晶片競賽新戰場，比特幣礦機行業深度報告

礦機作為比特幣系統中的關鍵組成部分，通過消耗計算和電力資源爭奪記帳權，為該系統增加了「信任價值」；從投資角度而言，比特幣礦機可以視為比特幣價格的「看漲期權」，正是因為礦工對未來幣價持看漲態度，預期未來的挖礦收益會增加，從而加大了礦機的需求。

礦機銷量依賴於全網算力的增長，而算力又和幣價密切相關。

市場普遍認為目前正處於加密貨幣市場的熊市階段，擔心比特幣礦機需求慘澹。

不同於市場認為挖礦行業進入寒冬的看法，我們看到，挖礦仍是傳統資本介入區塊鏈最容易接受的模式，通過敏感性分析我們發現，若 2018 年的剩餘時間內以 BTC 未來價格 1 萬美元估算，則 2018 年將產生 4 萬 PH/s 的新增算力需求，同比去年增加 165%；若以 6000 美元估算，則新增算力約 3 萬 PH/s，同比增加 96%。

雖然相比去年下降，但如此的增速表明算力需求仍處於高速發展階段。

目前比特幣礦機行業市場集中度高，市場份額排名前兩家（比特大陸、嘉楠耘智）占超過 80%的市場份額，行業競爭格局屬於寡頭壟斷。

由於兩家龍頭企業在核心資源上（研發、資金、上下游關係、規模經濟效用）更勝其它企業一籌，因此我們認為，未來龍頭企業將持續穩固競爭優勢，市場維持寡頭壟斷格局。

從 CPU 到 ASIC，礦機提效降耗的必然歸宿

比特幣礦機，本質上是一個計算機，其核心部件是計算晶片。

具體來講，目前主流的比特幣礦機主要由如下幾個部分構成：包含計算晶片、散熱片的算力板，風扇，控制器電路板，鋁合金外殼，以及外臵的電源。

這裡面最核心的部件為計算晶片，礦機的計算性能和功耗大小由計算晶片決定，其成本占礦機總製造成本的 80%左右。

「單位算力功耗」是評價礦機性能的核心指標。

礦工在購買礦機時通常不會考慮單台價格，而是關注回本周期，其中的關鍵指標就是「單位算力功耗」。

在相同計算能力的情況之下，礦機的功耗越小，意味著礦機的性能越好，所謂「單位算力功耗」即為礦機的功耗/算力。

隨著全網算力的整體提升，挖礦成功的難度會越來越大，因此礦機需要不斷定期換代以維持原有收益，近幾年主流廠商通常每年升級一次產品系列，中間可能會根據市場情況發布更新版本對性能、功耗、價格進行微調。

在這個過程中，單個礦機的算力不斷得到提升，而核心指標「單位算力功耗」則不斷下降。

優化「單位算力功耗」，需要用專用型晶片代替通用型晶片。

比特幣礦機晶片的發展經歷了從 CPU、GPU、FPGA 到 ASIC 的四個過程。

在這個過程中，提供算力的晶片從通用型逐漸轉向了挖礦專用型。

所謂 ASIC 晶片（Application-Specific-Integrated-Circuit chip），

即指為專門目的而設計的集成電路。

ASIC 的特點是面向特定算法需求，在批量生產時與通用集成電路相比具有體積更小、功耗更低、可靠性提高、單位成本更低的特點。

比特幣挖礦屬於特定算法下的重複計算，因此應用 ASIC 方案會使得晶片性能得到大幅提升。

ASIC 礦機晶片的工藝製程先進，產品更迭速度快。

先進的晶片製程工藝可以提高集成電路的精密度，使得電子器件的特徵尺寸不斷縮小，從而晶片集成度不斷提高，功耗降低的同時晶片算力得到提高。

為了獲得最優的性能，ASIC 礦機晶片的設計、製造一直走在晶片行業的前沿。

目前市場上主流的 ASIC 礦機晶片從 110nm、55nm、28nm 一直升級到 16nm，未來半年內也將推出 7nm 製程的 ASIC 礦機晶片。

具體舉例，以下是世界第二大比特幣 ASIC 礦機供應商嘉楠耘智的產品、晶片更迭情況：

比特幣礦機：金融屬性凸顯，投資者眼中的「看漲期權」

縱覽「數字淘金」產業鏈

比特幣相關的價值鏈參與者如下所示：上游為礦機的設計、生產&測試封裝、銷售商；中游為挖礦的礦池和礦場；下游為比特幣交易所及錢包。

上游為比特幣挖礦提供礦機。

包含無晶圓廠商，如比特大陸、嘉楠耘智等，它們主要負責晶片設計、礦機組裝和銷售，而將礦機晶片的製造、測試、封裝交給代工廠；也包含相應負責製造、測試、封裝的代工廠，如台積電、日月光。

