比特幣（BitCoin）的概念最初由中本聰在2009年提出，根據(jù)中本聰?shù)乃悸吩O(shè)計(jì)發(fā)布的開源軟件以及建構(gòu)其上的P2P網(wǎng)絡(luò)。九年前的2009年1月3日，比特幣區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中誕生出了“創(chuàng)世區(qū)塊” (genesis block)，被稱為“開天辟地的block #0”，0號(hào)區(qū)塊。

九年后，比特幣創(chuàng)始人中本聰最初在2008年白皮書中設(shè)下的2100萬(wàn)枚比特幣供應(yīng)總量，目前剛剛挖掉80%。1680多萬(wàn)枚比特幣已被全球各地的比特幣“礦工”挖出，進(jìn)入市場(chǎng)流通。現(xiàn)在，全世界的算力都在進(jìn)行最后的比拼，搶奪最后的20%即420萬(wàn)枚比特幣。

比特幣創(chuàng)世之初，“礦工”都用普通電腦的CPU挖礦，只需要下載軟件就可以自動(dòng)“解題”。但是，比特幣在2017年內(nèi)價(jià)格暴漲1300%，一度逼近20000美元，極大帶動(dòng)了人們的挖礦熱情。隨著比特幣玩家大量涌入，全網(wǎng)算力不斷增長(zhǎng)，挖幣的難度也大幅提升，數(shù)字加密貨幣驅(qū)動(dòng)算力市場(chǎng)出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，比特幣礦機(jī)芯片走過(guò)了從CPU到GPU再到ASIC專用芯片的進(jìn)程。特別是在2016年憑借14/16nm的先進(jìn)制程和更強(qiáng)的構(gòu)架，算力也陸續(xù)迫近甚至超過(guò)了10TH/s的門檻。

礦機(jī)芯片需求旺盛，有望成為中國(guó)封測(cè)行業(yè)新興驅(qū)動(dòng)力。挖礦熱潮成就中國(guó)芯片設(shè)計(jì)黑馬。世界三大礦機(jī)生產(chǎn)商比特大陸、嘉楠耘智和億邦科技均誕生在國(guó)內(nèi)。

比特大陸B(tài)M系列

2013年4月開始比特大陸籌備研發(fā)獲得天使投資。10月公司成立11月第一枚55nm芯片BM1380正式發(fā)布，螞蟻S1礦機(jī)量產(chǎn)銷售。2013到2017年間比特大陸成功開發(fā)并量產(chǎn)了多款A(yù)SIC定制芯片和整機(jī)系統(tǒng)，擁有先進(jìn)工藝28nm、16nm、12nm的集成電路全定制設(shè)計(jì)的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)——比特大陸的ASIC礦機(jī)芯片迭代了7次（從最早的BM1380、到最新的BM1680）；芯片制程從最開始的55nm，一路提升至最新的16nm；比特幣挖礦運(yùn)行速度從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運(yùn)用在加密數(shù)字貨幣礦機(jī)中的BM芯片系列。每年比特大陸的礦機(jī)銷量在數(shù)十萬(wàn)臺(tái)以上，每臺(tái)礦機(jī)要用上百顆ASIC芯片，例如其一臺(tái)螞蟻礦機(jī)S9就要使用189個(gè)ASIC芯片。

第五代芯片BM1387，是全球功耗最低、性能最高的運(yùn)算加速芯片，量產(chǎn)規(guī)模達(dá)數(shù)十億顆，單片每秒可完成800億次的算法計(jì)算，量產(chǎn)規(guī)模達(dá)數(shù)十億顆。采用臺(tái)積電16nm工藝，借此比特大陸已經(jīng)成為臺(tái)積電前五的客戶，16nm高端產(chǎn)品的最大用戶之一。

最新BM1680芯片微架構(gòu)支持FP32浮點(diǎn)預(yù)算，浮點(diǎn)峰值性能為2TFlops、峰值功耗為41W、平均功耗25W。具體定位為“面向深度學(xué)習(xí)的張量計(jì)算加速處理器”，適用于CNN / RNN / DNN 等人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)和訓(xùn)練。芯片由64 NPU構(gòu)成，特殊設(shè)計(jì)的NPU調(diào)度引擎（Scheduling Engine）可以提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)吞吐能力，將數(shù)據(jù)輸入到神經(jīng)元核心（Neuron Processor Cores）。BM1680采用改進(jìn)型脈動(dòng)陣列結(jié)構(gòu)。單芯片能夠提供2TFlops單精度加速計(jì)算能力，片上32MB SRAM擁有高帶寬，在片外有DDR4內(nèi)存接口，單芯片可支持高達(dá)16GB DDR內(nèi)存。

