行业研究报告-2017-2018比特币矿机行业研究报告

2017-2018比特币矿机行业研究报告介绍比特币的“预期价格”是影响“预期收益率”的主要原因，推测比特币的“预期价格”影响下游挖矿要求。影响挖矿收益的因素有四个：算法、市场、矿场、硬件。具体因素的划分我们这里不赘述。在这四个影响因素中，市场因素占主导地位，主要是因为比特币价格与其他因素相比波动较大。比特币矿机，一边是“信任价值”，一边是“看涨期权”比特币矿机，承载着“价值互联”区块链（Blockchain）是通过集体维护技术方案构建的去中心化、去信任、可靠的数据库。以支付转账为例，传统的支付转账系统要求银行作为第三方（对应“中心化”和“第三方信任背书”的概念），根据双方的请求转账相应的金额。交易的各方——即改变数据库中的两方。名下的账户余额，这个过程中的记账权完全归银行所有。在搭载区块链技术的支付转账系统中，用户可以直接进行点对点交易（对应“去中心化”的概念）。我们不需要一个集中的组织来为用户保留账户。相反，系统中的每个用户都可以根据特定规则参与竞争性记账。在一段时间内，争夺记账权的用户将这段时间的交易写入一个区块，就像写入一个账户页面一样。系统内其他用户确认账号页面不是假账号后，会进行备份以完成整个动作。

在下一个时间段重复循环，每个区块首尾相连，形成一条完整的链。通过密码学原理，新的区块自然而然地对之前的区块形成了防篡改保护（对应“去信任”的概念）。由于没有中心化的组织，区块链完全按照预先设定的程序自动运行，可以大大降低成本，提高效率，并保证数据记录过程和结果公开透明。除了支付交易，区块链还可以应用于更广泛的领域，如医疗、供应链管理、物联网、安全认证、游戏、社交、人工智能等，将对社会生产关系产生深远影响点对点价值传递，区块链引领未来“价值互联网”。互联网时代的到来，打破了人们点对点信息传输的壁垒。随着在线人口红利的减少，它进入了续航疲软的“后互联网时代”。区块链技术的出现，使得互联网不仅是点对点信息的载体，还可以进行点对点的价值转移，比如刚才提到的去中心化支付转移系统。不仅是支付转账，我们还可以利用区块链的防篡改特性为个人上网行为数据背书，真正实现个人“数据价值”。等等，让我们看到未来的趋势一定是搭载区块链技术的“价值互联网”。比特币挖矿：提供计算资源，维护“信任价值” 比特币网络是第一个成功应用区块链技术的支付交易系统。没有中心化机构的信用背书，系统的“信任价值”由其加密算法&共识机制的创建决定；并且其开创性的“挖矿”行为激励更多的网络节点加入，维护和增加系统的“信任价值”。

比特币挖矿，一句话，就是“争夺系统的记账权，获得比特币作为奖励”。扩展概念，需要知道“如何挖矿”（PoW共识机制）和“挖矿什么”（激励机“如何挖矿”：遵循PoW共识机制，即工作量证明机制（Proof of Work），用户争夺记账权“游戏规则”。它保证了一个大型分布式网络能够达成共识，同时，由于用户需要为记账权（计算资源和时间）付费， PoW 共识机制还限制了网络中的噪声和故意攻击，以保证网络的安全。PoW 共识机制如下：用户将前一个区块的哈希值和网络中未确认的交易内容打包成一个区块，然后通过自己的电脑随机尝试找到一个合适的，使数字加上区块内容的哈希值满足系统的挖矿难度设置（例如哈希值的前10位）必须是第一个完成任务的用户将争夺这个区块的记账权——区块在全网广播，所有用户验证后备份。从那时起，分布式比特币网络不需要第三方信任背书来定位该区块中的交易。全网达成共识。 “挖什么”：激励机制保证有足够多的用户愿意参与记账，更多计算资源的加入会让系统更加稳定和安全asic矿机组装，从而获得系统的“信任价值”。提高。