中游進行挖礦，確認網絡中的交易，同時系統增發的比特幣通過其流入市場。

由於全網算力的指數級上升，目前個體挖礦成功的機率幾近為零，因此出現了大大小小的礦場、礦池，通過聚集大量礦機的算力來競爭記帳權，增大挖礦成功的機率。

主要的參與者有比特大陸、Bitfury、BTC.com、Antpool、F2pool 等。

下游為比特幣的交易、使用和儲存服務商。

比特幣交易所可以提供法幣與比特幣、比特幣與其它加密貨幣之間的交易兌換，相關交易所為 Coinbase、Bitfinex、OKCoin、火幣等；比特幣的支付轉帳、存儲功能則可以通過比特幣錢包完成，主流錢包有 Blockchain、 BitPie 等。

上游代工廠：先進產能有限、話語權強

比特幣礦機供應商一般採用無晶圓廠模式。

即其只負責礦機晶片的設計，而將晶片的生產、測試、封裝交由第三方代工。

由於晶片製造過程需要巨額的資本支出，這樣的模式可以讓比特幣礦機供應商專注於產品核心——晶片的研發，同時獲得定價合理、流程先進的產能。

上游代工廠先進產能受限，新產能擴充慢。

由於比特幣 ASIC 礦機對性能要求很高，因而新產品需要應用最先進的製造、封裝工藝。

這就對相應代工廠提出了一定準入門檻，只有擁有先進位程工藝流水線、高質量封裝水準（產品集成度高、散熱效果好）的代工廠才能接下訂單。

而在晶片領域這樣的代工廠通常具有數量少、市場份額大的特點，以即將投入量產的 7nm 製程工藝流水線來看，全球相關市場被台積電一家獨霸。

另一方面，由於新技術處於初期量產階段，相應流水線的產能受限，而新產能的建設往往需要大量資金和時間投入，短期難以得到提升。

上游代工廠話語權強，只有訂單量大、價格高、預付款的客戶才能優先鎖定產能。

由於可選擇的代工廠為行業龍頭，同時產能有限，再加上同期競爭代工廠產能份額的還有各大手機晶片商（蘋果、高通、華為等等），因此礦機供應商對上游代工廠的話語權相對較弱。

只有訂單量大、價格高的才能成為代工廠的優先客戶，並且需要以預付的形式提前鎖定產能，這對礦機供應商的規模、資金流轉狀況都提出了門檻要求。

供給端看礦機：緊握定價權，價格隨挖礦收益同步調整

有限的產能+寡頭壟斷，使得比特幣礦機供應商對下游具有極強議價能力。

近年來比特幣價格不斷上升，拉動礦機新需求，上游礦機供應商在產能有限（受代工產能限制）、寡頭壟斷的情況下，對礦機有著絕對的定價權，自然礦機價格此時也是水漲船高，今年年初比特幣價格瘋漲的時候，螞蟻礦機 S9 在華強北市場一度賣出 34000 元的期貨單價。

那麼，礦機究竟如何定價呢？利用歷史價格數據我們做出如下分析：

當期礦機價格=固定回本周期×當期挖礦日收益。

通過將歷史的月度礦機價格和當月平均挖礦日收入（此處只為收入，而非收益，即不包含電力、租金等成本）作圖可知，當期挖礦日收入與當期礦機價格之間呈線性關係。

我們將其解讀為以下公式：P = D×(R - C)，其中 P 為礦機價格，D 為回本周期，R 為當期挖礦收入，C 為當期挖礦成本，R – C 即為當期挖礦收益。

即當期礦機價格與當期挖礦日收益呈正比關係。

龍頭優勢穩固，行業將維持寡頭壟斷格局

ASIC 礦機晶片設計進入門檻高

比特幣礦機供應商主流採用無晶圓廠模式，自身的競爭優勢主要體現在ASIC 礦機晶片的設計上，而 ASIC 晶片設計屬於高科技行業，需要企業能夠及時根據市場推出性能更佳的世代產品，因而對企業的研發能力、資金投入等方面都提出比較高的准入門檻，企業需要擁有以下資源才能在該行業中立身不敗：

