比特币专用采矿设备的兴起

在过去的十年中，维护比特币网络的机器经历了快速的技术发展。

采矿设备是比特币网络成功的基本特征，因为这些设备确定矿工做他们所做的事是否有利可图–即，处理将交易块嵌入到区块链中所需的计算。

比特币采矿设备的历史虽然被略微忽略了，但它也是为什么采矿活动多年来发展成数十亿美元产业的关键原因。今天，采矿业继续发展，尽管有迹象表明其发展正在放缓。

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下面我们看一下比特币采矿技术的完整历史，以及下一步的创新方向。

CPU挖矿

2009年1月3日，化名中本聪（Satoshi Nakamoto）开采了第一个比特币区块。中本聪是当时比特币网络上唯一的矿工，不需要专门的设备即可启动比特币区块链。他能够使用普通的个人计算机创建比特币区块。

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用于浏览互联网，启动Microsoft Word的计算机以及许多其他无数的应用程序都包含所谓的中央处理器（CPU）。这些设备控制如何处理和执行计算机上的命令。由于早期比特币矿工竞争的缺乏，创建新区块和获得采矿奖励所需的计算能力可以在CPU设备上轻松处理。

随着新矿工加入比特币网络并开始争夺区块奖励，开采新硬币所需的硬件随时间而发展。

比特币采矿难度与时间的关系以及新采矿技术的大概引入日期资料来源：“比特币硬件的演变”，作者：华盛顿大学的迈克尔·贝德福德·泰勒（Michael Bedford Taylor），CoinDesk ResearchGPU和FPGA采矿

比特币市场价值确立后不久，比特币采矿硬件的第一个重大创新就出现了。

2010年5月22日，计算机程序员Laszlo Hanyecz支付了10,000 BTC的价格购买了两个Papa John的比萨饼。这些比萨的价值约25美元。根据加密货币数据提供商Coin Metrics的说法，比特币市场价格随后在7月份升至8美分左右。到2010年10月比特币价格达到10美分时，第一个利用图形处理单元（GPU）的采矿设备就被开发出来了。

与CPU不同，GPU设备经过了优化，可以执行各种计算任务。 GPU最初是为游戏应用程序而构建的，擅长并行计算简单的数学运算，而不是一次计算一个，以生成数千个对时间敏感的图像像素。还可以对这些设备进行重新编程，以计算其他数学运算，例如挖掘新比特币所需的运算。

包含GPU加密货币采矿机的机箱。资料来源：DMG区块链

根据矿业咨询公司Navier的首席执行官约什·梅特尼克（Josh Metnick）的分析，GPU采矿的创新（即在GPU设备上开采比特币）使生产比特币区块和获得区块奖励的效率平均提高了大约六倍。为了获得这些效率，平均GPU设备的成本仅为平均CPU设备的两倍。

这些效率提高很快就被第二年的2011年蒙上了阴影，当时，现场可编程门阵列（FPGA）也被重新建模以开采比特币。

根据Metnick的计算，FPGA能够计算出挖出比特币所需的数学运算，运算速度是最高级别GPU的两倍。但是，这些设备的建造更加费力。 FPGA需要在软件和硬件级别上进行配置，这意味着必须对器件进行编程以运行自定义代码，并进行架构设计以有效地运行该代码。调整FPGA上硬件组件的能力使这些类型的设备比GPU更好地针对比特币挖掘进行了优化。

ASIC挖矿

比特币采矿的第三项重大创新可能需要最大的专用资源，时间和开发资源。与其重新利用现有机器的软件和硬件参数，不如创建一部只开采比特币的全新机器，最终获得了回报。 2013年，一家位于中国的计算机硬件制造商Canaan Creative发布了第一套用于比特币挖掘的专用集成电路（ASIC）。

这些设备与CPU，GPU和FPGA不同，它们一开始就设计用于挖掘比特币。这意味着这些ASIC设备的所有硬件和软件组件均经过预先设计和优化，以严格计算创建新比特币块所需的那些计算。 ASIC带来的效率提升无法与之相提并论。

虽然Canaan Creative是第一家比特币ASIC制造商，但其他一些公司，例如Bitmain和MicroBT也提出了具有日益先进的硬件的ASIC比特币挖矿设备的新版本。自2013年以来，ASIC采矿技术最显着的发展之一就是芯片尺寸的稳步减小。 ASIC芯片的尺寸始于2013年的130nm，在最新的硬件型号中已缩小到7nm。

如果没有彻底的突破性新技术，比特币矿工将像过去十年一样，很快将主要基于硬件和设备停止竞争。

芯片尺寸的重要性回到采矿效率上。 ASIC芯片的表面越宽，其通信通道越大，因此在其表面上传输数据所需的电力也就越多。根据Metnick的计算，如今ASIC比特币采矿设备的速度是2009年平均CPU速度的1000亿倍。

伊利诺伊大学电气与计算机工程副教授Rakesh Kumar认为，自从比特币的创造一直以来，比特币的美元价值不断上涨，这一直是采矿硬件发展的强大动力，这使采矿业变得越来越有利可图。集体奖励的市场价值越高，采矿技术创新的收益就越高，该技术可提高矿工的利润率，同时降低运营成本。

来源：Coin Metrics比特币采矿的未来

自2015年以来，与2013年和2014年相比，ASIC比特币挖矿设备的芯片尺寸减小速度一直较慢，而且没有那么戏剧性。此外，自从第一款比特币ASIC挖矿器以来，还没有一种新技术能够像GPU挖矿一样超越采矿效率用于CPU挖掘或用于FPGA挖掘的GPU。

新的Bitmain Antminer S17专业版。资料来源：Navier

“我们正在达到基本极限，”库马尔说。 “这是整个行业的问题，而不仅仅是 [bitcoin] 采矿业，但整个半导体行业……我们需要一种新型设备。”

如果没有彻底的突破性新技术，比特币矿工将像过去十年一样，很快将主要基于硬件和设备停止竞争。如果比特币采矿硬件变得商品化，而一种模型的效率增益与新模型之间的差异微乎其微，则矿工将被迫考虑其他领域以获得竞争优势。这些可能属于能源采购，财务计划甚至产品多样化的创新。

尽管历史上比特币采矿硬件的发展一直是矿工效率大幅提高的源泉，但将来可能情况并非如此，尤其是在基于硬件的技术创新越来越少的情况下。争夺比特币采矿奖励的竞争将继续刺激技术发展。但是，尚不清楚采矿技术的下一个重大飞跃将是什么样子。

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原文链接：https://newconomy.media/news/the-rise-of-specialized-mining-equipment-on-bitcoin

原文作者：newconomy

编译者/作者：wanbizu AI

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