Почему майнинг Bitcoin больше не может игнорировать закон Мура

За последние два года индустрия майнинга Bitcoin претерпела колоссальные изменения. Технологическая гонка вооружений, начатая производителями ASIC, быстро положила конец майнингу на GPU и FPGA (программируемая пользователем вентильная матрица), но, как и в случае с гонкой вооружений времен Холодной войны, дополнительные инвестиции могут оказаться несостоятельными в долгосрочной перспективе из-за ограничений рентабельности инвестиций.

В настоящее время майнеры упираются в стену. Технологии — это первая проблема. Большинство майнеров уже используют новейшие узлы, а именно 28 нм и 20 нм процессоры, предлагаемые TSMC и GlobalFoundries, в то время как первые 14 нм/16 нм FinFET ASIC ожидаются в следующем году. Однако прогресс замедляется из-за ряда технических ограничений, преследующих всех производителей чипов.

Вторая проблема касается экономики. Она более приземленная, но тесно связана с проектированием и производством чипов. Более крупные чипы, произведенные по относительно незрелым процессам, как правило, дороже в производстве и разработке. Они обычно также сталкиваются с проблемами выхода годных и утечки.

Не игнорируй закон Мура

Первую техническую проблему можно описать как тепловой барьер. Простое добавление большего количества транзисторов и создание массивных чипов с миллиардами транзисторов обеспечивает большую производительность, но охлаждение этих чипов становится хлопотным и непрактичным. В то же время эффективность становится еще большей проблемой.

Как новая область проектирования ИС, ASIC для майнинга Bitcoin претерпели быструю эволюцию за последние два года. Однако они не могут KEEP развиваться и совершенствоваться с текущей скоростью. Ряд технических ограничений и закон Мура просто не могут быть преодолены даже ведущими мировыми разработчиками и производителями микросхем.

Те же проблемы актуальны для многомиллиардных производителей микросхем, таких как Intel, Qualcomm, Nvidia, AMD и различных партнеров ARM, таких как Samsung, MediaTek и Apple.

Закон Мура гласит, чтоколичество транзисторов удваивается примерно каждые два года. Производительность соответственно масштабируется, но это не означает, что производительность увеличивается линейно, поскольку разработчики микросхем могут оптимизировать микроархитектуру, не добавляя больше транзисторов, тем самым получая большую производительность при том же количестве транзисторов и площади микросхемы.

ASIC отличаются от процессоров общего назначения, и на их разработку и оптимизацию тратится гораздо меньше денег. По мере взросления оптимизация становится сложнее. Это означает, что проектирование ASIC неизбежно замедлится.

Поскольку большинство ASIC уже используют передовые производственные узлы, а практические проекты имеют свои ограничения, больше ресурсов придется направить на оптимизацию, настройку производительности на ватт и самые современные Технологии охлаждения. Такой подход требует больших затрат и разработок, чем переход на новый производственный процесс, и обычно не обеспечивает такого же повышения производительности или эффективности.

Разработчики ASIC склонны KEEP большую часть информации от любопытных глаз. Производители ASIC раскрывают некоторые основные характеристики, такие как количество процессорных ядер и размер корпуса чипа, но они не рисуют полную картину. Фактическое количество транзисторов и размер фактического кремния в корпусе (размер кристалла) обычно остаются нераскрытыми, хотя они гораздо более важны, чем размеры корпусов, напряжения и другие маркетинговые характеристики. Поскольку это не чипы массового рынка, их вряд ли будут разбирать и помещать под микроскоп, поэтому большая часть информации никогда не станет общедоступной, что препятствует глубокому анализу.

Проблема для майнеров Bitcoin заключается в том, что чрезмерные инвестиции начинают создавать неустойчивую тенденцию. Спрос, вызванный все большей сложностью, опережает развитие. В идеале майнерам нужны чипы, способные нарушить закон Мура, и даже больше. За последний год хешрейт сети Bitcoin резко вырос с примерно 1 000 000 GH/s до более чем 200 000 000 GH/s, ненадолго достигнув пика в 231 138 370 GH/s в конце августа. Примерно за тот же период сложность подскочила с примерно 65 миллионов до 27 428 630 902 31 августа.

Часть роста следует отнести к новым, более эффективным и мощным ASIC, но на самом деле большая часть идет за счет огромных инвестиций в эту изначально рискованную отрасль. Старый подход больше не работает, как показывают тенденции хэшрейта в конце августа и начале сентября. Это центральная точка; здесь пересекаются Технологии и экономика.

