比特幣是如何產生的？

比特幣在點對點網絡基於區塊鏈技術完成解碼運算後獎勵給運算者的禮物，全網每10分鐘產生一個區塊，解碼獲得該區塊，包含12.5個比特幣。

這個過程被稱為挖礦。

一，挖礦原理

最初的時候，我們用電腦CPU就可以挖到比特幣，比特幣的創始人中本聰就是用他的電腦CPU挖出了世界上第一個創世區塊。

然而，CPU挖礦的時代已經過去了，現在比特幣需要通過ASIC和大規模集群挖礦才能產生了。

回顧挖礦的歷史，比特幣的挖礦基本經歷了下面的這五個時代「

（1）CPU挖礦

（2）GPU挖礦

（3）FPGA挖礦

（4）ASIC挖礦

（5）大規模集群挖礦

晶片的更新換代帶來的挖礦速度的革新：

CPU（20MHash/s）——GPU（400MHash/s）——FPGA（25GHash/s）——ASIC（3.5THash/s）——大規模集群挖礦（3.5THash/s*X）

挖礦速度，專業的說法叫算力，就是計算機每秒產生hash碰撞的能力。

也就是說，我們手裡的礦機每秒能做多少次hash碰撞，就是算力。

算力就是挖比特幣的能力，算力越高，挖得比特幣越多，回報越高。

在比特幣的世界裡，大約每10分鐘會記錄一個數據區塊。

所有的挖礦計算機都在嘗試打包這個數據塊提交，而最終成功生成這個數據塊的人，就可以得到一筆比特幣報酬。

最初，大約每10分鐘就可以產生50個比特幣的報酬，但是該報酬每4年減半，現在每10分鐘比特幣網絡就只能產生12.5個比特幣了。

而要成功生成數據塊，就需要礦工找到那個有效的哈希值，要得到正確的哈希值，沒有任何的捷徑可以走，只能靠猜，才的過程就是計算機隨機hash碰撞的過程，猜中了，你就得到了比特幣。

二，挖礦方法

挖礦晶片經歷了CPU挖礦到GPU挖礦到FPGA挖礦，如今走入了ASIC挖礦時代，然而挖礦的方式也經歷了從一兩台看礦機挖礦到小礦機作坊，再到如今走入了大規模礦場挖礦的時代。

（1）挖礦方式：從一台礦機到大規模礦場

如果你開始嘗試挖礦，你需要準備一台礦機，一台能聯網的電腦，一個AUC，一個樹莓派，電源及各種連接線等。

各種設備的連結順序為網線>樹莓派>MicroUSB線>AUC>4PIN連接線>礦機和電源。

各種設備的功能如下：

礦機

樹莓派（控制器），挖礦只需要做簡單高效的數值計算，礦機運作的程序就寫在小巧的樹莓派里。

每個樹莓派約可以控制約60台礦機。

AUC，轉換器，而每個AUC也可以串聯多台礦機。

電源，通電。

把所有這些設備連接好，接通電源，修改樹莓派IP網段和路由器IP網段一致，並設置礦工，然後連接礦池就可以開始挖礦啦！

如果需要部署多台礦機，則還需要變壓器等設備。

（2）.礦池

除了上面的裝備，你還需要一個必備的工具——礦池。

礦池的作用是集合大量礦機算力，增大你得到比特幣的幾率，同時將你未來能得到的比特幣收益提前平均分配到你的帳戶里。

簡單的解釋如下：現在比特幣全網每10分鐘產生一個區塊，這個區塊包含25個比特幣。

假設全球有1W人參與挖礦，那麼在這10分鐘內，只有1個幸運兒拿走了這25個比特幣，其它人則顆粒無收。

而礦池的原理是大家組隊開採，並按約定的分配方式分配，使得礦工的比特幣收益趨於穩定，減少礦工的風險。

在此以最常用的PPS分配方式為例，假設你的算力是10T,而整個礦池的算力是100T，你的算力占礦池算力的1/10，假設礦池一天能產生10個比特幣，那你每天就能拿到1個比特幣。

(3).雲算力

在現實情況下，挖礦礦機常常供不應求，同時，礦機發貨需要很長的等待期。

礦機安裝、調試、維護等流程非常複雜，需要耗費大量的精力，礦工們還要忍受礦機的噪音和熱量。

對礦工來說，最大的成本還不是這些，是挖礦所消耗的高昂的電費，中小礦工的盈利空間越來越小甚至為負。

而雲算力服務可以很好地解決中小礦工和一般用戶參與挖礦門檻高賺錢難的痛點。

現在比特幣挖礦已經進入了大規模集群挖礦的時代了，一些商家在電費低廉的地區（如雲南四川內蒙等地）大規模建設礦場，他們擁有更低的機器價格和低廉的電費，還可以通過機房結構的設計和當地的地理及氣溫優勢來實現良好的散熱通風，降低機器消耗的能量。