BM1680芯片架構(gòu)圖（摘自BM1680 DATASHEET文檔）

嘉楠耘智KPU

從2013年到2017年，嘉楠耘智分別成功研發(fā)并量產(chǎn)了110nm、55nm、28nm、16nm芯片，應(yīng)用在全球區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施層（節(jié)點(diǎn)計(jì)算方面）；不僅是全球最早研發(fā)區(qū)塊鏈重復(fù)計(jì)算芯片的團(tuán)隊(duì)，還引領(lǐng)行業(yè)走進(jìn)了ASIC時(shí)代。截至2016年12月底，嘉楠耘智累計(jì)售出基于28nm以及16nm 工藝芯片設(shè)備，占全球50%市場(chǎng)份額。截至2017年4月末，公司累計(jì)售出阿瓦隆系列礦機(jī)約為16萬(wàn)臺(tái)，占據(jù)了全球比特幣算力市場(chǎng)的22%。

2017年12月19日，嘉楠耘智已經(jīng)預(yù)發(fā)布了全球最早的人工智能邊緣計(jì)算芯片KPU。新發(fā)布的KPU芯片集成了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和高性能處理器，將應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、語(yǔ)音交互、智能家居物聯(lián)網(wǎng)終端和圖像識(shí)別，為未來(lái)社會(huì)生活提供全方位的人工智能應(yīng)用服務(wù)。它的使云端的計(jì)算能力可在邊緣完成，節(jié)約了帶寬和能源，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)算本地化保護(hù)隱私，高難度的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將不再是云計(jì)算的專利。嘉楠耘智的A741礦機(jī)中的ASIC芯片用量為88片。嘉楠耘智的A741礦集中的ASIC芯片用量為88片。

其代表礦機(jī)是阿瓦隆AvalonMiner741，采用阿瓦隆自研A321288顆，16nm工藝制程，算力7.3TH/s。此外，為了降低產(chǎn)品成本，阿瓦隆是少數(shù)在頂級(jí)產(chǎn)品中不配控制電路的廠商，并且基礎(chǔ)門檻比較高，需要額外配置控制器或樹莓派，且配合AUC3轉(zhuǎn)換器和AUC3數(shù)據(jù)線才能工作。

億邦科技DW系列

2016年億邦科技發(fā)布翼比特 E9礦機(jī)，該礦機(jī)采用了最新自主研發(fā)的14nmDW1227芯片（96顆），算力可達(dá)6.3TH/S，能耗比140W/T。

2017年億邦股份又發(fā)布了旗下比特幣礦機(jī)新品，翼比特E9++和E10。據(jù)悉，E9++、E10采用了三星10nm工藝，獨(dú)立自主研發(fā)的DW1228芯片，E10性能可達(dá)18TH/S。采用DW1228芯片的翼比特E10 算力均值可達(dá)18TH/S，能耗比90W/T（-10%～+15%）。低功耗、高算力，采用獨(dú)立散熱片，散熱更好。

比特泉

比特泉自成立以來(lái)專注于SHA-256專用芯片及比特幣礦機(jī)產(chǎn)品的研發(fā)、銷售和算力部署工作。目前的專注方向，依舊是芯片技術(shù)，布控技術(shù)，板級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)等核心技術(shù)。烤貓制造的礦機(jī)可以說(shuō)是業(yè)界的奇葩，一個(gè)只比U盤大一點(diǎn)的礦機(jī)可以做到300MH/S的算力，與一塊中端顯卡別無(wú)二致，但是功耗微不足道，如果直接插到電腦的USB上，那么每個(gè)USB礦機(jī)的電流是一定低于400mA。

（烤貓USB礦機(jī)）

但是，由于比特幣的密碼體系極為復(fù)雜，除了烤貓這樣另類的挖礦機(jī)外，“挖”出一枚比特幣所需要的耗電量就驚人，耗電由此成為挖掘比特幣的最大成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，全球比特幣挖礦用電量需求上漲至20.5太瓦時(shí)的天量，這相當(dāng)于全球總耗電量的0.13％，這個(gè)數(shù)字已經(jīng)超過(guò)了159個(gè)國(guó)家的年度用電量。

雖說(shuō)，國(guó)產(chǎn)比特幣芯片撐起了礦機(jī)的一片天，但是我們不乏在各種數(shù)據(jù)中看出，制造工藝是比特幣芯片能否取勝的一大關(guān)鍵。在這場(chǎng)挖礦淘金的熱潮中，我們看見的卻是一場(chǎng)半導(dǎo)體爭(zhēng)奪戰(zhàn)。