相应的激励机制如下：每个成功记账的用户将获得系统发行的比特币和交易方提供的转账手续费作为奖励。比特币网络刚创建时（2009年），系统会奖励50比特币给每次成功记账的用户，然后每四年减半。在当前周期内，系统将奖励每次成功预订 12.5 个比特币的用户。转账费用由交易方设定。手续费高的交易将优先打包入块。目前，转让费约占挖矿总收入的 10%。鉴于记账成功后系统奖励的比特币是系统设置并首次发行流通的，这有点类似于深埋在地下的矿产资源，所以我们将提供计算资源和竞争簿记。权利的行为形象地称为“挖矿”，参与挖矿的用户称为“矿工”，使用的计算资源称为“矿工”，矿机所拥有的计算资源称为“算力”。是指矿机进行哈希运算的能力，全网算力代表全网矿机算力的总和。挖矿难度由系统设置，每14天自动更新一次，并与全网算力同步变化。技术属性——从CPU ASIC来看，矿机提高效率和降低消耗是比特币矿机的必然归宿，比特币矿机本质上是一台计算机，其核心部件是计算芯片。具体来说，目前主流的比特币矿机主要由以下几部分组成：算力板包括算力芯片、散热片、风扇、控制器电路板、铝合金外壳、外接电源。

这里的核心部件是计算芯片。矿机的计算性能和功耗由计算芯片决定，其成本占矿机总制造成本的80%左右。 “单位算力功耗”是评价矿机性能的核心指标。矿工在购买矿机时通常不会考虑单机价格，而是关注退货周期，其中的关键指标是“单位功耗”。同等算力下，矿机功耗越小，矿机性能越好。所谓“单位功耗”就是矿机的功耗/算力。随着全网算力的整体提升，挖矿成功的难度会越来越大。因此，矿机需要定期更换，才能维持原有收益。近年来，主流厂商通常每年升级一次产品系列。市场情况发布更新版本，对性能、功耗和价格进行了微调。在此过程中，单台矿机的算力不断提升，而核心指标“单位算力功耗”则持续下降。优化“单位算力功耗”，需要用专用芯片替代通用芯片。比特币矿机芯片的发展经历了从CPU、GPU、FPGA到ASIC的四个过程。在这个过程中，提供算力的芯片逐渐从通用转向挖矿专用。所谓ASIC芯片（Application-Specific-Integrated-Ci rcui tchip）是指为特殊用途而设计的集成电路。

ASIC具有特定算法要求的特点，与量产的通用集成电路相比，具有体积更小、功耗更低、可靠性更高、单位成本更低等特点。比特币挖矿是在特定算法下的重复计算asic矿机组装，因此ASIC方案的应用将大大提升芯片的性能。 ASIC矿机芯片工艺先进，产品更换速度快。先进的芯片制造技术可以提高集成电路的精度，使电子器件的特征尺寸不断缩小，从而提高芯片集成度，降低功耗，提高芯片计算能力。为了获得最佳性能，ASIC矿机芯片的设计和制造一直领先于芯片行业。市场上主流的ASIC矿机芯片已经从110nm、55nm、28nm升级到16nm，未来六个月也将推出7nm工艺。 ASIC矿机芯片。具体举例如下，全球第二大比特币ASIC矿机供应商嘉楠耘智的产品及芯片变化： 比特币矿机：金融属性突出，投资者眼中的“看涨期权” “数字淘金”产业链 比特币相关价值链参与者如下：上游是矿机的设计、生产、测试​​包装、销售商；中游是矿池和矿场；下游是比特币交易所和钱包。 Upstream 为比特币挖矿提供矿机。包括无晶圆厂，如比特大陆、迦南云智等，主要负责芯片设计、矿机组装和销售，将矿机芯片的制造、测试和封装交给代工厂；还包括相应的负责制造、测试和封装的代工厂，例如台积电和日月光。