而雲算力服務平台打通礦場、礦池等基礎資源，通過算力租賃的形式在網上向用戶遠程出租算力。

雲算力租賃服務解放了礦工的時間和精力，省去了礦工買礦機、等待礦機、安裝礦機、維護礦機、忍受噪音等一系列操作，讓用戶通過網絡購買算力即可找到挖礦的快感，輕鬆獲得挖礦帶來的收益。

三、挖礦收益與風險

挖礦收益可以通過以下公式來計算:

挖礦收益=產生的比特幣*幣價-礦機成本-電費-維護費及人工成本-礦場折舊費等

回本時間（單位：天）= 礦機價格（包括礦機電源和場地費用）÷每天收益（礦機挖出的比特幣數量×比特幣價格 - 礦機電費）

這條公式當中，比特幣數量和比特幣價格是個變數，比特幣數量有一個周期就是難度調整時間，大概13天左右隨著這段時間全網算力上升多少比例而相應上漲。

而比特幣價格波動又很大，每天、每周、每年漲跌幾百幾千都屬於常態。

一條公式中，有兩個未知數，這條公式就無法有一個準確的答案，這就是為什麼沒有人能夠算出比特幣挖礦回本時間的原因。

如果你只是一個小礦工，一般情況只要扣除礦機成本和電費即可。

大家也可以去BTC123或者比特范等網站，通過挖礦收益計算器計算回本周期和挖礦收益。

如果你購買了雲算力平台的產品：

收益=算力收益-算力成本。

有收益就會有風險，挖礦風險如下：

1.比特幣產量減半。

16年7月，比特幣網絡將面臨比特幣減半，即每10分鐘，每個區塊只包含12.5個比特幣，意味著相同算力挖出的比特幣也會相應減少。

但另一方面，幣價也有上升可能。

2.比特幣幣價和計算難度不穩定，導致用戶收益也不穩定。

3.斷電、機器維護等風險。

四、什麼是比特幣礦機

（1）比特幣礦機的心臟-ASIC晶片設計

首先晶片設計者將經過前端和後端設計完成晶片的最終圖紙。

晶片的圖紙，如今不是用手工完成的了，因為如果把一個晶片的最小設計單元當作樂高積木的化，一個晶片的大小估計就是一個小鎮那麼大了，所以需要用軟體來實現晶片的功能，實現這個功能模型的任務，這就是前端。

前端得到的是計算機輔助設計的文件，這個文件在設計的邏輯要求上滿足實現真正晶片設計的要求，後端的工程師就根據這個文件的輸入，按照晶片廠家生產線的要求，再次利用計算機輔助設計軟體，將其更深的轉譯為晶片掩膜的物理結構。

往往前端後端的設計都是分開由不同的工程師完成的，一是因為專業性，二也是因為設計方案的保密性，需要前後端設計組合起來才能完成晶片生產。

（2）流片

設計好的晶片方案交給晶圓廠流片（tape out）

七八十年代的時候，集成電路的數據是寫在磁帶上的，也就是tape，那時的設計人員把最後一天，把一堆磁帶抱到晶圓廠里去生產的那個過程叫tape out，現在是用ftp最後設計提交晶圓廠，但叫法還是保留下來了，提交晶圓廠後就開始做mask，然後做wafer。

晶圓廠將單晶矽錠（整體基本呈圓柱形，重約100千克，矽純度99.9999％）切割出的晶圓經過拋光後變得幾乎完美無瑕，表面甚至可以當鏡子。

橫向切割成圓形的單個矽片，也就是我們常說的晶圓(Wafer)。

晶片的一次性工程費中最主要的投入，也是最暗昂貴的部分就是用於晶片生產過程中使用的光罩（mask）

很多層光罩經由數十次在晶圓片上的反覆曝光和腐蝕形成了晶片所需的微小結構，整個晶圓片大小的光罩（full mask）加工費是極貴的。

測試晶片通過多工程晶圓片（MPW）工藝來降低成本，就是每個參與MPW的晶片設計者，只占用整個晶圓片的很小一部分面積，來共同分擔整個光罩的一次性工程投入（NRE）。

