比特幣:芯片競賽新戰場，比特幣礦機行業深度報告

礦機作為比特幣系統中的關鍵組成部分，通過消耗計算和電力資源爭奪記賬權，為該系統增加了“信任價值”；從投資角度而言，比特幣礦機可以視為比特幣價格的“看漲期權”，正是因為礦工對未來幣價持看漲態度，預期未來的挖礦收益會增加，從而加大了礦機的需求。

礦機銷量依賴于全網算力的增長，而算力又和幣價密切相關。市場普遍認為目前正處于加密貨幣市場的熊市階段，擔心比特幣礦機需求慘淡。不同于市場認為挖礦行業進入寒冬的看法，我們看到，挖礦仍是傳統資本介入區塊鏈最容易接受的模式，通過敏感性分析我們發現，若2018年的剩余時間內以BTC未來價格1萬美元估算，則2018年將產生4萬PH/s的新增算力需求，同比去年增加165%；若以6000美元估算，則新增算力約3萬PH/s，同比增加96%。雖然相比去年下降，但如此的增速表明算力需求仍處于高速發展階段。

目前比特幣礦機行業市場集中度高，市場份額排名前兩家占超過80%的市場份額，行業競爭格局屬于寡頭壟斷。由于兩家龍頭企業在核心資源上更勝其它企業一籌，因此我們認為，未來龍頭企業將持續穩固競爭優勢，市場維持寡頭壟斷格局。

從CPU到ASIC，礦機提效降耗的必然歸宿

比特幣礦機，本質上是一個計算機，其核心部件是計算芯片。具體來講，目前主流的比特幣礦機主要由如下幾個部分構成：包含計算芯片、散熱片的算力板，風扇，控制器電路板，鋁合金外殼，以及外臵的電源。這里面最核心的部件為計算芯片，礦機的計算性能和功耗大小由計算芯片決定，其成本占礦機總制造成本的80%左右。

▲螞蟻S9i14T

谷歌披露其超計算機速度、能耗效率高于英偉達A100芯片構建的同類系統:4月10日消息，谷歌本周披露其訓練人工智能模型使用的超級計算機的最新細節，其稱這些系統的速度和能耗效率均高于英偉達基于A100芯片的同類系統，其90%以上的人工智能訓練任務都通過谷歌擁有自主定制的TPU芯片完成。

目前，AI芯片主要包括GPU、FPGA、ASIC等。ASIC作為專用集成電路，廣泛應用于人工智能設備等領域，其根據終端功能又細分為TPU芯片、DPU芯片和NPU芯片等。資料顯示，ASIC在吞吐量、功耗、算力水平等單個方面都是最優秀的，其中，TPU比同時期的GPU或CPU平均提速15-30倍，能效比提升30-80倍。[2023/4/10 13:53:53]

“單位算力功耗”是評價礦機性能的核心指標。礦工在購買礦機時通常不會考慮單臺價格，而是關注回本周期，其中的關鍵指標就是“單位算力功耗”。在相同計算能力的情況之下，礦機的功耗越小，意味著礦機的性能越好，所謂“單位算力功耗”即為礦機的功耗/算力。隨著全網算力的整體提升，挖礦成功的難度會越來越大，因此礦機需要不斷定期換代以維持原有收益，近幾年主流廠商通常每年升級一次產品系列，中間可能會根據市場情況發布更新版本對性能、功耗、價格進行微調。在這個過程中，單個礦機的算力不斷得到提升，而核心指標“單位算力功耗”則不斷下降。

優化“單位算力功耗”，需要用專用型芯片代替通用型芯片。比特幣礦機芯片的發展經歷了從CPU、GPU、FPGA到ASIC的四個過程。在這個過程中，提供算力的芯片從通用型逐漸轉向了挖礦專用型。所謂ASIC芯片，

芯片制造商英偉達的加密采礦芯片收入繼續下降:金色財經報道，芯片巨頭英偉達（Nvidia）表示，截至7月31日的2023財年第二季度，其加密貨幣采礦處理器（CMP）的銷售額“很少”，低于一年前的2.66億美元。英偉達曾用同樣的術語來描述上一季度的CMP銷售額，它當時指出CMP拖累了其“OEM和其他”業務部門的收入。

英偉達首席財務官稱，“OEM和其他”業務部門第二季度的整體收入比去年同期下降了66%，至1.4億美元，主要是受筆記本OEM銷售下降的影響。“OEM和其他”業務部門只貢獻了第二季度總收入的約2%。

