和Foundry。

矿池的形成体现了从个体挖矿到专业集体挖矿的转变，是算力竞争下的自然进化。 CPU挖矿时代属于个人挖矿的典型阶段，大家各自为战，GPU成为主流挖矿方式后，个人挖矿不再具有竞争优势，大家开始聚集算力进行竞争，形成挖矿由于池中算力占比高，挖出区块的概率更大。 领取奖励后，根据矿池中矿机的算力分配挖矿收益，可以为矿机主带来稳定的挖矿收益，而个人/小矿场则饥肠辘辘。 随着挖矿难度的增加，获得挖矿奖励的概率不断下降。 此外，大型矿场的竞争优势会吸引更多的矿机所有者加入，并进一步巩固其优势，在这种良性循环下，几家顶级矿池逐渐占据了比特币的绝大部分算力。 目前，只有排名前五的矿池占整个比特币网络。 算力超过80%，这种由头部矿池垄断的算力也出现在合并前的莱特币、狗狗币和以太坊。

在经历了2013年矿机百家争鸣的时代之后，一些矿机厂商也开始直接涉足挖矿，比如比特大陆旗下的Antpool和BTC.com（后被500彩票网收购）现在称为 Bit Mining）。 2 月，比特大陆推出了其挖矿平台 Antpool。 目前以19.87%的比特币算力排名第二。 2018年2月，比特大陆矿池算力一度占全网40%。

当前矿池算力分布数据来源：explorer.btc.com

2013年7月，GHash.IO矿池成立。 凭借不收取矿池费用的经营策略，迅速成长。 2014年6月，矿池算力一度逼近全网的51%。 但在大规模DoS攻击和熊市的打击下，运营商关闭了GHash.IO，其份额也相继被鱼池、蚂蚁矿池、BTC.com等中国矿池蚕食。

挖矿方式从过去的单边经营，转变为“组队打怪”的矿池模式，体现了平台化、集约化是一个必然的演进过程。 在ASIC矿机时代，这种趋势得到进一步加强，矿场之间的竞争同样激烈，曾经赫赫有名的GHash.IO、BTCC Pool、Eligius等矿池也都消失在了长河中的历史。

矿业的发展边界也在不断拓宽。 IPFS的出现，让存储成为一种新型的“算力”。 物理算力到云算力的出现，降低了挖矿的门槛，同时也引入了更大的算力金融化（算力Token）的创新，推动了算力从底层挖矿到二级市场的应用，衍生出一种新的金融资产，但也对投资者提出了更高的期望。 投资要求。

计算能力的变化

纵观矿业十几年的发展比特币算力单位，算力作为其核心要素，可以说在十几年的发展中发生了翻天覆地的变化。 这种变化主要体现在时间和空间两个维度：

时间维度

我们以三年为一个周期来看一下比特币全网算力的增长情况：

首先，通过对比可以看出，自从比特币诞生以来，网络的算力一直在增加。 虽然由于市场变化、政策调控等原因，算力短期会出现下滑，但长期增长的趋势一直都在。

二是增长动能逐渐减弱。 这主要是因为在矿机算力开始接近物理极限后，矿机进一步升级的难度会加大。 此外，全网算力攀升到一定高度后，行业门槛越来越高，阻碍了新算力的进入，从而减缓了比特币算力的增长。

第三，从2012年到2014年，比特币算力增长1.5万倍，主要是因为ASIC矿机的出现。 在此期间，比特币在一年多的时间里上涨了600多倍，吸引了大量的新算力。 为了扩大各自的竞争优势，专为挖矿设计的ASIC矿机问世，成为未来加密货币挖矿行业的主导。 产品并一直持续到今天。

第四，2019年后算力增长开始放缓，也是在这个时期，电价的重要性开始逐渐超过硬件效率，因为无论是芯片设计还是对功耗比的追求都开始触及目前的技术限制，如果没有新的突破性技术，比特币矿工将很难像过去那样依靠硬件和设备更新来竞争降维算力，而成本控制更为重要，因此比特币算力在这个时期横向空间的迁移变得更加明显。

空间维度

从中国的角度来看，横向空间的迁移首先是对廉价电价的追求，比如云贵川矿工在汛期周期性迁移到煤炭资源丰富的内蒙古和新疆等省份。几年前; 在比特币的影响下，以比特币为代表的算力也经历了一轮从国内向海外的集体迁移。

