芯片競賽新戰場，比特幣礦機行業深度報告_ASI

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

三星傳將宣布量產3納米工藝，首發客戶為挖礦芯片廠:6月30日消息，三星電子傳30日將正式宣布量產3納米工藝，據TheLec，客戶名單包括虛擬貨幣挖礦機芯片設計公司上海磐矽半導體（PanSemi），大客戶高通（Qualcomm）也已下訂3納米產能，但將視情況投片。雖然三星先前重申今年上半年將量產3納米工藝，也傳出明日將正式宣布量產，但根據韓媒報導，三星3納米產量還很小，處于試產階段，規模仍不足以達到量產。（金十）[2022/6/30 1:41:11]

“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，

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。

歐盟內部市場委員：英特爾將很快宣布在歐洲建立大型芯片工廠:11月27日，歐盟內部市場委員布雷頓表示，英特爾將很快宣布在歐洲建立大型芯片工廠。歐盟將像美國和日本一樣，給予半導體制造商同樣的支持，歐盟的規則令半導體制造商得到支持。（金十）[2021/11/27 12:35:53]

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：

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。

英偉達：2021年Q1挖礦專用GPU芯片收入達1.55億美元:英偉達表示，2021 年第一季度，挖礦專用 GPU 芯片為該公司帶來了 1.55 億美元（約 9.9 億元人民幣）的收入，但是目前不清楚用于挖礦游戲顯卡的具體數量和占比究竟有多少。此前消息，該公司預計，第二季度挖礦專用 GPU 的銷售收入將達到 4 億美元。（路透社）[2021/5/27 22:48:37]

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。

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。

聲音 | 螞蟻礦機市場負責人：比特大陸正在進行5nm芯片的基礎研究:5月22日，在比特大陸主辦的螞蟻礦機S17系列品鑒會上，螞蟻礦機市場負責人江志華表示，比特大陸正在進行5nm芯片的基礎研究，但考慮到技術成熟度及經濟性，未來2-3年內，7nm芯片仍為主流。另據螞蟻礦機亞太區銷售負責人范曉俊透露，比特大陸將于下周推出最新固件，支持多檔位安全超、降頻，以及智能頻率微調。[2019/5/22]

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。

動態 | 比特大陸發布螞蟻礦機S17 Pro 搭載第二代7nm芯片 能效比低至36J/T:4月8日消息，比特大陸今日正式發布螞蟻礦機新品Antminer S17 Pro。螞蟻礦機S17 Pro搭載比特大陸第二代7nm芯片BM1397，標準模式下算力高達53 TH/s，能效比為39.5 J/T，低功耗模式下能效比低至36J/T。S17 Pro是比特大陸迄今為止性能最強的SHA256算法礦機，可支持BTC、BCH等加密數字貨幣挖礦。

據悉，得益于第二代7nm芯片在電路結構和低功耗技術等方面的不斷加強，螞蟻礦機S17 Pro性能顯著提升。此外，S17 Pro采用全新散熱技術及全局優化定制方案，充分考慮從芯片架構到整機經濟性等因素，通過對核心部分的加強同時兼顧其他模塊的優化，實現全局最優。

除發布螞蟻礦機S17 Pro外，比特大陸還同步推出另一款7nm礦機S17 。S17 提供56T及53T兩個版本，均可支持標準模式和低功耗兩種模式。在標準模式下，S17的算力高達56T,能效比為45J/T;低功耗模式下，S17的能效比低至42 J/T。目前，螞蟻礦機S17、S17 Pro均已同步登陸比特大陸官網, 將于4月9日下午2點正式開售。[2019/4/8]

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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