根據FactSet的數據，Nvidia第二季度總收入為67億美元，符合市場平均預期。8月初，Nvidia稱其預計收入為67億美元，遠低于之前81億美元的預期，主要原因是游戲收入減少。（CoinDesk）[2022/8/25 12:46:48]

即指為專門目的而設計的集成電路。ASIC的特點是面向特定算法需求，在批量生產時與通用集成電路相比具有體積更小、功耗更低、可靠性提高、單位成本更低的特點。比特幣挖礦屬于特定算法下的重復計算，因此應用ASIC方案會使得芯片性能得到大幅提升。

ASIC礦機芯片的工藝制程先進，產品更迭速度快。先進的芯片制程工藝可以提高集成電路的精密度，使得電子器件的特征尺寸不斷縮小，從而芯片集成度不斷提高，功耗降低的同時芯片算力得到提高。為了獲得最優的性能，ASIC礦機芯片的設計、制造一直走在芯片行業的前沿。目前市場上主流的ASIC礦機芯片從110nm、55nm、28nm一直升級到16nm，未來半年內也將推出7nm制程的ASIC礦機芯片。具體舉例，以下是世界第二大比特幣ASIC礦機供應商嘉楠耘智的產品、芯片更迭情況：

巨頭擴產緩解芯片荒 存儲市場價格松動:10月30日消息，第三季度為電子行業的傳統旺季，但今年下游市場需求疲弱的擔憂始終籠罩整個行業，盤面上半導體板塊出現階段性回調。其中，代表性的半導體存儲供需出現拐點，行業預測DRAM、NANDFlash將進入跌價周期。另一方面，面對芯片短缺，國際巨頭持續擴產，而國產存儲頭部梯隊企業在第三季度業績普遍向好，加快了產品迭代以及產業鏈的縱深聯合。（證券時報）[2021/10/30 6:22:00]

比特幣礦機：金融屬性凸顯，投資者眼中的“看漲期權”

縱覽“數字淘金”產業鏈

比特幣相關的價值鏈參與者如下所示：上游為礦機的設計、生產&測試封裝、銷售商；中游為挖礦的礦池和礦場；下游為比特幣交易所及錢包。

上游為比特幣挖礦提供礦機。包含無晶圓廠商，如比特大陸、嘉楠耘智等，它們主要負責芯片設計、礦機組裝和銷售，而將礦機芯片的制造、測試、封裝交給代工廠；也包含相應負責制造、測試、封裝的代工廠，如臺積電、日月光。

中游進行挖礦，確認網絡中的交易，同時系統增發的比特幣通過其流入市場。由于全網算力的指數級上升，目前個體挖礦成功的概率幾近為零，因此出現了大大小小的礦場、礦池，通過聚集大量礦機的算力來競爭記賬權，增大挖礦成功的概率。主要的參與者有比特大陸、Bitfury、BTC.com、Antpool、F2pool等。

下游為比特幣的交易、使用和儲存服務商。比特幣交易所可以提供法幣與比特幣、比特幣與其它加密貨幣之間的交易兌換，相關交易所為Coinbase、Bitfinex、OKCoin、火幣等；比特幣的支付轉賬、存儲功能則可以通過比特幣錢包完成，主流錢包有Blockchain、BitPie等。

聲音 | 自媒體：礦機廠商億邦再涉訴訟，向芯片公司芯原微電子索賠上億:自媒體吳說區塊鏈獲悉，近期正在籌備赴美上市的礦機廠商億邦，正式起訴小米投資的芯片公司芯原微電子，指對方提供的10nm三星晶圓存在質量問題，造成約1.75億人民幣的損失。據知情人士透露，近日礦機廠商億邦香港子公司香港比特有限公司正式在香港高等法院起訴芯原微電子（上海）股份有限公司全資子公司——芯原（香港）有限公司。億邦稱，被告向原告提供的2589片10nm三星晶圓存在質量缺陷，導致原告受損金額約2507萬美元，約合1.75億人民幣。億邦曾在2017年因產品質量問題遭到客戶起訴，尚無法確認這批10nm芯片是否使用在了翼比特礦機上。據悉，芯原微電子主要提供芯片設計與量產服務，是小米投資的科創板擬上市公司。億邦在香港上市折戟后，近期準備赴美上市。此次訴訟或對兩家擬上市公司造成一定影響。（吳說區塊鏈）[2019/12/25]

上游代工廠：先進產能有限、話語權強

比特幣礦機供應商一般采用無晶圓廠模式。即其只負責礦機芯片的設計，而將芯片的生產、測試、封裝交由第三方代工。由于芯片制造過程需要巨額的資本支出，這樣的模式可以讓比特幣礦機供應商專注于產品核心——芯片的研發，同時獲得定價合理、流程先進的產能。

