比特币挖矿机芯片 比特币挖矿机

一、解释矿机芯片的主要工作原理

解读矿机硬件元器件及主流矿机电路及BOM表

矿机结构

看完了机器的外观，我们一起看看机器的原理结构。目前市场上的比特币挖矿机基本是这种原理框图，有三部分构成：电源板，控制板，算力板。大家可以看看这个框图：

红色部分是电源板。蚂蚁S9的电源功率大概是1600W，神马M3和翼比特E10大概在2000W和2100W。假设矿机24小时不间断电持续工作，按照功率2000W算，大概消耗48度电，按照5毛钱一度电来算，电费为24元。

绿色的部分是控制板。控制板好比人的脑部，接受外部的信息和控制人的动作，人与外部交流信息靠嘴巴说出和耳朵听到，这就好比控制板通过网线连接外部和控制内部机器算力板的动作。

黄色部分是算力板，也称作为运算板。算力板好比人的四肢，算力板运算的功能就是不停挥动铲子去挖矿。

蚂蚁S9和翼比特E10用得是赛灵思的FPGA，FPGA是什么？简单来说FPGA就是一颗万能芯片，是一颗可编程的逻辑芯片。因为现在市场上还没有专门用于挖矿机控制板的专用芯片，所以一些矿机厂商就采用了FPGA来做。

FPGA不用流片，芯片流片是个烧钱的事，流一次片少要几百万，多则上千万美金，芯片流片时间长，采用FPGA可以大大节约产品产品的设计周期，在挖矿这种时间就是金钱的概念中，尽快推出运算能力强的机器进行挖矿，抢占效能才是关键。

目前赛灵思的这颗FPGA大概价格在120元，据说已经卖断货了。

再看主控搭载的几颗外围芯片，DDR和NAND FLASH。这几颗芯片是存储芯片，功能就好比我们人类的大脑，现在市场价格比较高。其它网卡芯片就好比我们刚才提到得人的耳朵和嘴巴，用来和外部通信，网络收发芯片，目前市场常用的是RETELK和博通，代表型号有8021和8211。这两颗芯片在路由器和机顶盒里面也用的比较多。

二、比特币暴涨将加剧芯片短缺,比特币跟芯片有何关联

比特币暴涨将加剧芯片短缺，比特币其实就是一串数字秘钥，比特币“挖矿”就是找出这些数字秘钥的答案，比特币“挖矿”要运用到很多计算，为了保持计算的流畅性这就需要计算机拥有比较高端的配置，计算机都是通过芯片控制，交易比特币或者“挖矿”比特币都需要通过计算机，这就让它们之间有了关联。

比特币作为新兴产业一直给我们带来惊喜，十多年时间价格涨了几万倍，让大家感受到了比特币的魅力。比特币依托互联网而存在，比特币的交易和获取都需要计算机，离开计算机比特币就没有任何意义。随着越来越多的人参与比特币或者“挖矿”比特币，肯定会导致计算机设备需求不断上涨，芯片是计算机最重要的组成部分，计算机设备增加肯定会带来芯片的增加，从而导致芯片出现短缺。

一、比特币交易或者“挖矿都”离不开计算机。

计算机的组成部分我相信大家都并不陌生，芯片是计算机最重要的组成部分，如果没有芯片计算机根本没有办法运转，比特币依托网络交易和发展，比特币和芯片之间其实就是鱼和水的关系，谁都离不开谁，这就是芯片和比特币之间的关联。

二、比特币“挖矿”非常消耗计算机这导致计算机设备不断增加。

我们都知道要想获得比特币只有两种途径，一种就是直接交易买卖比特币，一种就是“挖矿”找到比特币，这两种方式都需要大量的计算机设备，而且对于计算机设备要求还比较高，随着“挖矿”的人越来越多，计算机设备需求越来越多，这肯定就会对芯片造成短缺，从而影响芯片的供应。

比特币作为新兴产业，它的存在给了我们新的财富希望，但是比特币带来的电子产品损耗，电子能源的消耗，这也是我们必须面对的问题。

三、比特币挖矿是什么意思

挖矿是增加比特币货币供应的一个过程，同时还保护着比特币系统的安全，防止欺诈交易，矿工们通过为比特币网络提供算力来换取获得比特币奖励的机会。

比特币系统由用户（用户通过密钥控制钱包）、交易（交易都会被广播到整个比特币网络）和矿工（通过竞争计算生成在每个节点达成共识的区块链，区块链是一个分布式的公共权威账簿，包含了比特币网络发生的所有的交易）组成。

挖矿是增加比特币货币供应的一个过程。挖矿同时还保护着比特币系统的安全，防止欺诈交易，避免“双重支付”，“双重支付”是指多次花费同一笔比特币。矿工们通过为比特币网络提供算法来换取获得比特币奖励的机会。矿工们验证每笔新的交易并把它们记录在总帐簿上。每10分钟就会有一个新的区块被“挖掘”出来，每个区块里包含着从上一个区块产生到目前这段时间内发生的所有交易，这些交易被依次添加到区块链中。我们把包含在区块内且被添加到区块链上的交易称为“确认”交易，交易经过“确认”之后，新的拥有者才能够花费他在交易中得到的比特币。

