【连载】比特币史话 | 左右互搏(8) - 算力中国造

(张楠赓，世界首台ASIC矿机研制者。图片来源于网络)

本篇导读：比特币矿机哪家强？比特币矿机算力和超级计算机相比如何？

前情回顾：

正文：

时至今日，比特币全网挖矿总算力已经突破了每秒100E次哈希计算(EH/s)，也就是超过100,000,000,000,000,000,000 hash/s。这些算力，绝大部分汇聚在大矿池里。而目前全球算力排名前十大比特币矿池，除了第10名slushpool是由位于捷克首都布拉格的Satoshi Labs自2010年12月运营至今的老牌矿池之外，其余前9名，全部都是由中国人或华人运营的。[公众号:刘教链]

目前比特币网络的算力，背后都是由专业的硬件矿机所提供。这些硬件矿机，采用的是一种被称为ASIC专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits)的特殊芯片。之所以称为专用芯片，是因为这种芯片别的啥也不能干，就只能计算SHA-256哈希。[公众号:刘教链]

今天全世界最大的三家比特币专业矿机生产商，全部在中国。他们是：比特大陆，嘉楠耘智(Nasdaq:CAN)，亿邦国际(Nasdaq:EBON)。这三家的市场份额加起来，就占据了全球市场份额的9成以上。芯片的工艺制程方面，也已经采用业内最先进的7nm(纳米)。而中国矿工拥有的比特币算力份额，粗略估计也能够占到全球总算力的70%以上。[公众号:刘教链]

因此，完全可以给比特币的“算力之矛”打上“Made In China”(中国制造)的标签。[公众号:刘教链]

2013年年初，还在北航读博的张楠赓(绰号“南瓜张”)在混迹比特币论坛时开始琢磨自己动手设计制造一款比特币挖矿机。他起初是采用FPGA半定制集成电路来设计挖矿芯片，取得成功，算力380MH/s，功耗20W，成本1000元，售价2500元，年中开始在淘宝销售，由于比当时流行的GPU显卡挖矿能耗低、性能高，销售火爆。[公众号:刘教链]

但是FPGA仅仅是一个昙花一现的过渡。随着一个名为“烤猫”(friedcat)的人物和烤猫矿机的出现，张楠赓的FPGA矿机被迅速淘汰。烤猫，真名蒋信予，是一位15岁考入中科大少年班的天才。当时参与烤猫众筹并向烤猫学习比特币矿机生意的人里，有一个北大的毕业生，名字叫做吴忌寒。[公众号:刘教链]

2013-2015那几年是比特币矿机的战国时代，也是探险者们勇闯无人岛的黄金时代。烤猫取得了巨大的财富成功，却因新矿机研发受挫，在2015年1月忽然整个人彻底失踪，成了圈内最神秘的悬案之一。而跟着烤猫挖矿的吴忌寒，虽然短短一两年就用十几万元赚到了上千万元，但他深深感到必须把核心科技掌握在自己手中，于是拿着第一桶金，找到了合伙人、掌握芯片研发技术的詹克团，在2013年联合创立了比特大陆。[公众号:刘教链]

张楠赓没有放弃。他再接再厉，在2013年1月率先研制出世界首台ASIC矿机，这就是后来名震矿圈的阿瓦隆(Avalon)初代。随即，他和好友一起共同出资10万元，创立了嘉楠耘智，并在2019年11月21日正是挂牌美国纳斯达克交易所，成为比特币矿机全球第一股。[公众号:刘教链]

同年(2013年)年底，比特大陆的ASIC矿机“蚂蚁矿机”(Antminer)第一代也开始量产出货。至2016年6月，比特大陆蚂蚁矿机S9，一代机皇横空出世，统治整个矿机市场数年，至今仍支撑全球半数算力。直至2020年5月比特币产量第三次减半，加之比特大陆S17、S19等性能更高的新矿机面世，S9开始力不从心，逐渐退出市场。[公众号:刘教链]

蚂蚁矿机S9，单机功耗1320W，单机算力13.5TH/s，拥有3块算力板共189颗BM1387芯片，芯片工艺16nm。[公众号:刘教链]

最新一代的蚂蚁矿机S19 Pro，面市时间2020年2月，单机功耗3250W，单机算力110TH/s，3块算力板共114颗芯片，芯片工艺7nm。[公众号:刘教链]

这种专业矿机制造方法，正是中本聪在阿瓦隆和蚂蚁矿机初代问世的3年前，也就是2010年8月18日在比特币论坛中所指出的“将(芯片)简化为单一用途的硬件，使其足够小，可以并排容纳很多”。[公众号:刘教链]

我们对于特别巨大的数字往往不容易有一个很直观的认知。接下来就让我们用全球超级计算机的算力来和比特币矿机横向比较一下，看看比特币的这把“算力之矛”到底磨炼到了什么境界。[公众号:刘教链]

2020年最新的全球超级计算机TOP500榜单再次发布。曾经连续霸榜数年的国产超算“神威太湖之光”这次落到了第4名。前五名是：[公众号:刘教链]

第1名 日本 Fugaku(富岳) 芯片数：7,299,072个 算力：415,530 TFlops/s 功耗：28,335 kW

第2名 美国 Summit(巅峰) 芯片数：2,414,592个 算力：148,600 TFlops/s 功耗：10,096 kW

第3名 美国 Sierra(雪乐山) 芯片数：1,572,480个 算力：94,640 TFlops/s 功耗：7,438 kW

第4名 中国 神威太湖之光 芯片数：10,649,600个 算力：93,014.6 TFlops/s 功耗：15,371 kW

第5名 中国 天河-2A 芯片数：4,981,760个 算力：61,444.5 TFlops/s 功耗：18,482 kW

超算的算力单位是Flops/s，根据之前中本聪和网友们对CPU算力实测数据粗略估计，通用计算机的浮点算力Flops/s转换为哈希算力Hash/s，数值上大约需要减小1万倍，也就是说，每1万浮点算力(10,000 Flops/s)约折合1哈希算力(1 Hash/s)。[公众号:刘教链]

经简单计算可知，全球最快的超级计算机，日本富岳，折合哈希算力约为41.6 TH/s，仅相当于1/3多不到半台蚂蚁S19 Pro，或者3台蚂蚁S9，而这台超级计算机的功耗，却数万倍于蚂蚁矿机。[公众号:刘教链]

放眼看世界，比特币全网算力超过100EH/s。E是P的一千倍，P又是T的一千倍，一千倍乘以一千倍就是100万倍。比特币目前全网算力大约折合100万台蚂蚁S19 Pro，或300万台日本富岳超级计算机。而如果真的是用300万台超算，且不说能不能有足够的资金生产制造，仅就其功耗而言，就要消耗掉3万倍于今天比特币挖矿所消耗的电能，这就不太可行了。[公众号:刘教链]

这就是比特币的“算力之矛”修炼至今所达到的登峰造极的境界。可以说，这已经是人类迄今能够造出的最锋利的攻击SHA-256哈希的“矛”了。以这样一把矛，分秒无休地攻击和试炼比特币的哈希之盾，而不可破。以此，足以证明盾的坚固。同时，更妙的是，每10分钟，这把矛的试炼会铸就一个坚固程度与矛的攻击力相仿的盾，加到区块链的新区块上去，作为一层新的防护，这就是我们前面反复讲过的“工作量证明”。哈希的牢固而不可破，以及区块链的不断加固，捍卫着比特币的安全。[公众号:刘教链]

【未完待续】(公众号：刘教链)