Obecnie najpopularniejszą koparką Bitcoinów jest wysłużony już Antminer S9. Jego chipy wytworzone są technologii 16nm. Pewnie nieraz słyszeliście zapowiedzi że ktoś ogłasza wejście na rynek koparek i zdetronizuje Bitmaina, tworząc lepsze koparki. Tak było w poprzednim roku, kiedy DragonMint ogłosił rozpoczęcie produkcji swojego DragonMint T1 z chipami w technologii 10nm. Następnie Japoński gigant GMO ogłosił wejście na rynek ASICów ze swoja koparką w technologii 7nm. Wszyscy myśleli że w końcu komuś uda się przełamać monopol Bitmaina na tym rynku. Obie konkurencyjne koparki trafiły już na rynek i są wydajniejsze, lecz to tak naprawdę nic nie znaczy i nie są one w stanie zagrozić pozycji Bitmaina.

Czym jest ASIC?

ASIC jest to procesor wyspecjalizowany w wykonywaniu tylko jednego rodzaju obliczeń na poziomie sprzętowym. Ogólniej rzecz ujmując, standardowe procesory są programowalne i mogą wykonywać różnego rodzaju obliczenia. Dla przykładu karty graficzne wykorzystywane w miningu kryptowalut są w stanie obliczać różnego rodzaju algorytmy wykorzystywane w wielu coinach. Koparka ASIC jest w stanie obliczać hashe tylko jednego algorytmu. Przez to są one dużo wydajniejsze od wszechstronnych procesorów. Ich wadą jest że nie mogą byc wykorzystywane do niczego innego, jak np. karty graficzne. Budowa procesora ASIC nie jest specjalnie trudna, zwłaszcza dla algorytmu SHA254 wykorzystywanego w Bitcoinie. W porównani do np. CPU 386 Intela, lub GPU nVidii jest to niebo a ziemia. Te chipy są niezwykle skomplikowane a zaprojektowanie ich pochłania gigantyczne ilości pieniędzy, oraz potrzebny jest wieloletni knowhow, architekci procesorów na wysokim poziomie, patenty itd. Procesor ASIC do Bitcoina można zaprojektować stosunkowo bardzo tanio.

Wszyscy mają dostęp do najnowocześniejszej technologii!

Przede wszystkim producenci koparek, GPU, pamięci i wszelkich układów scalonych nie produkują ich samodzielnie. Nie posiadają fabryk oraz nie mają opracowanej technologii produkcji. Tym się zajmują wyspecjalizowani producenci półprzewodników. Na świecie ich jest bardzo wielu, jednak prym w  technologii wytwarzania chipów z najmniejszym rozmiarem tranzystorów wiedzie trzech producentów. Są to Intel, Samsung, oraz TSMC.

Intel wytwarza procesory dla siebie, nie jest podwykonawcą. Samsung wytwarza pamięci głównie do smartphoneów, procesory dla siebie apple i wielu innych. Samsung jednak nie jest w stanie nadążyć za TSMC i pozostaje lekko w tyle. Z tego powodu niedawno np. Qualcomm i Apple przenieśli produkcję układów do TSMC. Obecnie tylko oni są w stanie zaoferować masową produkcję układów w 7nm procesie technologicznym. Wytwarzają również chipy m.in. dla nVidii, AMD, Bitmaina czy Bitfury. Tak więc kiedy dla przykładu GMO zapowiadało że wytworzy koparki w 7nm procesie technologicznym, Bitmain również miał dostęp do tej technologii...

Rozkład udziałów poszczególnych producentów ASIC nie jest dokładnie znany, jednak na podstawie różnych danych szacuje się że Bitmain jest w posiadaniu ponad 70% rynku, prawie cała reszta należy do Bitfuryego a jedynie 2% należy do różnych mniejszych producentów. W tym GMO i DragonMint. Bitmainowi się po prostu nie spieszyło, bo nie miał czego się bać. Nie musi być pierwszy z koparkami 7nm.

Bitmain obecnie zajmuje większość mocy produkcyjnych TSMC. Pod koniec 2017 roku zamawiał u nich ponad 20 000 wafli krzemowych miesięcznie. Nvidia na tym bardzo ucierpiała, ponieważ nie byłą w stanie wytwarzać pożądanych ilości swoich GPU. Co gorsze, nawet kiedy mieli już wyprodukowane procesory, to producenci kart graficznych nie mogli ich produkować, ponieważ czekali na wyprodukowanie pamięci do nich, które również wytwarzane są w TSMC. Ze względu na brak mocy produkcyjnych, DragonMint wytwarza swoje koparki T1 u Samsunga, ponieważ on korzysta z chipów w technologii 10nm.

Proces produkcji oraz testy

Proces produkcji ASICA to najczęściej trzy etapy. Najpierw wytwarza się chipy testowe. Następnie koryguje się błędy i zamawia się kolejną partię. Jeżeli ta już będzie poprawnie wykonana zleca się dopiero właściwą produkcję. Niestety na każde zlecenie produkcji oczekuje się ok 6 miesięcy, więc od projektu do masowej produkcji najczęściej mija 11,5 roku! Następnie każdy Antminer jest testowany, przez minimum miesiąc czasu. Wtedy Bitmain sam nimi kopie. Podczas testu odpadają wadliwe procesory, oraz te z niższą wydajnością. Bitmain nie może sprzedawać koparek w jednej cenie o różnej mocy. Chipy słabsze, zostawia dla siebie. Dopiero niedawno zaczął sprzedawać inne wersje S9 z różnym hashratem. Obecnie najprawdopodobniej Bitmain testuje już swoje koparki 7nm. Zanim te trafią do końcowego odbiorcy cały czas chodzą na pełnych obrotach, nawet pośrednicy, dystrybutorzy (którzy często wykupują wszystkie koparki w kilka minut i sprzedają je później dużo drożej) kopią nimi aż do momentu wysyłki.

