富达推荐的这份比特币挖矿报告，让你全面了解算力和电量的现状

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数据综合解读比特币挖矿算力和电量的现状和未来。

由数字资产金融服务公司 BitOoda 的首席策略师 Sam Doctor 撰写

编译：王佩里

比特币挖矿是比特币网络的基础，也是比特币作为资产的必要组成部分。尽管它很重要，但挖矿一直是比特币生态系统中最不透明和最未知的部分之一。 BitOoda 的这份报告旨在提高比特币矿工组成的透明度，最终帮助人们了解系统的当前状态和健康状况。在富达应用技术中心 (FCAT)比特币17年多少钱一个，我们期待继续研究比特币挖矿并帮助推动生态系统向前发展。我们感谢 BitOoda 团队所做的工作，并希望这将有助于增加每个人对比特币生态系统这个复杂而迷人的部分的理解。 Juri Bolovic，富达应用技术中心区块链产品总监

关键摘要

比特币挖矿是一个秘密行业，公开信息很少。我们发现，即使是最成熟的加密货币投资者，他们对采矿业的理解与该领域的潜在投资机会之间也存在差距。尽管 Coinmetrics、Coinshares 和剑桥另类金融中心发表了一些研究，但仍有许多问题没有得到解答。这份由富达应用技术中心 (FCAT) 委托的研究报告补充了现有的研究，建立在以前的工作基础上，并试图回答新的问题。

比特币挖矿报告”，报告全文有英文版。

比特币算力分析

多少钱，在哪里，什么价格

在本节中，我们尝试测量、定位和评估矿工的电力容量，并估计矿工的盈利能力。我们与矿工、钻机制造商和经销商进行了 60 多次对话，并参考了超过 45 个公开可用的数据源，试图提供关于比特币挖矿能力、地理位置和矿工支付多少的最完整图片用电。

然后，我们进一步探讨了未来挖矿能力将如何增长作为可用电力、矿工效率的函数，以及 BTC 价格、资本/融资可用性、半导体技术和性能等因素如何比较的问题比特币挖矿能力带来了什么？

比特币采矿业预计将获得至少 9.6 吉瓦的电力

之所以得到9.6GW（千兆瓦）这个数字，是基于以下逻辑：5月10日，在比特币奖励减半之前，比特币挖矿算力达到136098PH/s，峰值跌至5 月 17 日达到 81,659PH/s 的低谷。我们承认，其中一些极端情况可能归因于运气——例如幸运期或快速区块——这可能会人为地抬高哈希率估值，而缓慢期可能是因为运气不好。无论如何，我们在模型中排除了运气因素，并做出简化假设来估计比特币网络消耗的电力的近似值。

我们假设在 5 月 17 日低谷期间仍在运行的所有算力都来自利润更高的新一代矿机——S 17 级矿机，包括比特大陆的 Antminer S17、T17、Whatsminer 的 M20 和 Canaan 的设备、芯动、亿邦等。我们还假设在 5 月 10 日至 5 月 17 日期间关闭的所有设备都是老一代、利润较低的 S9 级矿机（如 Antminer S9、WhatsminerM3）。

请注意，我们使用“S17 级”（S17 级）、“S9 级”和“S19 级”作为统称，包括比特大陆的矿机产品，以及类似配置的竞品。我们之所以只用比特大陆的模型来定义等级，是因为历史上比特大陆在“S9 级”时代占主导地位，在“S17 级”设备中略占优势。我们还在所有相关计算中将电力使用效率 (PUE) 设置为 1.12，这意味着每 1 兆瓦的电力直接用于采矿，需要额外的 120 千瓦电力来运行其他设备，包括冷却系统、照明、服务器、开关等。

图：BitOoda将矿工分为以下几个等级

下图数据显示，如果 5 月 17 日运行的所有 BTC 算力都是较新的 S17 级矿机，那么这些矿机消耗的总功率将是 3.9GW。此外，如果在 5 月 10 日至 5 月 17 日期间关闭的 54EH/s 哈希率都是老一代 S9 矿机，那么这将解释另一个 5.7GW 电力。

这些简化的假设可以帮助我们更广泛地了解这个行业，我们知道现实情况可能是大多数但不是所有关闭的矿机都是 S9 级矿机；费率的一小部分，可能来自一些电力非常便宜的地区的 S9 矿工。比特币减半后设备盈利能力下降是推动挖矿能力下降的主要因素，还有一部分原因是在此期间，矿机从华北转移到华南，以利用廉价的水资源和电力（详见第 II 部分，更详细地解释了中国水电季节的影响）。基于这些假设，我们估计比特币采矿业可用的电力至少为 9.6GW。