挖矿在中游进行，网络中的交易得到确认，系统发行的额外比特币通过它流入市场。由于全网算力呈指数级增长，目前个人挖矿成功的概率几乎为零。因此，出现了大大小小的矿场和矿池。大采矿成功的概率。主要参与者有Bitmain、Bitfury、BTC.com、Antpool，F2pool下游是比特币交易、使用和存储服务商。比特币交易所可以提供法币与比特币、比特币等加密货币之间的交易交换。相关交易所有Coinbase、Bitfinex、OKCoin、火币等；比特币的支付转账和存储功能是可以通过比特币钱包来完成的。主流钱包包括Blockchain和BitPie上游代工厂：先进产能有限、话语权强的比特币矿机供应商普遍采用无晶圆厂模式。也就是只负责矿机芯片的设计，芯片的生产、测试​​、封装都交给第三方代工厂。由于芯片制造过程需要巨大的资本支出，这样的模式让比特币矿机供应商可以专注于产品核心芯片的研发，同时获得价格合理的先进产能。上游代工厂先进产能有限，新增产能扩张缓慢。由于比特币ASIC矿机对性能的要求很高，新产品需要采用最先进的制造和封装工艺。

这对相应的代工厂提出了一定的进入门槛。只有拥有先进制造工艺线和高质量封装标准（产品集成度高、散热效果好）的代工厂才能接单，在芯片领域。代工厂通常具有数量少、市场份额大的特点。从即将量产的7nm工艺线来看，全球相关市场以台积电为主。另一方面，由于新技术处于量产初期，相应的流水线产能有限，新产能的建设往往需要大量资金和时间投入，难度较大短期内改善。上游代工厂话语权强大，只有订单大、价格高、预付款的客户才能先锁定产能。由于可选择的代工厂是产能有限的行业龙头，而同期主要手机芯片厂商（苹果、高通、华为等）的话语权相对较弱。只有订单量大、价格高的企业才能成为代工厂的优先客户，产能需要以预付款的形式提前锁定，这对矿机供应商的规模和资金流提出了门槛要求。供给端看矿机：牢牢掌握定价权，价格随挖矿收益调整。近年来，比特币价格不断上涨，带动了对矿机的新需求。在产能有限（受代工产能限制）和寡头垄断的情况下，上游矿机供应商对矿机拥有绝对的定价权。今年年初，当比特币价格暴涨时，蚂蚁S9在华强北市场以3.4万元的单价售出。

那么，矿机究竟是如何定价的？利用历史价格数据，我们做出如下分析：当前矿机价格=本周期当前挖矿日收益的固定回报。通过绘制历史月矿机价格和当月日均挖矿收益（这里只是收益，不是收益，即不包括电费和租金等成本），我们可以看到当前日挖矿收益和当前的矿机价格是相互关联的。它们之间存在线性关系。我们将其解读为如下公式：P=D(R-C)，其中P为矿机价格，D为回收期，为当前挖矿收益，C为当前挖矿成本，R-C为目前的挖矿收入。即当前矿机价格与当前挖矿日收益成正比。根据上述公式和线性回归结果，我们得到矿机供应商的定价策略：固定回收期为180天左右，根据当前挖矿收益动态调整矿机价格。值得注意的是，在这样的定价策略下，每日挖矿收益是静态的，即假设未来每日挖矿收益不变，可以保证回收期为180天。如果未来币价上涨导致每日挖矿收益增加，则实际回收期会更短，反之亦然。另外，我们在实际购买矿机的时候，在计算静态回收期时，往往会出现180天的偏差，主要是以下几个因素：收入，所以出现了异步现象，导致静态返回周期出现偏差。具体来说，挖矿收益每天都会根据BTC的价格变化，但是矿机的价格调整并没有那么频繁。以比特大陆为例，同一台矿机一个月内可能会发三批货。因此，价格每月仅调整 3 次。

