比特幣礦業三體問題：十年野蠻生長的礦業黑暗森林法則是什麼？​

撰文：Leo Zhang，Anicca Research 創始人；Anicca Research 是一家專註於算力及衍生產品的研究機構。

作者授權鏈聞發表該文章的中文版本。
編譯：小毛哥

越透明的東西越神秘，宇宙本身是透明的，只要目力能及，你想看多遠就看多遠，但越看越神秘。

——劉慈欣 《三體》

比特幣挖礦呈現出一個將硬體和軟體、能源和金融市場等多因素結合的局面。看不見的規則影響礦業的各個方面。每個礦工進行挖礦的效益取決於各種不同的外部因素，這些因素大多難以量化，幾乎無法概述和預測。

從宏觀的角度來看，我們可以確定推動整個加密礦業發展的三個內部主要因素包括：供應機制、氣候周期和硬體迭代，每個因素都會對礦工利潤計算公式中不同的部分產生影響：

挖礦利潤

= 挖空收入 - 挖礦費用

=（區塊獎勵+手續費）* 比特幣價格 * 礦工的算力 / 全網算力 -（電費 + 硬體折舊）

• 代幣供應機制影響 區塊獎勵 （收入） ；
• 氣候周期間接影響 行業平均電費 （運營費用） ；
• 硬體迭代影響 礦工算力、功效比以及硬體折舊 （資本支出） 。

當 2012 年比特幣首次減半時，大多數人都使用家用電腦以及 GPU 進行挖礦，全網算力分散在世界各地，此時市場的主導力量也僅為比特幣區塊獎勵減半的驅動。隨著挖礦產出比減少，全網算力驟跌，並暫時轉向利潤更高的萊特幣。到 2016 年第二次減半時， 商業化的 ASIC 礦機 及工業化的加密礦場已開始陸續投入使用。

在今年五月比特幣第三次減半之前，加密市場的分析師就潛在的結果進行激辯。部分分析師臆測，由於供求關係的影響，比特幣價格將翻倍。也有分析師推測，全網算力將降低 20-30％ 。同時，由於此次減半發生的時間、氣候周期向豐水期的過渡、以及礦機晶元從 16 nm 向 8 及 7 nm 升級 三個因素重合發生，這三方面的因素在此次減半中相互作用，共同對挖礦收益產生影響。

代幣供應機制

比特幣是 算力 的產物，挖礦行業存在的基礎在於能持續激勵礦工投資硬體，消耗能源以鞏固比特幣網路對交易結算的保證能力。在缺乏活躍的區塊空間市場的情況下， 區塊獎勵 是礦工的主要收入來源。多年來，由於比特幣價格的上漲，挖礦收入也顯著增長，這反過來又將礦業塑造成為一個 價值數十億美元的產業 。

與大多數有形的商品不同，比特幣的合約明確規定了四年一次的減半時間表。每天新的比特幣代幣供應中有不同比例的比特幣重新流入比特幣經濟網路的其餘部分。由於礦工是比特幣生態中 唯一的自然供應方 ，也是最大、最穩定的賣家群體，因此挖礦的利潤率是決定比特幣供給端的關鍵因素。

2020 年 6 月至 12 月預估回報，基於每區塊 6.25 BTC 和 1-5 月的價格，來源：blockchain.info

顯而易見的是，比特幣區塊獎勵減半會直接使得礦工的產出比下降。一些老一代機器可能因為功率降低而無法開機。在這些時期， 礦機的買賣 和整合 往往會發生，擁有便宜電力資源的礦工將以低廉的價格批量購買部分老一代的礦機，同時 礦機的二級市場 將變得更加活躍。

礦機是比特幣物理形式的 雙變數看漲期權 。礦機定價的複雜性和運輸的困難性使得二手礦機市場很不透明，具體表現在流動性差，並且高度依賴行業內人員。但是，糟糕的價格發現有時給一些礦工帶來了巨大的套利機會。例如，在 2018 年末，比特幣價格急劇下跌至 3,000 美元的水平，較大比例的算力顯著下跌，引發眾多探討「 比特幣挖礦死亡螺旋 」的頭條新聞。一些礦工乘此機會找到大量低價售賣的螞蟻礦機 S9。之後的短短四個月內，比特幣價格就進入了瘋狂的牛市。這些買家不僅從他們挖出的比特幣中獲利可觀，而且這些礦機轉售價格也提高了 3 倍。這表明，即使是無法開機的礦機硬體仍然 具有期權的性質和價值 。

來源：Jinping Gou

礦機的買賣和整合活動改變了 挖礦硬體市場 的結構。硬體市場結構可以告訴我們整個挖礦活動消耗多少能源。雖然很多人用較為簡單的方式嘗試計算礦工「 關機價格 」，但每個礦工的進入時間、資金數量、成本基礎和風險承受能力都不同。因此，整個行業內的成本基礎實際上是個很寬的範圍，賣出比特幣的行為在各種價格水平上都會發生。

為了評估比特幣網路中礦工賣出比特幣的壓力，我們需要了解礦機的構成要素。由於行業中沒有任何一方可以掌握礦機市場的整個買賣信息及其電力成本，因此收集這些數據是非常具有挑戰性的。 Blockware 團隊 最近通過分類不同礦機類型以及電費等因素來實現這一研究。在 三月份發布的報告中，該團隊預計部分網路的構成要素下圖所示：

來源：讀懂比特幣減半中礦工行為博弈過程

今年比特幣減半後，比特幣全網算力從三月份的約 109 EH/s 下降至 約 94 EH/s 。假設所有關機的硬體設備都是螞蟻礦機 S9，我們可以更新上文的構成要素圖表： （新增每日運營費用及每日折舊信息）