图表：比特币哈希率和近期高峰和低谷的电力消耗

我们估计 BTC 采矿业使用了大约 67% 的 9.6GW 可用电力，年增长率约为 10%，驱动了 280 万个比特币专用采矿设备。目前的矿机大部分是S17级，但未来大部分可能采用下一代S19级矿机。 5 月 17 日低谷后恢复上线的算力大部分来自 S9 级矿机，这些矿机要么在电价极低的地区运营，要么因从华北搬迁到四川和云南而延迟。他们被搬迁以利用夏季潮湿季节极低的电价。

另外，尽管供应链出现延迟，但新一代Antminer S19矿机和Whatsminer M30矿机已经开始限量发货，部分S17级矿机也在运输途中，这对Hirsch的复苏起到了一定的作用。

图表：比特币哈希率、功耗和矿机（数据来自 2020 年 7 月 1 日）

据估计，全球大约 50% 的比特币挖矿能力在中国；美国约占14%

我们使用了多个公开来源，以及对矿工、钻机制造商和分销商的保密采访，以了解 BTC 采矿能力的地理分布以及矿工花费多少电力。根据匿名调查，我们能够识别出 153 座总功率约为 4.1GW 的矿山，其中包括 67 座功率容量约为 3GW 的矿山。

图表：调查采矿能力的地理分布与估计 9.6GW 总容量

与矿工、钻机制造商和分销商的对话使我们相信，我们已经考虑了美国、加拿大和冰岛的大部分采矿能力，但只涵盖了中国和“世界其他地区”的一小部分采矿能力在与矿工的对话中，我们不仅询问了他们自己的容量，还询问了他们在市场上注意到了多少其他采矿场，以及他们认为该地区的总采矿容量是多少。我们知道这只是近似值，但它仍然是帮助我们估计采矿能力地理分布的有用方法。

图表：调查采矿能力的地理分布与估计 9.6GW 总容量

我们估计 50% 的比特币挖矿能力支付的电费不到 3 美分/kWh，这一数字在过去几年中稳步下降。此前有证据表明，这个数字在 2018 年接近 6 美分/千瓦时。随着网络哈希率的提高，每 PH/s 的收入有所下降，电费成本较高的矿工要么转移到低成本地区，要么干脆关闭下来。

图：电力成本曲线：电力成本与网络容量份额

从我们的成本曲线来看，开采 1 BTC 的现金成本中位数约为 5,000 美元，置信区间的上限约为 6,000 美元。此估算为现金运营费用，不包括采矿硬件的折旧或其他费用。

曲线还显示，一小部分 BTC 是以高于当前 BTC 现货价格的现金成本开采的。我们认为，这种不经济的挖矿行为是由多种因素决定的，例如电力购买承诺、在电力需求高峰期关闭容量的潜在激励支付，以及在交易选择有限或昂贵的司法管辖区获得比特币的能力。

图：基于不同电费的网络容量挖 1 BTC 的成本，数据截至 2020 年 7 月 1 日

我们注意到，在目前的网络哈希率下，S9 级矿机的电费需要低于 2 美分/千瓦时才能维持盈亏平衡，而随着哈希率的不断提高，需要更低的电价来维持盈亏平衡。保持其生存能力。我们的成本模型假设一名员工需要运行 5MW 的容量。由于 S9 级矿机的能效比新矿机弱，每 PH/s 算力需要更多的设备。为了达到同样的算力，他们的功耗、所需的员工数量和管理成本都高于新的。矿工。

S19 级矿机只需要 30kW 的电力和 9 台设备即可获得 1 PH/s 的哈希率。如果使用 S9 级矿机，则需要 70 台左右，功耗超过 100kW，相应的维护和运营人工成本、电源管理成本也更高，才能获得相同的 1 PH/s 哈希率。

图表：不同矿工在当前算力下不同电价下的每日收益和现金运营成本，注：在估算BTC挖矿用电量比例时，我们假设PUE为1.12

人工成本是指根据我们与矿工的对话，运行大型采矿设施 (>50MW) 所需的维护和运营人员数量。

总结：我们估计目前可用的比特币挖矿能力约为9.6GW，当前利用率在60-70%区间的中间。该总容量的每单位电力价格中位数约为 3 美分/千瓦时，开采 1 BTC 的现金成本中位数为 5,000 美元。我们估计中国贡献了大约 50% 的采矿能力；美国以约 14% 位居第二。中国很大一部分的采矿能力会季节性迁移，以利用雨季的低电价，我们将在第二部分详细探讨。

