比特币，绝对是时下最热门的金融词汇。比特币（Bitcoin）的概念最初由中本聪在2008年11月1日提出，并于2009年1月3日正式诞生。在经过了十年多的震荡发展之后，价格已经飙升到6万美元左右，并且带动了一大批虚拟货币的发展。

而在比特币发展的过程中，比特币挖矿机的概念也逐渐被人熟悉。但可能大部分人并不清楚这个“挖矿”到底是个什么概念。一提起挖矿机，可能你脑海里第一时间会出现如下的场景：

但是比特币挖矿机跟这个挖矿机可完全不是一个概念，只是借用了这个名称而已。因为比特币本身并不是实体货币，它只是一串虚拟的数字编码。获得这个数字编码的过程，借用一个形象的名称就叫“挖矿”。而能够进行挖矿的工具，就被叫作“挖矿机”。至于比特币挖矿的原理，这里就不细讲了（因为我自己也不太懂），大家想了解的话可以百度去看（如果你能看懂的话）。简单来讲，比特币挖矿的原理就是用芯片的计算来获取记账的权利，而记账后就能获得比特币。所以比特币挖矿机实际上就是一种数字信号计算机。下图是一台比特币挖矿机的外观，看上去就像一台小型的电脑或者服务器。

（图片来自比特微官网）

比特币挖矿机有2个关键指标：算力和功耗。算力是单位时间内的计算次数，算力越高获得比特币的概率越大。而功耗则直接关系着用电量的多少。在如今比特币挖矿芯片的算力单位都是以T（10的12次方）计算的时代，挖矿机的耗电量是惊人的。只有降低功耗才能在耗电量相同的情况下获得更高的算力。通常比特币挖矿机会用能耗比这个概念来表示功耗，它指的是每T算力所需要的功耗，这个数值越低越好。下图的蚂蚁矿机S19 Pro就号称是当前能耗比最好的矿机。

（图片来自比特大陆官网）

因此，比特币矿机的升级过程也是不断追求更低能耗比的过程。从最初的电脑挖矿，到后来用多块显卡搭建的服务器挖矿，最后发展到了专用的比特币挖矿机。原因就是电脑CPU芯片或者显卡GPU芯片的主要功能不是用来比特币挖矿计算，因此在执行挖矿计算时就会有很多不相关的功能模块在耗电，而专用的比特币挖矿芯片只能执行一种计算功能，因此它的能耗可以全部用在挖矿计算上。但是就比特币挖矿机本身的架构来说，还是跟电脑或者服务器类似的架构，有一块主板或者叫控制板作为大脑进行指挥，还有多块算力板来执行具体的挖矿计算。由于功耗比较大，还需要搭配大功率的电源和散热风扇。控制板的功能相对简单，也相对不起眼。算力板是挖矿机真正核心部分，所占空间也最大。下图就是一块算力板，上面焊满了用于执行比特币挖矿计算的芯片。

（图片来自网络）

最后我们就来讲一讲这个比特币挖矿芯片。它是专门处理比特币挖矿计算的芯片，因此它不需要像电脑CPU或者显卡GPU芯片那样拥有复杂的SOC架构，它就是一颗专用的数字信号处理器，也被称作ASIC（Application Specific　Integrated Circuit）。在这颗芯片内部，除了有一小部分逻辑接口之外，其它全部都是运行比特币挖矿计算的单元。虽然这颗芯片的架构看似简单，但要想实现更高的算力和更低的能耗比，还是有很大的挑战的。尤其是要在wafer工艺上能够做到以下几点：

使用最先进的wafer工艺。工艺越先进，MOS管速度越快，算力越高。使用定制的低压device, 不能使用Fab通用device. 低压device才能带来更低的功耗。不断优化Fab的工艺。由于使用定制的低压device, Fab默认的工艺窗口可能不合适，需要根据实际生产中的测试结果不断优化。要做好上面这几点，就需要跟Fab进行深度合作，而Fab在选择客户时，出于竞争原因也往往只会重点扶持一家客户。所以当前做比特币挖矿芯片的头部3家公司就分别跟3家拥有最先进制程能力的Fab进行了绑定：

比特大陆 —— 台积电

比特微 —— 三星

嘉楠耘智 —— 中芯国际

除了这些优化之外，芯片公司在封装上也是绞尽脑汁，寻找更好的散热方式来降低芯片功耗。比如现在最常用的封装方式是让die在molding上露出来，然后组装到矿机上的时候就可以直接在die上面粘贴散热片。

总而言之，虽然比特币发展到今天，仍然有很多人质疑它的合理性，但是不可否认的是，它带动了一个庞大的行业——比特币挖矿，也带来了对挖矿芯片更高的要求，进而也就带来了半导体技术的进步。更高的算力，更低的功耗，以及比特币本身的金融属性，都让比特币挖矿芯片成为技术进步和资金收益最强相关的物体。