*螞蟻礦機 S9i 規格（13.5TH/s，1,310W，單價 21 美元），螞蟻礦機 S17 + 規格（70TH/s，2,800W，單價 1,232 美元）；**S9i 平均年限 18 個月以上，S17 + 平均年限 36 個月以上

基於以上數據，我們可以計算出各種價格水平下大致的 每日礦工賣出比特幣 占日產出比特幣的比例，以及每日礦工賣出比特幣佔全球日交易量的比例：

由於全球交易量隨價格變動而變化較大，因此價格區間相對狹窄。*每區塊 6.25 BTC。不包括交易費用。**全球交易量 11.4 億美元，來源：Bitwise

請注意，此分析的數據僅用於說明結論。以上的數據基於非常粗糙的假設：所有老舊礦機都由螞蟻礦機 S9 為代表、新一代礦機由 螞蟻礦機 S17 為代表。無須多言的是，礦工從多個製造商購買機器，而不同製造商的同一代礦機也具有不同的規格。實際上，市場的組成因素差異要大得多。同時，此分析是基於靜態的時間點，礦機硬體的構成要素組成非常不穩定，隨著減半後市場尋求新的平衡，礦機正在積極地換手中。即將到來的豐水期也對大多數礦工的電力成本產生了巨大影響。另外，隨著越來越多的礦工使用諸如抵押貸款、期貨、甚至是算力市場等 金融工具 ，比特幣網路的 礦工賣出壓力 將得到部分緩解或延遲。

通過觀察挖礦產業的構成要素隨時間的變化，可以得出的一個結論是：算力的產生是「 不對等的 」，換句話說，因為組成要素的不斷變化，每個單位的比特幣算力都是獨一無二的。

氣候周期

氣候周期是讓挖礦行業在地理上多呈現集中布局的原因之一。多年來，比特幣挖礦無意中得益於 中國西南地區 對水電大規模、甚至過度的投資。剩餘的廉價電力、巨大的發電能力、廉價的勞動力成本以及與礦機製造商的較近距離，使中國的西南地區成為比特幣挖礦的理想場所。據估計，全球 超過 65％的算力 集中在以下省份。

大約 五月至十月 是中國西南部的豐水期，這也是加密礦業的「節日」，大量的剩餘水電供應大大減少了礦工的運營費用。對於中小型礦工來說，豐水期可將 成本降低多達 40％ 。對於擁有專用設施的大型礦工來說，豐水期的電費甚至可以忽略不計。到了豐水期，內蒙古、新疆等省份超過 80％的礦工將成群遷徙到 四川、雲南及貴州 以進行豐水期挖礦，這些礦工可能在 11 月枯水期到來後搬回或出售礦機。

比特幣採礦地圖，來源：劍橋新興金融中心

蓬勃發展的加密礦業為當地的發電廠業務帶來了利好，許多人建造或者將其設施改造成 算力中心 ，以進行礦機託管業務。

來源：微信群

逐漸地，加密礦業圍繞著這些氣候模式進行結構調整。就像某種古代的儀式，每年在豐水期來臨之前，挖礦行業都會在四川省會成都市舉行大規模加密礦業峰會。我們還會看到的現象包括：部分設施 僅在豐水期期間 向外部客戶開放；礦機製造商在產品運輸前就計劃好新產品的發布；礦工競相購買最新、最好的礦機。

豐水期比特幣算力的增長：

來源：coinmetrics.io

今年年初，由於宏觀經濟的不確定，投資者和礦工恢復了更加謹慎的投資方式。由於新冠疫情對供應鏈造成衝擊，新型礦機也曾暫停生產。比特幣減半後，更多的礦機關機，使得礦機託管 供應大於需求 。四川和雲南等地區許多工廠很難找到客戶，這一情況也繼續降低幣價，與去年的電費 0.24-0.26 元 / 千瓦時的成本相比，年初預計的平均成本可低至 0.10-0.20 元 / 千瓦時 。

更低的電力成本將部分抵消比特幣區塊獎勵減半的影響，許多礦場必須與發電廠簽訂合同，承諾使用電力的最低限度。為了吸引業務，一些公司提供「 聯合挖礦 」的計劃，礦工每月支付最少的費用，把部分自己的挖礦收益分配給託管服務商，有效地將部分市場風險 轉移給託管商 。

但是類似上述的舉措並不意味著絕對可以保證降低運營成本。雖然水電設施在豐水期較便宜，但這些礦場通常位於較偏遠的地區，電源供應和互聯網連接可能不穩定，有時甚至有山洪爆發造成損失的風險。

另一個風險是地方政府的 政策風險 。在 2018 年之前，大多數當地官員都不知道什麼是挖礦，加密礦業設施通常以大數據或雲計算項目數據中心為名上報政府。在 2018 年 ，中國的互金整治辦將加密貨幣挖礦認定為「偽創新」，理由是加密挖礦極其浪費資源，監管層要求各地積極引導轄內企業有序退出挖礦業務，部分礦場的確在該壓力下關閉業務。但是在 2019 年下半年，國家發改委將「淘汰產業」中 「虛擬貨幣挖礦」刪除 。值得注意的是，國家發改委負責監督能源行業。豐水期大量浪費的水電資源是一個長期存在的問題，官員們或許開始意識到，比特幣挖礦是一種將多餘的本地資源轉換為全球數字商品的有效方法。

幾個月前，四川公布首批「水電消納示範企業」公布，含多個比特幣挖礦公司。壞消息是，儘管有更多的加密礦業設施開始運營，但今年的降雨量卻沒有預期得大。在撰寫

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