关于算力增长与中国雨季的关系

我们得出了一些意想不到的结论

我们发现中国贡献了 50% 的比特币挖矿用电量和网络哈希率。下面我们进一步考察中国比特币社区的情况以及中国雨季对比特币价格和网络哈希率的影响。

什么是雨季？四川、云南等西南省份每年5-10月都会有强降雨。这使得大量雨水冲入这些省份的水坝，导致水力发电在此期间激增。由于电力供应过剩，这种电力被廉价出售给比特币矿工。过度填满的大坝需要排出过多的水，因此以低价出售电力对水电和矿工来说是双赢的。这种廉价的电力吸引了矿工从其他省份迁移以利用这一点。华北旱季矿工支付的电费约为 2.5-3 美分/kWh，但 5-10 月雨季的四川和云南不到 1 美分/kWh。

我们不同意雨季低电价将推动哈希率增长的传统观点。我们认为雨季将在一年中的 6 个月内推低成本曲线，从而减少出售 BTC 以支持运营费用，同时矿工可以积累资金来投资挖矿能力增长。

如下表所示，BTC 平均价格在雨季和旱季的涨幅存在显着差异，而哈希率在两个时期的涨幅大致相同。我们的图表显示了每个时期的增长，发现前两个时期可能是异常值（进一步支持我们的观点），它们的平均值基于接下来 11 个 6 个月时期的小样本量。

图表：哈希率和 BTC 价格，按雨季和旱季划分，注：自 2014 年以来的收据；平均值不包括 2013 年 11 月至 2014 年 10 月期间；截至 2020 年 1 月 7 日的数据

资本积累之后是设备购买、设备交付和部署，这种动态可以反映在价格上涨（支持资本积累）和哈希率在 4-6 个月后增加之间存在的线索中。相关性，因为供应链需要及时将他们购买的设备交付给客户。

中国的雨季将拉低电费曲线，有利于矿工的资本积累，有助于未来哈希率的增长。资本积累的增加将使挖矿行业对外部资金的需求减少，而行业本身也可以支撑算力未来的增长。

图表：BTC 价格变化与哈希率变化之间的相关性，注：过去 12 个月的数据，截至 2020 年 7 月 1 日

我们研究了过去 15 到 360 天 BTC 价格变化与去年同期哈希率变化的相关性。我们注意到哈希率跟随价格滞后 4-6 个月，相关性很高。这构成了一种动态关系，即资本积累后，会有购买、交付、部署新矿机等行为，供应链需要时间来完成矿机的交付。

可用和未充分利用的电力容量、行业内部的资本积累（在中国雨季的帮助下）、外部融资以及每 PH/s 收入的减少，所有这些都有助于哈希率对未来增长的影响。我们将在第三部分探讨哈希率的未来。

比特币哈希率增长预测：

多高、何时、为什么以及哪些因素会减缓（或加速）其增长

我们深入研究了诸如网络哈希率可以增长多少、支持这种增长的因素以及可能减缓这种预期增长的资本和融资限制等问题。

根据我们的评估，随着功率容量从 9.6GW 到 10.6GW 的适度增加，随着矿机的升级，新的 S17 和下一代 S19 级矿机将被逐步淘汰。老一代 S9 级矿机，未来 12-14 个月比特币网络的哈希率可能会超过 260EH/s。电力容量的增加考虑了各种因素，例如各种矿场的电力供应、计划中的基础设施支出，以及一些成本较高的矿场可能因收入压力而不得不关闭运营。

图表：比特币哈希率和电力消耗，注：在估算积极用于比特币挖矿的电力比例时，我们假设 PUE 为 1.12，数据截至 2020 年 7 月 1 日

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到 2022 年年中，该行业将升级到 S19 级采矿设备。这个周期的完成可以使网络的哈希率达到 360 EH/s 左右。我们估计下一次基础设备升级可能要到 2022 年下半年，尽管在此期间矿工效率会逐渐提高。我们注意到，如果 BTC 价格持平或下跌，美元每 PH/s 的收入将继续下降，直到边际成本点。投资和哈希率增长的下一步可能会显着放缓 - 因此，我们的哈希率预测图可能会延迟，或者永远不会实现。