2.矿机供应商在实际定价时也会考虑未来挖矿收入的预期变化。尤其是在行情暴涨的时候，会对未来的挖矿收益做出乐观判断，从而抬高矿机价格，导致静态回报期更长。 3.当下游挖矿收入下降时，矿机供应商可能不愿压缩利润率。价格的同步下降小于挖矿收益的下降，从而使得静态回报期更长。需求端看矿机：比特币价格的“看涨期权” 从矿场和矿工的角度来看，购买矿机进行挖矿是一种投资活动，其需求受“预期收益率”的影响返回”。作为一种投资产品，只有预期的投资回报率越高，风险越低，矿机的需求就越高。市场普遍认为“挖矿收益”影响需求。但是通过之前的分析，我们发现矿机的采购价格会随着当前的“挖矿收益”动态调整。所以，挖矿收益和静态回报周期理论上是没有变化的，影响需求也没办法谈。真正影响需求的是“预期挖矿收入”。具体来说，如果大家预期未来的挖矿收益会高于当前的挖矿收益，那么预期回报期就会缩短，“预期回报率”就会提高，从而增加下游需求。比特币的“预期价格”是影响“预期收益率”的主要原因，推测比特币的“预期价格”影响下游挖矿需求。影响挖矿收益的因素有四个：算法、市场、矿场、硬件。具体因素的划分在此不赘述。

在四个影响因素中，市场因素占主导地位，主要是因为比特币价格与其他因素相比波动较大。以AvalonMinerA721为例，在以比特币计价时，其每日挖矿收益随时间呈指数衰减，这主要是由于全网算力的不断提升所致；当以美元计价时，其每日挖矿收益随时间增加。时间趋势类似于比特币价格时间曲线。这充分说明影响挖矿收益的最大因素是比特币的价格。由此推断，影响“预期收益率”的主要因素是比特币的“预期价格”。为了进一步细化上述观点，矿工可以被视为比特币价格的“看涨期权”。矿工在购买矿机时，在未来以一定的价格获得了相对一定数量的比特币（未来全网的算力不确定，但可以估算出大概的范围），以及​​​​矿工购买矿机来自他们预期的未来比特币价格会高于现在，导致“预期挖矿收益”高于当前挖矿收益，导致收益超额。从这个角度来看，相当于未来矿工可以以低于市场的价格买入比特币，矿工可视为币价的“看涨期权”。淡季不短，比特币算力需求持续高速增长。全球区块链硬件市场空间大、增长快，2018年接近500亿。区块链相关硬件设备主要是用于加密货币挖矿的矿机。据 Frost & Sulli van 统计，全球区块链硬件销售收入从 2012 年的 7000 万元增长到 2017 年的 193 亿元，年复合增长率超过 200%，同时，区块链的广泛应用未来各行各业的技术将推动区块链硬件需求的增长。未来三年市场将保持72%的年复合增长率。 2018年全球市场规模将达到456家，2020年全球区块链硬件市场规模将接近1000亿。

从全网算力推导矿机部署周期——40天左右。假设 t1 和 t2 两次对应的全网算力之差为 Δh，即此期间新增在线比特币矿机的算力。 理论上应该代表t1和t2之间新增的比特币算力需求，但是由于矿工从下单到最终运行需要一定的部署周期T，所以表示为t1-t2之间新增的比特币算力T 和 t2-T。电力需求。矿工的部署周期约为 40 天。在此之前，我们得到期望的 BTC 价格是影响需求的主要因素，因此两者之间应该存在正相关关系。如何表达预期的 BTC 价格是一个难题。为了模型的简单性，我们使用某时刻前 30 天币价的平均值作为该时刻矿工心目中的预期币。首动40天左右时，预期币价与新增矿机算力时间序列曲线正相关最为明显。淡季不短，新算力需求持续高速增长。进一步通过线性拟合，我们可以得到预期币价与新增算力之间的线性关系。由于截距项非常小，新增算力的大小几乎与预期币价成正比。由此，我们可以将币价与算力的增长进行量化挂钩，对2018年的算力需求进行预测。与市场认为矿业进入寒冬的观点不同，我们认为新的需求算力仍处于高速增长阶段，中性判断2018年同比增速将达到165%。

