编者按：本文来自算力互联，作者：ChainKayser，Odaily星球日报经授权转载。
01引言
2019年11月，中国政府网发布《产业结构调整指导目录》，将之前的《征求意见稿》中处于淘汰产业的“虚拟货币挖矿”删除，即挖矿不再被定义为淘汰产业。自2009年比特币第一个区块出现以来，越来越多的投资者加入了比特币挖矿，比特币矿业也一度成为了公众关注焦点。中国拥有当下最多的矿场以及众多优秀的芯片研发设计、生态服务公司，对于算力全球竞争有着坚实基础。矿业是区块链基础设施，能源利用、芯片研发，除了能维护整个区块链网络的稳定，保持中国全球领先地位，也能作用到其他行业，有更多更广泛应用。本文对全球矿业的现状进行精简综述，并在与多位行业大咖交流后，对2020年矿业的发展做了十条大胆预测，写于文末！02挖矿
挖矿原理与收益根据比特币网络规则平均每十分钟会挖出一个新区块，新区块包含了距离上一区块之后所有交易信息。而挖矿这一去中心化的过程维护了比特币系统安全，即对每笔交易进行验证和计算，保证不会出现“双重支付”等问题。这一过程中的消耗，除了电费成本，还有硬件成本及时间成本。作为回报，矿工会得到一定数量的比特币及交易费作为奖励。影响挖矿收益的几个主要因素为：难度、算力、币价及出块奖励。挖矿的参与者提供算力，验证十分钟内的交易内容，当哈希值低于比特币网络给定数值后，即生成了新的区块。系统会根据区块生产的时间，调整难度。比特币网络并不能知道目前有多少矿工在进行挖矿，即全网总算力是多少，但系统会根据出块速度来推测这一数值。当出块时间低于10分钟，系统会根据算法调整增加算力难度，降低出快速度，反之，降低算力难度，提高出快速度。这一机制旨在维护比特币网络的稳定性，将出块时间维持在一定区间内。根据规则，比特币网络难度调整周期为十四天。算力是比特币网络中计算能力的计量单位，每个矿工的算力都受到矿机硬件、矿场的影响，算力越高，挖到区块的概率越大。而币价和出块奖励，决定了每个区块的价值。最初每个区块的出块奖励为五十个比特币，根据规则，每四年减半一次。目前每个区块的出块奖励为十二点五个，下一次减半时间预计在2020年5月。
图2.1比特币网络挖矿原理影响挖矿成本的因素有电费及矿机相关费用。中国的矿场主要集中在四川、云南、新疆、内蒙古等电力成本较低、电产量较大的地区。矿机相关的费用，指从购买矿机，到矿机进入矿场正式开始提供算力过程中产生的一系列费用。主要体现在矿机购买费用，运费，上架费、下架费，管理费及备用电源费用等。成本费用中，矿机购买费用占超过90%。矿机发展与算力变迁
最早期的比特币是由普通计算机的CPU进行计算的。随着难度上升，挖矿对于计算机运算能力的要求更加严格，市场先后经历了GPU、FPGA、ASIC矿机的发展历程。2013年初，第一台ASIC矿机阿瓦隆问世，挖矿行业正式进入了ASIC时代。
图2.2阿瓦隆A11系列机型矿业大事记
03全球矿业生态
矿机制造商2013年，ASIC矿机作为专业挖矿机器进入了公众的视野，先后经历了从110nm到55nm，从55nm到28nm，从28nm到16nm，从16nm到7nm的迭代。比特币价格的上涨带来了更多的利润空间，同时也将竞争激烈程度提升到一个更高层次，促使更多资金流入研发能耗更低、运算能力更强的芯片和矿机中去。2019年11月21日，嘉楠科技成功在美国纳斯达克上市，成了全球首个上市的矿机制造、AI芯片设计公司。矿场目前大型矿场主要集中在中国、美国、加拿大、俄罗斯等地区。全球挖矿中心为美国的纽约、华盛顿，加拿大不列颠哥伦比亚、阿尔伯塔、纽芬兰和拉布拉多、魁北克省，冰岛，北纳维亚半岛以及中国的云南和四川。在澳大利亚、中国贵州、美国蒙大拿州等类似地区也存在一些小型矿场。
图3.1全球矿场分布矿池随着全网算力呈指数上涨趋势，过低的奖励概率促使一些矿工开发出了联合算力均分奖励的平台机制，也被称为矿池。矿池的出现降低了挖矿的门槛，让更多人能够参与到挖矿中来，但同时弊端也很明显。如果单家矿池算力达到50%以上，即可发动攻击垄断开采权、记账权、分配权，进行系统篡改。2014年7月，Ghash.io短暂的拥有了整个比特币网络51%的算力，引发了比特币网络安全的重大争议。随后Ghash发表声明，将算力保持在39.99%以下，并呼吁所有矿池一起更负责的采取行动维护整个网络安全。每个矿池的收费和结算模式各不相同，目前主流分配方式有PPLNS、FPPS、PPS+三种。截至2019年12月17日，全球排名前三的矿池为鱼池F2Pool，币印矿池Poolin以及BTC.com，分别占总算力的17.9%、15.6%、14.9%。