我们研究了台积电在挖矿芯片方面的进展，并将其与三星和英特尔进行了比较——尽管英特尔不生产用于挖矿的 ASIC 芯片。现有数据显示，不同半导体供应商之间的工艺技术存在巨大差异。我们注意到 ASIC 技术的下一个飞跃将是 5 纳米 (nm) 技术的发展。在这个节点上，比特大陆的主要供应商台积电领先于三星。尽管台积电在 7nm 和 5nm 节点上收到了大量订单，但其工艺几何形状看起来与英特尔的 10nm 节点相似。

我们相信三星也有更严格的工艺几何；因此，三星紧跟台积电。 ASIC 主要是逻辑芯片，因此与英特尔进行比较也是有道理的。随着半导体行业的发展，我们注意到功能几何的差异越来越大，因此即使是相同的标称工艺节点，不同的芯片制造商之间，也存在着性能等方面的显着差异。

图：英特尔与台积电制程技术对比

三星最近宣布，3nm工艺节点的商业量产计划可能会推迟到2022年，而5nm可能会成为2021年的生产支柱。我们认为3nm产能不足和早期可能出现的低良率将导致到 2022 年，5nm 工艺将成为 ASIC 开发和生产的中流砥柱。基于这些原因，我们认为 S19 级矿机将在未来 24 个月内占矿机出货量的大部分，尽管增量设计改进也可以提高能效，这将体现在该系列的新车型中。

图：一旦电力容量被利用，矿机升级周期完成，算力（下图）的增长速度将放缓，注：在估算比特币挖矿活跃用电量的比例时，我们假设PUE 1.12，数据截至 2020 年 7 月 1 日

如上图所示，假设网络算力适度提升，广泛部署S19级矿机，比特币网络的算力也可以达到360EH/s。电力效率的提高（每 TH/s 的瓦数减少）可能对这些预测产生积极影响，但一个关键问题是每 PH/s 或 MWh 赚取的 BTC 正在减少 - 每天 BTC 流量大致保持不变，只会随着额外的块和交易费用。因此，如果网络哈希率增加，单个矿工在总哈希率中的份额会减少，其在 BTC 流量中的份额也会减少。如果 BTC 的价格跟不上算力的增长，盈利能力就会下降，并且可能会在远低于我们预测的算力上建立新的平衡。

下图为各级别矿机每MWh获得的BTC数量：S19矿机每MWh获得的BTC数量大致相当于S9级别矿机的3倍。

图表：每兆瓦时赚取的 BTC 数量与网络哈希率的函数关系，截至 2020 年 7 月 4 日的数据。功耗数据包括1.12 PUE

下图显示了每 PH/s 的 BTC 如何随着网络哈希率和时间的变化而变化（并且预计在未来会发生变化）、减半前和减半后的区块奖励因素已被考虑在内。在这里你还可以看到 BTC 的收入正在下降。无论设备如何，从每 PH/s 来看，很明显 BTC 价格是哈希率随时间持续增长的关键因素。

图：每 PH/s 的每日 BTC，随时间变化，作为网络哈希率的函数，截至 2020 年 7 月 1 日的数据，自 2018 年 1 月 1 日以来的历史数据

开采的 BTC 以美元计的价值随着时间的推移而下降，使盈利能力越来越差，除非 BTC 价格增长到足以抵消这一点。如下图所示，每 PH/s 的每日收入是网络哈希率和 BTC 价格的函数。当前比特币网络哈希率目标值约为 124EH/s，当前 BTC 价格为 9220 美元，每日每 PH/s 收益约为 70 美元。如果网络哈希率增加到我们预计在 2021 年夏天达到的 260EH/s，那么 BTC 价格需要达到 19,500 美元左右，而每 PH/s 的每日收入需要保持在 70 美元不变。

如果届时 BTC 价格为 10,000 美元，那么每 PH/s 的每日收入将仅为 36 美元。下图中间的图表显示，一台节能的S19级矿机可以达到每天1PH/s，电费为4美分/kWh，现金费约为37美元，但电费为4美分/千瓦时。在千瓦时条件下，运行S9级矿机的成本为133美元。即使 BTC 价格达到 10,000 美元，S9 级矿机仍需要以低于 0.5 美分/kWh 的电费运行才能实现收支平衡。

图表：未来算力和BTC价格的几种不同场景下，不同电价下各矿工级别的每日收益和现金运营成本，注：在估算活跃BTC挖矿量时，我们假设PUE为1.12

实现潜在的哈希率需要大量的资本支出，这将是一个限制因素，尤其是如果 BTC 价格的上涨跟不上哈希率，那么行业内产生的现金至少会受到限制，只能进一步加大对外部资金的依赖。此外，这将对我们的算力预测产生负面影响：由于计划的不确定性和较低的投资回报预期，成本较高的矿工不得不退出运营，这也将限制外部资本的流入。