Новые Технологии замедлят спад, но T остановят его.

Поскольку закон Мура никуда не денется, текущие темпы роста неустойчивы, если цена не начнет расти. Их можно поддерживать за счет дополнительных инвестиций в добычу полезных ископаемых в промышленных масштабах, но только в теории. Дни высокой доходности и окупаемости инвестиций, измеряемой неделями, а не месяцами, прошли. Технологические достижения, включая внедрение более эффективных ASIC и переход на узлы FinFET 14 нм/16 нм, могут способствовать дальнейшему росту, но не такими темпами.

Технологии просто не могут развиваться такими темпами, которые позволили бы обеспечить такой рост в долгосрочной перспективе без дополнительных инвестиций.

Тепловые характеристики и эффективность становятся большой проблемой. При цене в 500 долларов майнеры Bitcoin получают около 1,8 млн долларов дохода каждый день. Если цена не вырастет, они могут заработать еще меньше. Если она упадет, то еще одним вариантом будет отключение, так как майнеры будут долго эксплуатировать свое оборудование в убыток. Эта цифра не включает эксплуатационные расходы, стоимость капитала и инвестиции в оборудование следующего поколения. Стоимость электроэнергии — еще одна константа. Она скорее вырастет, чем упадет, заставляя майнеров мигрировать в регионы с обильной и дешевой электроэнергией. Исландия и Скандинавия уже привлекли ряд горнодобывающих предприятий. Эта тенденция неизбежно приведет к еще большей централизации.

Стоимость поддержания работы сети растет, но прибыль — нет. Маржа снижается, конкурентоспособность становится все более важной, и малые горнодобывающие предприятия вряд ли останутся конкурентоспособными в будущем. Это касается не только отдельных майнеров, но и небольших горнодобывающих компаний. Поэтому мы ожидаем увидеть большеконсолидация и диверсификация в будущем.

Что нас ждет в будущем?

Так будет ли сеть продолжать становиться все более мощной? Прямого ответа нет, поскольку никто не может оценить цену Bitcoin в течение следующих нескольких кварталов.

Если цена останется на прежнем уровне, мы даже можем начать наблюдать падение или, по крайней мере, стагнацию скорости хэширования. Сложность выросла три раза в прошлом месяце, с 19 729 645 941 до 27 428 630 902 менее чем за 25 дней. Это представляет собой увеличение более чем на 40%. За каждым повышением следовало резкое (но кратковременное) снижение скорости хэширования, которое компенсировалось в дни после каждого повышения. Однако последние две недели указывают на другую тенденцию.

Увеличение также указывает на то, что многие майнеры отреагировали на скачок сложности, отключив устаревшее оборудование, что само по себе не является чем-то необычным. Однако размер каждого падения, поскольку мы имеем дело с падениями в диапазоне 20-25%, значительное увеличение сложности после отметки 20 000 000 000 явно повлияло на большую часть сети, сделав многих майнеров устаревшими за одну ночь.

Их заменили более эффективные блоки, которые поддерживали хэшрейт на высоком уровне, но в свою очередь они также увеличили сложность, создав порочный круг, который потребует еще больше устаревшего оборудования в NEAR будущем. В этом нет ничего нового, но данные указывают на то, что темпы роста сложности начинают серьезно влиять на многих майнеров. В краткосрочной перспективе это создаст рыночные возможности для самых конкурентоспособных майнинговых операций и производителей оборудования, повысив эффективность процесса. Риск заключается в том, что эта тенденция потребует слишком много устаревшего оборудования и выведет многих майнеров из бизнеса, что приведет к еще большей централизации и меньшим стимулам для инвестирования в сферу майнинга.

Майкл Бедфорд Тейлор,Bitcoin и эпоха индивидуального кремния, 2013

О графиках

Статистику по оборудованию для майнинга, как известно, трудно получить, поэтому мы использовали наиболее наглядный, краудсорсинговый набор данных из доступных, а именно Bitcoin's данные сравнения оборудования для майнинга. Мы включили майнеры, которые указаны как снятые с производства или в настоящее время поставляемые из данных Bitcoin.it. Когда в таблице Bitcoin.it не было указанной даты поставки для майнера, мы искали даты поставки из общедоступных источников, в частности, на собственных веб-сайтах майнеров или в их сообщениях на Bitcoin Talk. Мы исключили три майнера Minerscube, поскольку существуют споры о производительности устройств, как указано в комментариях ниже.

Данные и диаграммы предоставлены Джуном Яном Вонгом.

Изображениечерез Shutterstock