受年初以来比特币市场走低影响，币价和挖矿收入大幅下滑，导致新矿机需求增速放缓。但是通过数据我们发现，如果以10000美元作为2018年剩余时间BTC的预期价格，2018年将有39930PH/s的新算力需求，同比增长165%——同年。虽然与去年相比有所下降，但这样的增长速度表明，计算量仍处于快速发展阶段。本质原因是以下四个因素： 1.矿机产品日新月异，高性能矿机带动需求发展。 ; 2.矿机价格与币价、挖矿收益同步下跌，矿机投资者静态收益周期没有明显变化； 3.目前币价水平偏低，多数矿机投资者看好下半年BTC行情，选择底部买矿机。 4.在世界某些地区，电价和租金总是会出现价格下跌的情况。有必要继续带动当地矿业。由于BTC价格波动较大，我们以BTC价格为影响因素，增加2018年对算力的需求。做了敏感性分析。当预期币价为6000美元（悲观）、10000美元（中性）、1.40000美元（乐观）时，对应的新增算力需求为2.9、4.< @0、5.00,000 PH/s，2017年同比增长96%、165%、235%。值得注意的是，从截至2017年末的数据来看月，矿机厂商数据依然亮丽，但如果BTC价格保持不变甚至进一步下跌，下半年厂商出货情况极有可能恶化。

原因是年初币价高，很多矿工高价购买矿机（S9二级市场现货价一度高达1万，现在少了）超过4000)，这部分投资一直“默默无闻”，只要还是高于可变成本（电费、人工运维等），矿机都会继续投资BTC价格反弹预期，但同时外部投资者可能会灰心，购买矿机更加谨慎。优势稳定，行业将保持寡头垄断格局。ASIC矿机芯片设计进入门槛高，主流比特币矿机供应商采用无晶圆厂模式，自身的竞争优势主要体现在ASIC矿机芯片的设计上，属于高新技术产业，需要企业推出产品s 及时根据市场表现更好的表现。因此，对公司的研发能力和资金投入提出了较高的准入门槛。公司需要以下资源才能立足于行业。无敌：强大的研发能力。鉴于下游矿机行业全网算力的持续增长，上游ASIC矿机芯片设计人员需要能够适应产品瞬息万变的市场。只有以行业领先的速度，我们才能不断推出更具性价比的产品，才能在同类新产品市场上处于领先地位，获得相应的溢价和更多客户的青睐。同时，快速有效的研发能力还可以减少研发失败的次数，从而减少不必要的研发。而这一切都需要芯片设计师拥有强大的研发团队、多年的研发经验和积累的研发数据。

强大的资本保护。芯片设计具有初期投入大、周期长的特点，因此企业前期需要投入大量的研发资金，并有能力承担由此带来的潜在损失。这就对企业的流动资产和现金流提出了一定的门槛要求。与上游优质代工厂有良好的合作关系。只有效率最高的 ASIC 矿机才能受到市场的青睐，而在代工厂的生产过程中，矿机芯片所采用的工艺技术对其性能极为关键。鉴于高端制造工艺线产能有限，只有公司订单优先由代工厂执行，公司最新产品才能及时进入市场，抢占先机。因此，企业与优质代工厂之间需要保持良好的合作关系，而这种资源通常不提供给潜在进入者。规模经济。一般来说，芯片的硬件成本=（晶圆成本+测试成本+封装成本+掩膜成本）/最终良率。高效ASIC芯片需要应用最先进的制程技术，而在最新制程技术之初，掩膜成本的成本相当高，高达10亿美元（成熟的制程技术可能只有几百万美元） )。企业只有形成规模经济后，才能分摊口罩成本，从而降低单位成本，形成产品的成本优势。市场集中度高，未来比特币矿机市场将保持寡头垄断格局。全球比特币矿机市场呈现寡头垄断格局。以比特币ASIC矿机为例，比特大陆和嘉楠耘智占据了80%以上的市场份额。在 2017 年矿机交付量方面，仅比特大陆就占比近 70%，迦南占比约 20%。