2013年，国内矿业在经历了矿机百家争鸣之后，整个比特币网络70%以上的算力已经牢牢扎根在中国境内。 直到2020年10月，中国算力份额开始一路下滑。 据剑桥另类金融研究中心统计，2020年10月至2021年5月，位于中国的算力占比从70%以上下降至44%。 相比之下，美国的比特币算力大幅上升，从 2021 年 4 月的 17% 上升到 8 月的 35%。 之后，美国成功超越中国成为全球最大的比特币算力来源国。

2020年7月中国比特币算力占比降至0

2020年10月至2021年5月，中国算力占比下降主要是海外矿业公司大规模扩张带来的挤出效应。 大陆分别订购了3万台和1.7万台S19系列矿机，美国多地批量建设大量矿场。 此外，2020年9月，中国明确提出双碳目标，而加密矿业长期以来被视为落后产能，经历了不同程度的监管压力，这也让一些嗅觉敏锐的矿工开始了采取行动。

2021年2月，在双碳目标指引下，煤炭大省内蒙古率先行动起来。 内蒙古公布《确保完成“十四五”能源消费双控目标任务的若干保障措施》征求意见。 4月底前对虚拟货币挖矿项目进行了清理关停，随后出台了整治挖矿八项措施征求意见稿，整治力度空前。

2021年5月21日，国务院5月21日召开国务院金融稳定发展委员会第51次会议，其中提到要打击比特币挖矿和交易。 一时间，新疆、四川、云南、贵州等算力大省相继下达退出令，国内比特币算力占比迅速降为零。 值得一提的是，6月16日，新疆准东经济开发区关闭加密货币矿场，导致比特币网络平均算力下降20%。 影响很大，但是现在这种影响已经成为过去式了。

2021年9月24日，随着《关于整治虚拟货币“挖矿”活动的通知》的发布，宣告了对国内加密挖矿行业的“死刑”。 部委联合发文规定：

结果，采矿从灰色地带变成了非法。 今年，中国矿工大规模迁出。

到2022年初，矿工迁移基本完成。 美国、俄罗斯、哈萨克斯坦等国将成为算力最大的国家。 算力迁移一度导致比特币全网算力下降超过43%。 迁移完成后，AntPool、F2Pool、ViaBTC等中国背景矿池算力也快速恢复，继续占据算力榜首。 其中，对于这些大型矿池来说，可能只是换个地方挖矿而已。

有趣的是，在监管风声放缓后，国内比特币算力开始部分恢复。 据chainbulletin统计，目前中国比特币算力占比约为21.1%，仅次于美国。 据业内人士透露，原因是部分矿工会利用国外代理服务器逃避国内监控，小规模分散在偏远地区偷偷挖矿，甚至使用离网发电来躲避电力监控。

比特币到全球当前算力图数据来源：chainbulletin

后战俘时代

在当前的加密行业，POW 叙事的吸引力早已失去往日的光彩。 相反，它的高能耗和环保成为了观众的把柄。 再加上过去恶意挖矿的负面影响，让这个很多外人看不清的行业蒙上了一层灰色的阴影。

恶意挖矿一般是指在未经用户同意或不知情的情况下，使用设备挖取加密货币，以潜移默化的方式利用对方设备的计算资源进行挖矿，也称为“挖矿”。 例如，2022 年 11 月 17 日，美国联邦调查局和网络安全与基础设施安全局 (CISA) 联合发布报告称，一个伊朗支持的网络组织入侵了联邦民政机构并部署了加密货币挖矿恶意软件。 2021年前相关恶意挖矿非常频繁，如TeamTNT、H2Mine、8220等恶意挖矿组织，以及Crackonosh、Lemon Duck、Sysrv-hello等木马挖矿家族，这些组织和木马的猖獗软件造成了大量的网络威胁。

环保问题是比特币或 POW 公链挖矿的另一个软肋。 据剑桥另类金融研究中心统计，2022年比特币网络总用电量约为107TWH，相当于拥有1700万人口的荷兰一年的用电量。 实力相当，要论全球排名，可以排到第33位。 全年产生的碳足迹约为43.28公吨，相等于香港全年产生的碳足迹。 此外，比特币全年产生的电子垃圾高达4.3万吨。