图3.2主流矿池市场占有率2013-12-21至2018-12-19云算力全网算力指数增长使挖矿投资门槛更高、回本周期更长。云算力是将矿机算力拆分，以每T算力为单位进行出售的新形式。和传统挖矿相比，云算力具有资金门槛更低、稳定性更高、无需维护等优势，一经推出便引起了广泛关注和讨论。2019年被称为“云算力元年”，短短一年内涌现了大量云算力平台。目前市场上主流云算力模式有三种：出租算力、售卖算力以及矿机托管。除此之外，以算力互联为代表的，托管、一站式服务平台也在逐步提升市场占有率。云算力模式将部分挖矿风险从矿工身上转移给了平台，同时增加了中心化风险——资金去向、矿场质量、实际收益等等，且具有周期较长、未来币价不确定性等挖矿共通性风险。云算力平台质量、实力层次不齐，实际投资时还是需要谨慎选择。云算力未来仍有很多发展空间，在和交易平台、钱包的结合，能在构造一站式数字资产管理方面有所突破，减少中间层，更加便捷、灵活。随着加密货币监管制度逐渐完善，身份认证、资产来源规范化都是不可避免的趋势。矿业金融服务金融作为矿业的重要组成和血液，不仅仅体现在电子交易、支付方面，供应链金融、质押借贷、金融衍生品更是推进行业发展的中坚力量。比特币作为支付手段和储值手段具有天然的金融属性，而各类金融衍生品的出现让市场规则更为完善，向着良性方向发展。矿业基金、比特币期权期货、永续合约陆续推出，优化了现有的投资环境，在结合传统金融体系的基础上进行了创新。矿业产业链目前市场上主流的矿机使用的芯片为台积电和三星芯片制造。生产的芯片经由OSAT公司封装、测试等加工处理，最终组装成矿机，其中最大的两家是日月光集团和美国艾克尔科技。芯片制造厂商、芯片设计商、OSAT公司，和矿场、矿池、底层公链一起组成了矿业的基础设施层。以Bminer和Mr.Miner为代表的操作系统、监控系统及软件提供商组成了矿业的软件协议层。各类金融服务、云算力服务以及社群媒体平台，构建组成矿业的生态服务层。除了云算力，质押借贷、金融衍生品等衍生服务也逐步进入市场。生态矩阵进一步的完善意味着更成熟的行业规则和市场机制。
图3.3矿业生态版图我国矿业在近十年的发展中逐步形成了完整生态闭环，从上游的芯片设计、矿机制造，到中下游的软件设计、生态服务平台，整体呈现出蓬勃发展的趋势。中国矿业起步早、根基稳健，结合传统金融体系进行创新、加强研发技术突破，都是未来矿业突破革新的必经之路。04聚集中国矿业
10月27日，四川高质量发展决策咨询恳谈会上，全国政协委员、证监会原副主席姜洋表示：“区块链涉及各行各业，在金融领域的应用主要是以比特币为代表的数字货币。”他同时表示“四川比特币挖矿规模全国最大”，四川应当研究区块链、数字货币、水电资源等，从中寻找新的经济增长点。据CoinShares最新报告显示，全球65%的算力由中国矿工提供，仅就四川省就占据了全球算力的54%，其中可再生能源渗透率高达90%。这和四川水力电力的充分利用息息相关，丰水期拥有大量富余电力，在这些地区建立矿场相当于变废为宝，在发展比特币挖矿行业的同时带动当地经济、就业等等。中国的比特币挖矿行业发展，拥有夯实基础和广阔前景。机遇和挑战并存，正视现有不规范、不合理之处，并加以改进是未来行业健康发展的必经之路。
05未来趋势
全网算力及挖矿难度在过去的一段时间仍保持着指数上涨的趋势，未来随着技术的迭代和参与群体的不断扩大，算力和难度的上涨几乎是难以避免的。2020年中旬，将迎来比特币历史上第三次减半。减半意味着同等难度、算力的情况下，挖矿的币本位收益减半。比较广泛的观点是，减半将有助于比特币价格的上涨，稀缺性和不可篡改性是比特币最为重要的价值支撑，也是其被称为“数字黄金”的原因。同样也有人提出，如果币价并未实现预期的上涨，那么减半可能会给整个矿业带来一段周期的“矿难”。我们无法预知未来，但在两种截然相反的观点激烈碰撞之时，掩藏在其背后的，属于周期的机会正孕育而生。2020矿业十大预测
1.5G芯片的来临，晶圆厂提供给矿机芯片的产能将大幅缩减。2.“云算力+平台”的业务模式将快速发展，并推动全球更大人群参与挖矿。3.矿业将收获更多主流社会关注，围绕矿业将有更多国际性会议展开。4.围绕挖矿的金融衍生品市场将大幅扩大，并涌入大量服务商。5.比特币作为数字黄金的供求稀缺性将进一步得到体现，30%以上的比特币持有者将选择参与挖矿来增持比特币。6.矿业相关政策将陆续披露，矿业的合规性、安全性将成为发展重点。7.矿场的运维管理将进一步被优化，矿场将出现牌照化运营模式。8.区块链超级计算将被广泛提及，挖矿将以此为定位进入传统社会。9.资本市场布局投入，将会诞生多个资金量过亿的矿业基金。10.全球新形态货币战争已经打响，全球算力战争正在萌芽。
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