矿工们在挖矿过程中会得到两种类型的奖励：创建新区块的新币奖励，以及区块中所含交易的交易费。为了得到这些奖励，矿工们争相完成一种基于加密哈希算法的数学难题，也就是利用比特币挖矿机进行哈希算法的计算，这需要强大的计算能力，计算过程多少，计算结果好坏作为矿工的计算工作量的证明，被称为“工作量证明”。该算法的竞争机制以及获胜者有权在区块链上进行交易记录的机制，这二者保障了比特币的安全。

矿工们同时也会获取交易费。每笔交易都可能包含一笔交易费，交易费是每笔交易记录的输入和输出的差额。在挖矿过程中成功“挖出”新区块的矿工可以得到该区块中包含的所有交易“小费”。随着挖矿奖励的递减，以及每个区块中包含的交易数量增加，交易费在矿工收益中所占的比重将会逐渐增加。在2140年之后，所有的矿工收益都将由交易费构成。

挖矿是一种将结算去中心化的过程，每个结算对处理的交易进行验证和结算。挖矿保护了比特币系统的安全，并且实现了在没有中心机构的情况下，也能使整个比特币网络达成共识。挖矿这个发明使比特币变得很特别，这种去中心化的安全机制是点对点的电子货币的基础。铸造新币的奖励和交易费是一种激励机制，它可以调节矿工行为和网络安全，同时又完成了比特币的货币发行。

四、比特币矿机为什么用电量那么大

因为矿机显卡的用电量大。比特币挖矿机就是用于赚取比特币的计算机。这类计算机一般有专业的挖矿芯片，多采用安装大量显卡的方式工作，耗电量较大。

每张显卡额定功率大概250W，稍微超频大概300W，4张显卡1200W。主板、CPU、硬盘等等这些加起来不超过200w显示器，矿机是基本不要显示器的。总计功率在1400w左右。

比特币挖矿机用于赚取比特币的计算机。这类计算机一般有专业的挖矿芯片，多采用安装大量显卡的方式工作，耗电量较大。计算机下载挖矿软件然后运行特定算法，与远方服务器通讯后可得到相应比特币，是获取比特币的方式之一。

挖矿过程：

矿工们在挖矿过程中会得到两种类型的奖励：创建新区块的新币奖励，以及区块中所含交易的交易费。为了得到这些奖励，矿工们争相完成一种基于加密哈希算法的数学难题，也就是利用比特币挖矿机进行哈希算法的计算；

这需要强大的计算能力，计算过程多少，计算结果好坏作为矿工的计算工作量的证明，被称为“工作量证明”。该算法的竞争机制以及获胜者有权在区块链上进行交易记录的机制，这二者保障了比特币的安全。

矿工们同时也会获取交易费。每笔交易都可能包含一笔交易费，交易费是每笔交易记录的输入和输出的差额。

五、比特币矿机比“天河二号”超算还快专用芯片有多强

之前回答一个问题，做了一点计算和分析，所得到的结果颇为出人意料：当进行SHA-256哈希运算（比特币矿机所擅长的计算）时，一台普通的神马M20矿机就能比“天河二号”还快了，更不用说更先进的矿机，如蚂蚁S19/S19 Pro。

一台矿机竟然比超算还快？或者说，一台超算（当前世界排名第四）在进行某些运算时还不如一台普通的矿机？

是这样的。

首先要说，这二者其实没有多少可比性。一个专用、一个通用；一个微小、一个庞大。

所以，只能对比这两者的SHA-256哈希运算速度了：

所以，是的，一台一万多元的矿机，在进行特定哈希运算时，速度比一台数亿元的超级计算机还快！

那么，矿机为什么能这么快呢？

矿机的结构并不复杂，能算这么快，靠的是大量的专用芯片。

比如蚂蚁S19 Pro使用了大量的自研芯片 BM1398运算芯片。一台矿机有三块算法板，每块算法板上安装了114颗运算芯片。一台矿机就有342颗芯片并行提供算力。

BM1398芯片是采用台积电7纳米工艺生产的，由于该芯片的架构和数据保密，我们只好用一些开源信息来进行估算。

github上有一个开源的SHA-256哈希运算模块，提供Verilog源代码，当使用40纳米工艺实现时，此模块可以达到250MH/s（和一颗8核的至强芯片差的不多了），而所占用的面积只有0.0142平方毫米。如果在一颗芯片中排布100个SHA-256运算模块，面积还不到2平方毫米，而性能已经达到了25GH/s（没有计算连接、总线等面积开销）。而这仅仅是40纳米工艺而已。

举这个例子是想说明：芯片中真正用于计算的部分很少，绝大多数资源都消耗到了调度、管理等辅助功能上。

当我们所用的功能清晰、明确时，就可以使用专用芯片极大的提高运算速度。比如各种数字币挖矿（大量的哈希运算），比如4G和5G通信（大量的卷积运算），比如人工智能（大量的卷积运算）

专用芯片的性能往往超过我们的想象，而我们芯片的发展，也完全可以利用这一点。如果能降低芯片的流片成本，也未必不能复制PCB（印刷电路板）的发展历程。要知道，现在全球的PCB设计和生产，中国都占了一大半的份额，又有谁有本事卡脖子呢？