快速强大的研发能力、强大的资金保障、与上游代工厂的良好关系、规模经济，都是行业龙头牢牢掌握的独特资源。 Correspondingly, they enjoy the top market share and absolute product pricing power. Founded in 2013, Bitmain is the world's largest supplier of Bitcoin mining machines. The computing power of its designed Bitcoin mining machines accounts for 70% of the computing power of the entire network. At present, Bitmain's Antminer S9 series adopts ASIC chips of 16nm process, the computing power reaches 14TH/s, and the unit power consumption is as low as 94W/THs. With its cost performance, stable working status, and good after-sales service, it almost monopolizes the market. . Bitmain has also extended to the downstream of the industry chain. Currently, it controls three mining pools for Bitcoin mining, Antpool, BTC.com, and ConnectBTC. The total computing power of these three mining pools accounts for nearly 40% of the global computing power. At the same time, Bitmain also sells ASIC mining machines for Litecoin, Ethereum, Monero and other cryptocurrencies, and gradually transforms to the field of cloud infrastructure and AI computing. It is worth mentioning that while the market recognized its products, it also questioned its behavior of monopolizing computing resources and drastically changing product prices. Canaan is currently the second largest supplier of bitcoin mining machines in the world, with a 20% market share. The founder of the company, Zhang Nangeng, developed the first FPGA mining machine at the beginning of 2013, which opened a new era of FPGA mining. After that, the R&D team he led has deeply cultivated Bitcoin ASIC mining machine products-Avalon series of products have high efficiency, low consumption, With the characteristics of high thermal density and low failure rate, the main product Avalon841 adopts the ASIC chip of 16nm process, the computing power reaches 13TH/s, and the unit power consumption is as low as 99W/THs.

The company will lead the market in the second half of 2018 and launch Bitcoin ASIC based on 7nm process. In addition to actively deploying the blockchain industry, the company is developing artificial intelligence AI chips for speech recognition, genetic testing and driverless driving and other fields. Yibang Communication is a communication-related enterprise with strong technical strength and market competitiveness in the fields of data communication, optical fiber transmission communication, software development, and ASIC design. The company owns the Wingbit series of mining machines. The mainstream product E9.3 uses its self-developed 10nm chips, with a computing power of 16TH/s and a unit power consumption of 110W/THs. PangolinMiner's Whatsminer M3X is an ASIC with a 28nm chip that can reach 13TH/s and has a unit power consumption of 162W/THs. This product focuses on cost-effectiveness. It entered the market at a low price and won the favor of some users with a relatively short payback period compared to major manufacturers. HalongMining is an ASIC chip manufacturing company founded by foreign bitcoin developers. The company intends to provide the market with high-quality options other than Bitmain mining machines and break the original monopoly pattern. At present, there is only one machine in the company's product line: DragonMintT1, which has a computing power of 16TH/s and a unit power of 90W/THs. The production capacity limitation is the main problem encountered by this product, which is currently sold out. In the future, in addition to selling mining machines, the company will also sell mining chips separately.

Innosilicon is a domestic IP/IC design company with design teams in China and North America. Through advanced products and services, Innosilicon IP has helped many first-tier companies achieve rapid success in SOC. At present, the company's latest bitcoin mining machine product INNOSILICONT2 uses 10nm chips, has a powerful computing power of 17.2TH/s, and has a unit power consumption of 91W/THs. But at the same time, the price of this miner is as high as $1,500. Compared with other miners, the static payback period is longer. The future competition pattern of the bitcoin mining machine industry will remain unchanged, and the two leading companies are better than other companies in terms of core resources. Through product comparison, we can find that the market leaders Bitmain and Canaan have advantages in the two core parameters of their products (“unit computing power consumption” and “unit computing power price”). The products also prove the sustainability of the R&D capabilities of these two companies; in comparison, other mining machine suppliers may have problems of insufficient scale effect, high product pricing, and insufficient series development capabilities.