矿机芯片需求旺盛，有望成为中国封测行业新兴驱动力

比特币（BitCoin）的概念最初由中本聪在2009年提出，根据中本聪的思路设计发布的开源软件以及建构其上的P2P网络。九年前的2009年1月3日，比特币区块链网络中诞生出了“创世区块” (genesis block)，被称为“开天辟地的block #0”，0号区块。

九年后，比特币创始人中本聪最初在2008年白皮书中设下的2100万枚比特币供应总量，目前刚刚挖掉80%。1680多万枚比特币已被全球各地的比特币“矿工”挖出，进入市场流通。现在，全世界的算力都在进行最后的比拼，抢夺最后的20%即420万枚比特币。

比特币创世之初，“矿工”都用普通电脑的CPU挖矿，只需要下载软件就可以自动“解题”。但是，比特币在2017年内价格暴涨1300%，一度逼近20000美元，极大带动了人们的挖矿热情。随着比特币玩家大量涌入，全网算力不断增长，挖币的难度也大幅提升，数字加密货币驱动算力市场出现爆发式增长，比特币矿机芯片走过了从CPU到GPU再到ASIC专用芯片的进程。特别是在2016年凭借14/16nm的先进制程和更强的构架，算力也陆续迫近甚至超过了10TH/s的门槛。 

矿机芯片需求旺盛，有望成为中国封测行业新兴驱动力。挖矿热潮成就中国芯片设计黑马。世界三大矿机生产商比特大陆、嘉楠耘智和亿邦科技均诞生在国内。

比特大陆BM系列

2013年4月开始比特大陆筹备研发获得天使投资。10月公司成立11月第一枚55nm芯片BM1380正式发布，蚂蚁S1矿机量产销售。2013到2017年间比特大陆成功开发并量产了多款ASIC定制芯片和整机系统，拥有先进工艺28nm、16nm、12nm的集成电路全定制设计的量产经验——比特大陆的ASIC矿机芯片迭代了7次（从最早的BM1380、到最新的BM1680）；芯片制程从最开始的55nm，一路提升至最新的16nm；比特币挖矿运行速度从Antminer S1的180Gh/s，提升到最新的Antminer S9的13.5Th/s（提升幅度接近75倍）。其中最具代表性的是其运用在加密数字货币矿机中的BM芯片系列。每年比特大陆的矿机销量在数十万台以上，每台矿机要用上百颗ASIC芯片，例如其一台蚂蚁矿机S9就要使用189个ASIC芯片。

第五代芯片BM1387，是全球功耗最低、性能最高的运算加速芯片，量产规模达数十亿颗，单片每秒可完成800亿次的算法计算，量产规模达数十亿颗。采用台积电16nm工艺，借此比特大陆已经成为台积电前五的客户，16nm高端产品的最大用户之一。

最新BM1680芯片微架构支持FP32浮点预算，浮点峰值性能为2TFlops、峰值功耗为41W、平均功耗25W。具体定位为“面向深度学习的张量计算加速处理器”，适用于CNN / RNN / DNN 等人工神经网络的预测和训练。芯片由64 NPU构成，特殊设计的NPU调度引擎（Scheduling Engine）可以提供强大的数据吞吐能力，将数据输入到神经元核心（Neuron Processor Cores）。BM1680采用改进型脉动阵列结构。单芯片能够提供2TFlops单精度加速计算能力，片上32MB SRAM拥有高带宽，在片外有DDR4内存接口，单芯片可支持高达16GB DDR内存。

BM1680芯片架构图（摘自BM1680 DATASHEET文档）

嘉楠耘智KPU

从2013年到2017年，嘉楠耘智分别成功研发并量产了110nm、55nm、28nm、16nm芯片，应用在全球区块链基础设施层（节点计算方面）；不仅是全球最早研发区块链重复计算芯片的团队，还引领行业走进了ASIC时代。截至2016年12月底，嘉楠耘智累计售出基于28nm以及16nm 工艺芯片设备，占全球50%市场份额。截至2017年4月末，公司累计售出阿瓦隆系列矿机约为16万台，占据了全球比特币算力市场的22%。

2017年12月19日，嘉楠耘智已经预发布了全球最早的人工智能边缘计算芯片KPU。新发布的KPU芯片集成了人工神经网络和高性能处理器，将应用于自动驾驶、语音交互、智能家居物联网终端和图像识别，为未来社会生活提供全方位的人工智能应用服务。它的使云端的计算能力可在边缘完成，节约了带宽和能源，实现了运算本地化保护隐私，高难度的人工神经网络将不再是云计算的专利。嘉楠耘智的A741矿机中的ASIC芯片用量为88片。嘉楠耘智的A741矿集中的ASIC芯片用量为88片。

其代表矿机是阿瓦隆AvalonMiner741，采用阿瓦隆自研A321288颗，16nm工艺制程，算力7.3TH/s。此外，为了降低产品成本，阿瓦隆是少数在顶级产品中不配控制电路的厂商，并且基础门槛比较高，需要额外配置控制器或树莓派，且配合AUC3转换器和AUC3数据线才能工作。

亿邦科技DW系列

2016年亿邦科技发布翼比特 E9矿机，该矿机采用了最新自主研发的14nm DW1227芯片（96颗），算力可达6.3TH/S，能耗比140W/T。

2017年亿邦股份又发布了旗下比特币矿机新品，翼比特E9++和E10。据悉，E9++、E10采用了三星10nm工艺，独立自主研发的DW1228芯片，E10性能可达18TH/S。采用DW1228芯片的翼比特E10 算力均值可达18TH/S，能耗比90W/T（-10%～+15%）。低功耗、高算力，采用独立散热片，散热更好。

比特泉

比特泉自成立以来专注于SHA-256专用芯片及比特币矿机产品的研发、销售和算力部署工作。目前的专注方向，依旧是芯片技术，布控技术，板级设计技术等核心技术。烤猫制造的矿机可以说是业界的奇葩，一个只比U盘大一点的矿机可以做到300MH/S的算力，与一块中端显卡别无二致，但是功耗微不足道，如果直接插到电脑的USB上，那么每个USB矿机的电流是一定低于400mA。

（烤猫USB矿机）

但是，由于比特币的密码体系极为复杂，除了烤猫这样另类的挖矿机外，“挖”出一枚比特币所需要的耗电量就惊人，耗电由此成为挖掘比特币的最大成本。据统计，截至2017年底，全球比特币挖矿用电量需求上涨至20.5太瓦时的天量，这相当于全球总耗电量的0.13％，这个数字已经超过了159个国家的年度用电量。

虽说，国产比特币芯片撑起了矿机的一片天，但是我们不乏在各种数据中看出，制造工艺是比特币芯片能否取胜的一大关键。在这场挖矿淘金的热潮中，我们看见的却是一场半导体争夺战。