MPW後晶片樣品經過測試達到設計要求，就可以投產全掩膜（full mask），進行批量化的晶片生產。

（3）電路板焊接

晶片從晶圓片到焊接到電路板上，還需要經過封裝和檢測，才能批量化生產。

電路板（PCB板）是支持晶片與外圍電子零件的物理基板，用腐蝕的方式將預先製備的覆銅板蝕刻出需要的導線，並經過打孔和多層粘合，形成複雜的電路設計。

從晶片的設計規範制定，外圍電路的預估，可以指導一款礦機晶片的設計，後面電路的設計與樣片測試，在加上電源模塊，散熱風扇等可以得到礦機樣機。

（4）生產發貨

礦機經過設計達到成本，性能，可生產和可維護的預期後，就進入了生產準備階段，生產線開始調試生產工藝細節，物料採購開始為批量生產進行備料，最後開始的，就是礦機的批量化生產和測試。

（5）新手如何挑選比特幣礦機

許多新手在挑選比特幣礦機時存在兩個誤區：

1、總是想要算力大的礦機，覺得礦機算力越大越好，越不容易被淘汰；

2、總是想知道自己想買的礦機一天能挖出多少比特幣，而不知如何計算。

（6）對於第一個問題，需要糾正一個誤區：不是算力越大的機子就一定好

比特幣礦機都是基於ASIC晶片做的機子，就是讓挖礦程序在ASIC晶片上跑，目前市場上流行的礦機的晶片有110nm晶片、有55nm晶片、有28nm晶片，由這些做出來的礦機大大小小，算力從幾G到幾千G不等，而算力的大小無非就是購買的機子包含了多少ASIC晶片，有錢的多買一點，每天產出的比特幣就多一點，投入的錢也要多一點，而比特幣礦機的淘汰基本不取決他的算力。

也許有人會說目前1G算力一天可以挖5元，要是比特幣全網難度增加100倍，那一台1G的礦機一天只能挖5分錢，這樣的礦機就會被淘汰，沒人願意再費精力去維護這樣的礦機.

上面這種情況確實是比特幣礦機淘汰的一種方式，但目前的礦機算力一般要比1G大的多，而難度增長的速度也要比100倍小得多。

比特幣礦機另一種主要的淘汰原因是產出趕不上電費，無論你有多大的算力，當你1000G算力的每天挖出的比特幣不夠支付這台1000G礦機的電費時，這台礦機就失去了存在的意義，這才是比特幣礦機淘汰的真正原因，那怎麼計算這個電力平衡點呢，我們還是回到每G算力來計算，目前100nm晶片的比特幣礦機的功耗，一般在10W/G左右，目前1G算力24小時產生約值5元人民幣，大家可以計算一下離電費平衡點還很遠，電費約0.15元占每日產生的5元的3%（注意：此平衡點不僅受制於比特幣全網難度，更取決於比特幣的幣值）

世界範圍內量產比特幣礦機晶片有GlobalFoundries、台積電、三星等，國內比特幣礦機晶片幾乎都產自台積電，現在主流比特幣礦機已經都採用28nm製程的ASIC晶片，礦機晶片從110nm到55nm，再到28nm每次製程提升都會帶來礦機性能的大幅提高，而到了28nm之後已經接近目前晶片行業的製程技術極限，再提升空間已經縮小很多。

20nm相對於28nm的提升不大，而礦機晶片廠家如果想新研發20nm必須再次投入巨資，這應該是廠家不願意的，現在台積電又推遲量產16nm晶片以及現在比特幣行業的低迷，比特幣礦機晶片的升級換代速度必將減慢，今年比特幣礦機晶片看來是無望進入16nm時代了。

在相同製程下晶片設計的好壞也會導致晶片性能相差不少，但製程的提升，也就是晶片nm數的縮小，帶來晶片性能提升是最本質和最有效的。

（2）對於第二個問題，怎麼知道我的礦機一天能挖多少比特幣呢？

比特幣全網目前每天產出約4000個比特幣，你的礦機一天能挖多少比特幣就取決於你的算力占全網算力的百分比，比如現在全網算力是5P(5000T=5000000G),你有1P的算力，那麼你的礦機一天就可以挖出4000個幣的5分之1，即800個比特幣。

程序已經把所有複雜內容計算後得到一個很簡單的表示：0.0008B=5.57元/G*天，就是表示1G算力1天24小時不間斷開機，各項運行指標完美的情況下可以挖到0.008個比特幣，再根據前面比特中國的實時幣值相乘後就得到相應的1G算力一天可以挖出多少錢了。