強大的研發能力。

針對下游挖礦業全網算力不斷增長的情況，上游 ASIC 礦機晶片設計商需要有能力適應產品快速更迭市場。

只有以行業領先的速度，不斷地推出更高性價比的產品，才能占得同類新產品市場的先機，獲得相應的溢價和更多的客戶青睞。

同時，快速、有效的研發能力也能減少企業在研發中失敗的次數，從而減少不必要的研發費用。

而這一切都需要晶片設計商擁有強大的研發團隊、多年的研發經驗和積累的研發數據。

雄厚的資本保障。

晶片設計具有前期投入大、周期長的特點，因而需要企業前期投入大量的研發經費，並有能力承受因此帶來的潛在虧損。

這對企業的流動資產和現金流提出了一定門檻要求。

與上游優質代工廠之間的良好合作關係。

只有最高效的 ASIC 礦機才能獲得市場的青睞，而在代工廠的生產工藝中，礦機晶片所採用的製程工藝對其性能影響極其關鍵。

鑒於高端製程工藝流水線產能有限，唯有企業的訂單優先被代工廠執行，才能保證企業的最新產品及時進入市場，占據先機。

因而需要企業與優質代工廠之間保持良好的合作關係，而這一資源通常是潛在進入者不具備的。

規模經濟效應。

通常來說，晶片的硬體成本=（晶片成本+測試成本+封裝成本+掩膜成本）/最終成品率。

高效的 ASIC 晶片需要應用最先進的製程工藝，而最新的製程工藝問世之初，掩膜成本的耗費頗為不菲，多達十億美金（成熟的製程工藝可能只有幾百萬美金）。

只有企業形成規模經濟效應後，才能將掩膜成本分攤，使得單位成本下降，形成產品的成本優勢。

市場集中度高，比特幣礦機市場未來將維持寡頭壟斷

全球比特幣礦機市場呈現寡頭壟斷格局。

以比特幣 ASIC 礦機為例，比特大陸、嘉楠耘智合計占據超過 80%的市場份額。

以 2017 年礦機交付量來看，比特大陸一家獨占近 70%，嘉楠耘智占 20%左右。

快速強大的研發能力、雄厚的資本保障、與上游代工廠的良好關係、規模經濟效應，這些無一不是行業龍頭所牢牢把握的獨有資源。

與此相應的，它們享有著頭部的市場份額和絕對的產品定價權。

比特大陸創立於 2013 年，是全球最大的比特幣礦機供應商，其設計的比特幣礦機算力占據全網算力的 70%。

目前比特大陸的螞蟻礦機 S9 系列採用 16nm 製程的 ASIC 晶片，算力達到 14TH/s，單位功耗低至 94W/THs，憑藉其性價比、穩定的工作狀態、良好的售後服務而近乎壟斷了市場。

比特大陸也向產業鏈下游延伸，目前控制了三個礦池進行比特幣挖礦，Antpool、BTC.com、ConnectBTC，這三個礦池的算力合計達到全球算力的近 40%。

與此同時，比特大陸也對外出售針對萊特幣、以太幣、門羅幣等其它加密貨幣的 ASIC 礦機，並逐步轉型向雲基礎設施、AI 計算領域靠攏。

值得一提的是，市場在認可其產品的同時，也對其壟斷算力資源、大幅變動產品價格的行為提出了質疑。

嘉楠耘智目前是全球第二大比特幣礦機供應商，占據 20%的市場份額。

公司創始人張楠賡在 2013 年初研發出了第一台 FPGA 礦機，開啟了 FPGA 挖礦的新紀元，之後其率領的研發團隊深耕比特幣 ASIC 礦機產品——阿瓦隆系列。

該系列產品具有高效低耗、高熱密度、故障率低的特點，主打產品 Avalon 841 採用 16nm 製程的 ASIC 晶片，算力達到13TH/s，單位功耗低至 99W/THs。

公司將於 2018 年下半年領先市場，推出基於 7nm工藝的比特幣 ASIC 礦機。

除了積極布局區塊鏈行業之外，公司正在開發人工智慧 AI 晶片，用於語音識別、基因檢測和無人駕駛等領域。

億邦通信為一家通信相關企業，在數據通信、光纖傳輸通信、軟體開發、ASIC 設計等領域具有較強的技術實力和市場競爭力。

公司旗下擁有翼比特系列礦機，主流產品 E9.3 採用其自主研發的 10nm 晶片，算力達到 16TH/s，單位功耗 110W/THs。

Pangolin Miner 的神馬礦機 M3X 是一款採用 28nm 晶片的 ASIC 礦機，算力可達 13TH/s，單位功耗為 162W/THs。

該產品主打性價比，通過低價打入市場，以相對大廠而言較短的回本周期獲得部分用戶青睞。

Halong Mining 是一家 ASIC 晶片製造公司，由國外比特幣開發者成立，公司意圖為市場提供比特大陸礦機以外的優質選擇，打破原有的壟斷格局。

目前該公司產品線只有一種機器：DragonMint T1，算力達到 16TH/s，單位功耗低至 90W/THs，產能限制是該產品遇到的主要問題，目前該產品已處於售罄狀態。

未來公司除了售出礦機之外，也將單獨發售挖礦晶片。

芯動科技是一家國內 IP/IC 設計公司，在國內和北美均擁有設計團隊，通過先進的產品和服務，芯動科技 IP 已經幫助許多一線公司實現了 SOC 的快速成功。

目前，公司最新的比特幣礦機產品 INNOSILICON T2 採用 10nm 的 ASIC 晶片，擁有 17.2TH/s 的強大算力，單位功耗為 91W/THs。

但與此同時，該礦機的定價高達 1500 美元，相對其它礦機而言，靜態回本周期較長。

比特幣礦機行業未來競爭格局不變，兩家龍頭企業在核心資源上更勝其它企業一籌。

通過產品對比，我們可以發現，市場龍頭比特大陸、嘉楠耘智在產品的兩大核心參數（「單位算力功耗」、「單位算力價格」）上褒有優勢，每年更迭不斷的新產品同樣證明了這兩家公司研發能力的可持續性；相比而言，其它的礦機供應商或存在規模效應不足、產品定價過高、系列開發能力不足的問題。

編輯：芯智訊-林子

來源：本文節選自國盛證券研究所研報《晶片競賽新戰場，共識締造新載體——比特幣礦機行業深度報告》