上游代工廠先進產能受限，新產能擴充慢。由于比特幣ASIC礦機對性能要求很高，因而新產品需要應用最先進的制造、封裝工藝。這就對相應代工廠提出了一定準入門檻，只有擁有先進制程工藝流水線、高質量封裝水準的代工廠才能接下訂單。而在芯片領域這樣的代工廠通常具有數量少、市場份額大的特點，以即將投入量產的7nm制程工藝流水線來看，全球相關市場被臺積電一家獨霸。另一方面，由于新技術處于初期量產階段，相應流水線的產能受限，而新產能的建設往往需要大量資金和時間投入，短期難以得到提升。

動態 | 比特大陸發布第二代7nm芯片:2月18日消息，比特大陸今日正式發布第二代7nm芯片BM1397。官方數據顯示，BM1397能效比低至30J/T，與上一代產品相比節能約28.6%，且整體性能更穩定。據了解，BM1397支持SHA256算法，可用于BTC、BCH等加密數字貨幣挖礦，并將運用于下一代SHA256算法的螞蟻礦機新品S17和T17。[2019/2/18]

上游代工廠話語權強，只有訂單量大、價格高、預付款的客戶才能優先鎖定產能。由于可選擇的代工廠為行業龍頭，同時產能有限，再加上同期競爭代工廠產能份額的還有各大手機芯片商，因此礦機供應商對上游代工廠的話語權相對較弱。只有訂單量大、價格高的才能成為代工廠的優先客戶，并且需要以預付的形式提前鎖定產能，這對礦機供應商的規模、資金流轉狀況都提出了門檻要求。

供給端看礦機：緊握定價權，價格隨挖礦收益同步調整

有限的產能+寡頭壟斷，使得比特幣礦機供應商對下游具有極強議價能力。近年來比特幣價格不斷上升，拉動礦機新需求，上游礦機供應商在產能有限、寡頭壟斷的情況下，對礦機有著絕對的定價權，自然礦機價格此時也是水漲船高，今年年初比特幣價格瘋漲的時候，螞蟻礦機S9在華強北市場一度賣出34000元的期貨單價。那么，礦機究竟如何定價呢？利用歷史價格數據我們做出如下分析：

當期礦機價格=固定回本周期×當期挖礦日收益。

通過將歷史的月度礦機價格和當月平均挖礦日收入作圖可知，當期挖礦日收入與當期礦機價格之間呈線性關系。我們將其解讀為以下公式：P=D×(R-C)，其中P為礦機價格，D為回本周期，R為當期挖礦收入，C為當期挖礦成本，R–C即為當期挖礦收益。即當期礦機價格與當期挖礦日收益呈正比關系。

龍頭優勢穩固，行業將維持寡頭壟斷格局

ASIC礦機芯片設計進入門檻高

比特幣礦機供應商主流采用無晶圓廠模式，自身的競爭優勢主要體現在ASIC礦機芯片的設計上，而ASIC芯片設計屬于高科技行業，需要企業能夠及時根據市場推出性能更佳的世代產品，因而對企業的研發能力、資金投入等方面都提出比較高的準入門檻，企業需要擁有以下資源才能在該行業中立身不敗：

強大的研發能力。針對下游挖礦業全網算力不斷增長的情況，上游ASIC礦機芯片設計商需要有能力適應產品快速更迭市場。只有以行業領先的速度，不斷地推出更高性價比的產品，才能占得同類新產品市場的先機，獲得相應的溢價和更多的客戶青睞。同時，快速、有效的研發能力也能減少企業在研發中失敗的次數，從而減少不必要的研發費用。而這一切都需要芯片設計商擁有強大的研發團隊、多年的研發經驗和積累的研發數據。

雄厚的資本保障。芯片設計具有前期投入大、周期長的特點，因而需要企業前期投入大量的研發經費，并有能力承受因此帶來的潛在虧損。這對企業的流動資產和現金流提出了一定門檻要求。

與上游優質代工廠之間的良好合作關系。只有最高效的ASIC礦機才能獲得市場的青睞，而在代工廠的生產工藝中，礦機芯片所采用的制程工藝對其性能影響極其關鍵。鑒于高端制程工藝流水線產能有限，唯有企業的訂單優先被代工廠執行，才能保證企業的最新產品及時進入市場，占據先機。因而需要企業與優質代工廠之間保持良好的合作關系，而這一資源通常是潛在進入者不具備的。