如果 BTC 价格保持不变怎么办？哈希率将在哪里停止增长？如果电价为 1 美分/kWh，S9 矿机可以继续运行，直到网络哈希率达到 180EH/s。当电价为 3 美分/kWh 时，S19 级矿机可以继续运行，直到算力达到 295EH/s。超过这一点，S19 级将需要更高的 BTC 价格或更低的电价来维持运营。但是，这些设备将无法以 295EH/s 的哈希率收回其资本成本。显然，BTC 的价格上涨是计入每个矿工的资金预算的。

图表：每日收入和每 PH/s 的现金运营成本与网络哈希率的函数关系，注：在估算 BTC 挖矿积极使用的电力比例时，我们假设 PUE 为 1. 12

在未来 12 个月内将哈希率提高到 260EH/s 所需的资本支出 (Capex) 总计 45 亿美元，如果哈希率在 2022 年年中升至 360EH/s，则将花费约 20 亿美元.

图：比特币算力和功耗，注：在估算活跃用于 BTC 挖矿的功率比例时，我们假设 PUE 为 1.12

如果 BTC 价格在两年内以每年 40%+ 的速度稳步上涨到 19,000 美元左右，那么即使以 5 美分/kWh 的电费成本，S19 级矿机仍然可以运行，但总资本整个行业的支出与其内部产生的现金流之间仍有 41 亿美元的资金缺口。

图表：比特币网络资本支出和内部产生的现金流，截至 2020 年 7 月 1 日的数据； Y轴为对数刻度

我们注意到有人担心我们的哈希率增长模型的前提是需要大量新矿工；我们也收到了一些关于我们预测的可行性的质疑。每周大约需要运送 60,000 台矿机，安装基础才能按照我们的哈希率预测增长。相比之下，根据该公司的数据，比特大陆在 2018 年上半年每周交付超过 95,000 台 S9 矿机。虽然 S19 级矿机的芯片数量/裸片尺寸不确定，但我们认为半导体/组装能力不会成为限制因素。

结论是，我们认为比特币网络哈希率将在 12 个月内达到 260EH/s，在 24 个月内达到 360EH/s。然而，这个预测的前提是，根据我们的模型，BTC 价格需要上涨，或年化升值 25-35%。我们不建模或预测 BTC 的未来价格，而仅描述可能的价格情景对哈希率增长、电力消耗以及采矿业的资本投资和盈利能力的影响。

超出此范围的变量可能会延迟或加速哈希率的增长。 BTC 的价格以及弥补资金缺口的外部资金的可用性是两个潜在的限制因素，将影响该行业能否将比特币挖矿能力提高到 360EH/s，然而，矿机所需的半导体芯片的能力或组装能力不会是限制因素。

投资者在评估挖矿项目时需要考虑我们的这些预测，并需要关注比特币的价格。在BitOoda，我们强烈支持对冲，并建议投资者采取积极的对冲策略来降低操作风险——我们经常说矿工知道他们在未来6、12和24个月的支出，但他们不知道他们能做什么开采了多少 BTC，这些 BTC 价值多少。对冲策略有助于降低运营风险并稳定现金流。请通过 info@bitooda.io 联系我们以查看我们的完整报告并获取研究方法、来源和有关本文中提供的信息的更多详细信息，或讨论我们可以合作的风险管理策略和交易机会。

比特币挖矿报告”比特币17年多少钱一个，报告全文有英文版。

BitOoda 是一家专注于数字资产的金融科技和金融服务公司，提供 BTC 和 ETH 衍生品，通过结构化衍生品和专有投资产品帮助企业开发、管理和执行风险管理策略。 BitOoda 提供金融工程、研究和咨询、中介经纪和风险管理服务。

这项研究的主要作者 Sam Doctor 是 BitOoda 的首席策略师。 Sam Doctor 的标志性研究报告包括项目评估和专注于盈利能力和风险因素的比特币挖矿研究分析。 Doctor 拥有 18 年的证券、策略和加密货币研究经验，此前曾在摩根大通纽约和亚洲办事处工作，最近担任加密货币研究公司 Fundstrat Global Advisors 的数据科学和定量研究负责人。博士拥有印度艾哈迈达巴德管理学院的 MBA 学位，之前毕业于印度孟买大学的电子和半导体工程专业。博士先生持有 FINRA 7、63、86 和 87 系列业务资格。

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