我不是梅西，我只知道如何修矿机……
6月15日，由阿里巴巴1688.com主办，芯片超人承办，创赛空间协办的【未来电子嘉年华】在深圳南山科技园虚拟大学园产业化基地举办。未来电子嘉年华为国内首创线上线下活动全天候集中展示现阶段最热门的电子应用方案。今天给大家带来的是芯片超人技术合伙人曹工现场分享的视频及文字整理部分。
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现场视频
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主流矿机种类
大家好！我是芯片超人的曹工，我给大家分享的是热门产品当中的数字货币挖矿机方案。
数字货币矿机矿场
所谓的挖矿，就是指用自己的硬件设备，运行某一特定的程序来计算复杂的问题。这里指的硬件设备就是我们要谈到的挖矿机，它是用于赚取各类数字货币的机器，现在我们市场上主要的矿机有如下几种：显卡矿机，ASIC矿机，硬盘矿机。
显卡挖矿机
第一种是显卡矿机，如这张图片中的摆放显卡矿机的矿场，显卡矿机（显卡矿机分为A卡和N卡）代表型号有RX570，RX580，以及GTX1060，GTX1080等。显卡矿机因为其兼容性好，可以适用于多种算法，所以目前主要用来挖ETH、门罗等小币种或山寨币种。代表型号有熊猫B3。
硬盘矿机主要是IPFS概念起来后火热的产品。
目前各矿场中主流的机器为ASIC矿机，ASIC是一种为专门目的而设计生产的集成电路
ASIC矿机也叫专业矿机，ASIC矿机主要适用于BTC、LTC、DASH这类数字货币。目前主要厂商有比特大陆，神马、翼比特以及武汉芯动。
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ASIC矿机构成
市场拥有量比较多的为蚂蚁S9，神马M3。我们一起看看ASIC矿机的整机构成及硬件设计点：一台ASIC矿机总共包含电源、控制板、算力板三部分。
电源部分：目前矿机电源 输入参数为AC176V~264V,输出为DC12V。整机功率在1600W~2200W。电源基本采用同步整流的方案，矿机厂商电源基本是外购，主流电源厂家主要有：深圳高斯宝，江苏千本电气，以及电三原，链力等。
控制板部分：用于与外部以太网的链接及控制算力板的工作。蚂蚁S9与翼比特E10都采用的是赛灵思的XC7Z010这颗28nm工艺的FPGA为主处理器， 这几颗降压DC-DC芯片为系统提供工作所需的1.5V,1.8V,3.3V等各组供电。外围搭载2颗1GBIT的DDR，以及2G bit NAND FLASH.通过网络芯片，RJ45网口与网络连接。上面TF卡主要用于固件升级。右边三个插座为算力板连接器，以及风扇连接器用于控制风扇转速给整机散热。
这张图为神马M3的控制板方案，神马M3控制板采用的是全志的H3作为主处理器。H3是全志电视机顶盒解决方案， 基于四核Cortex-A7 CPU架构，支持H.265/HEVC 4K@30fps视频硬解，采用ARM Mali系列的图形处理架构，工作频率超过600MHz，外围回路与蚂蚁的基本一致，有TF卡固件升级接口及网络连接，算力板控制等。
矿机控制板本身工作量并不多，主要是挖矿时需要与网络进行连接以及控制风扇、算力板的工作。所以在硬件开发时如果需要快速的进行开发，我们有多种可以选择，首先可以选择赛灵思的FPGA开发板进行，例如图片中的开发板进行二次开发，再个可以选择Orange pi的开发板进行，在方案的选择中，主要看软件通信协议。
采用FPGA进行开发，可以自定义通信协议，采用Orange PI进行开发则协议需按照芯片本身进行，再个这类的芯片本身硬件资源比如I/O口，通讯接口资源不足，外围则需要加MCU扩展。这个和ASIC设计也有关。
另外一个还需要关注的是成本方面，目前XC7Z010的成本大概在10USD，加上外围的器件，整个控制板成本在25USD左右。采用Orange pi 这类的开发板来进行开发，PCBA成本大约在18USD以内。还有很多方案都可以作为控制板方案来进行，比如TI AM3352,RK 3128，3288这些也都可以。
最后是矿机中负责计算的算力板：蚂蚁S9的机器在2016年下半年推出，该机器算力14T，整机功耗1320W，到目前为止性价比是比较高的，目前各大矿场中主流比特币挖矿机还是该型号，我们一起看看该机器的算力板原理，蚂蚁S9整机有3片算力板，每片算力板上有63颗算力芯片构成。这部分是算力芯片的控制部分，是DC-DC供电，整个算力板采用串联供电方式，每三颗芯片为一组，共21组，串联供电。
由于芯片是串联方式，所以芯片上电的顺序会有先后。如果串联芯片在上电过程中所有的电路都工作，则每个芯片中都会有一个大的电流，而不同芯片上电顺序不同，则会导致在某个时间点某些芯片工作电流很大，而另外一些芯片的工作电流会很小，从而导致供电失衡。
采用控制器发送控制信号给各待供电芯片，根据控制信号通过至少两次启动各待供电芯片中的所有工作单元的技术手段；所以克服了上电过程中芯片中所有电路都工作引起的在某个时间点某些芯片工作电流很大，而另外一些芯片的工作电流会很小，从而导致供电失衡的问题；从而实现了上电过程中待供电芯片中的电流始终保持平衡。这点在设计中非常重要。
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矿机维修
由于算力板功耗非常大，所以在整机设计中，还需要特别注意整机的散热。蚂蚁S9每颗算力芯片采用的独立散热片，所以成本也比较高。我们的矿机大规模长期的放在矿场中，当很多机器摆放在一起时，发热量也特别大，所以矿场设计中也有用到负压风机，负压风机利用空气对流、负压换气的降温原理， 将室内闷热气体迅速强制排出室外。
还有水帘降温，水帘是一种特种纸制蜂窝结构材料，其工作原理是“水蒸发吸收热量”这一自然的物理现象。一般在水帘进风口，温度可以控制在20度左右。
然而即使外部环境的改善有利于矿机工作条件，实际上矿机在长时间高负荷运转中，矿机的损坏量还是非常多的，月初我们芯片超人团队就去了矿场进行实地走访，蚂蚁矿机维修过程中，将用到这几种维修工具：维修治具（这个治具可以维修蚂蚁S9，S9I,L3等系列矿机）
这张是BM1387的芯片植锡治具照片，算力芯片损坏后，需要更换新的芯片，由于芯片工作电流大，底部热焊盘较大，在焊接到PCB板上前需要先进行植锡，确保芯片引脚与焊盘能可靠接触。
后面我们将结合矿场实际运作情况，陆续推出矿机维修教程，大家可以持续关注。
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矿机维修视频（1）
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说完矿机，还有个问题我们也是需要关注的，何时投资矿机，投资矿机的回本周期如何，收益情况是我们很多矿工朋友的关注点，大家可以关注我们的微信小程序“矿机超人”里面有详细的数据，我们区块链硬件联盟公众号也将持续为大家分享更多区块链硬件的资讯。
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