規模經濟效應。通常來說，芯片的硬件成本=/最終成品率。高效的ASIC芯片需要應用最先進的制程工藝，而最新的制程工藝問世之初，掩膜成本的耗費頗為不菲，多達十億美金。只有企業形成規模經濟效應后，才能將掩膜成本分攤，使得單位成本下降，形成產品的成本優勢。

市場集中度高，比特幣礦機市場未來將維持寡頭壟斷

全球比特幣礦機市場呈現寡頭壟斷格局。以比特幣ASIC礦機為例，比特大陸、嘉楠耘智合計占據超過80%的市場份額。以2017年礦機交付量來看，比特大陸一家獨占近70%，嘉楠耘智占20%左右。快速強大的研發能力、雄厚的資本保障、與上游代工廠的良好關系、規模經濟效應，這些無一不是行業龍頭所牢牢把握的獨有資源。與此相應的，它們享有著頭部的市場份額和絕對的產品定價權。

比特大陸創立于2013年，是全球最大的比特幣礦機供應商，其設計的比特幣礦機算力占據全網算力的70%。目前比特大陸的螞蟻礦機S9系列采用16nm制程的ASIC芯片，算力達到14TH/s，單位功耗低至94W/THs，憑借其性價比、穩定的工作狀態、良好的售后服務而近乎壟斷了市場。比特大陸也向產業鏈下游延伸，目前控制了三個礦池進行比特幣挖礦，Antpool、BTC.com、ConnectBTC，這三個礦池的算力合計達到全球算力的近40%。與此同時，比特大陸也對外出售針對萊特幣、以太幣、門羅幣等其它加密貨幣的ASIC礦機，并逐步轉型向云基礎設施、AI計算領域靠攏。值得一提的是，市場在認可其產品的同時，也對其壟斷算力資源、大幅變動產品價格的行為提出了質疑。

嘉楠耘智目前是全球第二大比特幣礦機供應商，占據20%的市場份額。公司創始人張楠賡在2013年初研發出了第一臺FPGA礦機，開啟了FPGA挖礦的新紀元，之后其率領的研發團隊深耕比特幣ASIC礦機產品——阿瓦隆系列。該系列產品具有高效低耗、高熱密度、故障率低的特點，主打產品Avalon841采用16nm制程的ASIC芯片，算力達到13TH/s，單位功耗低至99W/THs。公司將于2018年下半年領先市場，推出基于7nm工藝的比特幣ASIC礦機。除了積極布局區塊鏈行業之外，公司正在開發人工智能AI芯片，用于語音識別、基因檢測和無人駕駛等領域。

億邦通信為一家通信相關企業，在數據通信、光纖傳輸通信、軟件開發、ASIC設計等領域具有較強的技術實力和市場競爭力。公司旗下擁有翼比特系列礦機，主流產品E9.3采用其自主研發的10nm芯片，算力達到16TH/s，單位功耗110W/THs。

PangolinMiner的神馬礦機M3X是一款采用28nm芯片的ASIC礦機，算力可達13TH/s，單位功耗為162W/THs。該產品主打性價比，通過低價打入市場，以相對大廠而言較短的回本周期獲得部分用戶青睞。

HalongMining是一家ASIC芯片制造公司，由國外比特幣開發者成立，公司意圖為市場提供比特大陸礦機以外的優質選擇，打破原有的壟斷格局。目前該公司產品線只有一種機器：DragonMintT1，算力達到16TH/s，單位功耗低至90W/THs，產能限制是該產品遇到的主要問題，目前該產品已處于售罄狀態。未來公司除了售出礦機之外，也將單獨發售挖礦芯片。

芯動科技是一家國內IP/IC設計公司，在國內和北美均擁有設計團隊，通過先進的產品和服務，芯動科技IP已經幫助許多一線公司實現了SOC的快速成功。目前，公司最新的比特幣礦機產品INNOSILICONT2采用10nm的ASIC芯片，擁有17.2TH/s的強大算力，單位功耗為91W/THs。但與此同時，該礦機的定價高達1500美元，相對其它礦機而言，靜態回本周期較長。

比特幣礦機行業未來競爭格局不變，兩家龍頭企業在核心資源上更勝其它企業一籌。通過產品對比，我們可以發現，市場龍頭比特大陸、嘉楠耘智在產品的兩大核心參數上褒有優勢，每年更迭不斷的新產品同樣證明了這兩家公司研發能力的可持續性；相比而言，其它的礦機供應商或存在規模效應不足、產品定價過高、系列開發能力不足的問題。

編輯：芯智訊-林子

來源：本文節選自國盛證券研究所研報《芯片競賽新戰場，共識締造新載體——比特幣礦機行業深度報告》

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