Warto również zauważyć że Bitmainowi nie zależy na ogłaszaniu że wprowadzi nowego Antminera do kopania Bitcoinów. Wtedy klienci nie kupowali by już poprzednich wersji w oczekiwaniu na nowsze. Jedynie takiemu GMO zależy na rozgłosie medialnym. Choć GMO samo zamierza kopać i liczy się z tym że swoich koparek nie sprzeda, wtedy wszystkich sam będzie używał. Widać więc na jakim poziomie są próby przejęcia choć odrobiny rynku, nawet przez takiego giganta jak GMO.

ASIC-BOOST

Bitmain posiada opatentowane rozwiązanie ASIC-BOOST, które przy takim samym poziomie energii elektrycznej jest w stanie kopać aż z 30% większą wydajnością. Niestety Bitmain blokuje to rozwiązanie w koparkach które sprzedaje a jedynie sam z niego korzysta. Od momentu wprowadzenia SegWIta do Bitcoina, ASIC-BOOST już na nim nie działa. Dlatego tak bardzo Bitmain walczył z SegWItem i również to było powodem powstania Bitcoin Casha, na którym ten dopalacz nadal funkcjonuje. Można więc stwierdzić że Bitmain jako jedyny na świecie ma monopol na wydajniejsze kopanie Bcashy, niż ktokolwiek inny ;)

Bitfury

Wspomniałem o tym że blisko 25-30% rynku ASIC może należeć do Bitfurego, jednak większość ludzi nie zna tej firmy i nie spotyka się z ich koparkami. Bitmain wytwarza małe koparki dla użytkowników "domowych" (stwierdzenie to jest trochę niedorzeczne, ponieważ Antminery hałasują jak odkurzacz i wytwarzają ogromne ilości ciepłą. Z taką koparką w domu raczej nie zmrużysz oka). Bitfury ma zupełnie inne podejście. On wytwarza koparki bardziej przemysłowe w zupełnie innej formie. Bitfury sam też kopie i posiada ok 10% hashrate mocy Bitcoina. Dla przykładu niedawno uruchomił najnowocześniejszą kopalnie w Gruzji o mocy ponad 30MW. Jest to kopalnia całkowicie chłodzona nieprzewodzącym płynem od firmy 3M. 

Kontener Bitfurego posiada, tak samo jak Antminer S9 chipy 16nm. Jednak ma on moc  7,5 PH/s, co odpowiada ok 535 Antminerom S9. Koszt tego kontenera wynosi obecnie poniżej 1,5mln PLN, więc jest sporo tańszy niż 535 szt. S9. Pamiętajcie że do kontenera nie potrzeba dokupować również kosztownych zasilaczy. Tego typu kontenery są przeznaczone jedynie do pracy na otwartym powietrzu. Generują ogromny hałas i podmuch ciepłego powietrza. Ciężko człowiekowi przebywać w jego pobliżu. Długość tego kontenera to ponad 12m. Chyba już jasne jest dlaczego, nie spotykacie się z koparkami Bitfurego ;)

Farma 40 kontenerów Bitfuryego w Kanadzie, powstała na początku 2018 roku. W niedalekiej odległości znajduje się kolejna farma 17 kontenerów. Łączna moc obliczeniowa to 487,5 PH/s a pobór energii wynosi 66,7 MW. Zastosowano układy ASIC Bitfuryego 14nm. Od razu uprzedzam że to jedynie klapy służące do zamykania kontenerów, nie baterie słoneczne ;) Zwróćcie uwagę, że wszystkie te kopalnie są budowane obok elektrownii. 

Podsumowanie

Granice fizyczne krzemu są już blisko. Miało to być 4nm, ale podobno jest możliwe zejście jeszcze do 3nm. Umożliwi to inna budowa tranzystora.... W dużym uproszczeniu polegać to ma na budowie nie tyle horyzontalnie co częściowo wzwyż. Niestety poniżej tych wielkości, mamy już do czynienia z efektami fizyki kwantowej. Elektrony mogą zajmować superpozycje oraz przeskakiwać pomiędzy bramkami. Następnie trzeba będzie kombinować z innymi materiałami, jak np. grafen. Niestety to obecnie jedynie koncepcja a do masowej produkcji bardzo daleka droga. Najprawdopodobniej zatrzymamy się na bardzo długo przy granicy 3-4nm.

Nieważne kto i z jaką ilością gotówki chciałby wejść w rynek ASICów i zdetronizować Bitmaina, nie jest za bardzo w stanie. Nie prześcignie ich technologicznie a Bitmain ma spore knowhow, dobrą markę, dystrybucję oraz jest najlepszym klientem TSMC ;) Najprawdopodobniej długo jeszcze będzie dzielił rynek z Bitfury w podobnych proporcjach.