觀點：為什么我相信FPGA礦機將大規模侵蝕ASIC出現前GPU的算力占比_加密貨幣:bnbplant靠譜嗎

撰文：YanXin，作者就職于區塊鏈投資機構FundamentalLabs?

來源：鏈聞

隨著Nervos這樣全新的熱門PoW公鏈主網上線，讓ASIC礦機出現之前PoW公鏈算力競爭和平衡的過程再次受到關注。通常而言，挖礦算法與礦機器件特性的匹配程度影響著某一種礦機市場占比。而在Nervos主網上線的過程中，FPGA礦機的表現頗為顯眼。

盡管屢屢在挖礦產業史中被提及和討論的FPGA礦機實際上從未被大規模生產和銷售過，但是FPGA礦機對PoW公鏈的生態影響不容忽視。在我看來，FPGA礦機極有可能大規模侵蝕GPU在ASIC出現之前的算力占比，成為最有力的算力打新工具。

1.什么是「FPGA」

讓我們不妨從簡單普及一下什么是「FPGA」、什么是「ASIC」這樣基本的概念開始。

FPGA是「FieldProgrammableGateArray」的縮寫，即「可編程的邏輯門陣列」，是一種半定制電路。

而ASIC則是「ApplicationSpecificIntegratedCircuit」的縮寫，即「專用集成電路」，是對于某一固定算法的最優解決方案。不過，ASIC生產成本昂貴，一次投片的成本在千萬人民幣左右，只在成熟穩定、需求量較大的應用場景中才能體現出其成本優勢。

BMEX行情觀點：今日可能出現15分鐘及30分鐘級別頂部 但逢低做多的策略不變:BMEX行情分析欄目數字貨幣分析師PONY楊表示：昨天行情繼續沖高，最高價已經超過55000，逢低做多的策略基本不變，趨勢很好，沒有大級別高點，只不過，今天有可能出現15和30分鐘級別頂部，15分鐘頂對應的時間是下午3點，30分鐘頂對應到今晚9點，頂部并不大，沒有做空必要，依然是老套路，躲過去，3點之后開始找小級別底部繼續做多。

今天需要有一個心理預期，底部可能不會一兩次就能找到，所以，請嚴格做好風控，建議用盈利之后止損改成本價的保本思路。[2021/3/10 18:31:29]

對于運算邏輯需要經常改變，或者芯片需求量較小的加密貨幣挖礦或機器學習等場景，FPGA以其可以媲美ASIC的運算速度，以及算法可更新的特性保有一席之地。FPGA也經常用于驗證正在設計的ASIC中的運算邏輯。

從某種角度上講，FPGA是ASIC出現之前的替代品，在不確定性強的場景中發揮著獨特的作用。

FPGA內部結構

FPGA與GPU同樣可通過編程執行各種不同的運算任務，但FPGA的運算邏輯通過基于查找表實現的邏輯門陣列實現，不依賴于馮諾依曼結構，一次運算得到的結果被直接饋送到下一個運算的輸入，無需在主存儲器臨時保存，因此不僅對內部存儲器的帶寬需求比GPU低很多，而且還具有響應迅速和功耗更低的特點。因此，FPGA對于一些內存需求量較小、可流水處理的算法可以表現出GPU無法比擬的優勢。

觀點：若股市和比特幣像黃金一樣回落，市場或出現動蕩:隨著美國股市謹慎上漲，比特幣(BTC)價格在過去48小時內上漲。最近比特幣與美國股市的相關性進一步增強，顯示出加密貨幣市場的強勁勢頭。自今年4月以來，比特幣與標普500指數出現了顯著的關聯度。市場分析公司CryptoCompare研究人員表示，在過去48小時內，買家正在積極推動比特幣上漲。他們說：“比特幣的買賣比例在首次突破12k之前大幅上升，表明買家在支撐比特幣價格。類似地，第二次反彈也看到比特幣在價格前買入和賣出的比例上升，再次表明買家在積極推高價格。”比特幣的價格繼續隨著股市上漲而上漲，但一些分析師對9月份的走勢持謹慎態度。歷史數據顯示，9月份通常是比特幣表現最差的月份。加密貨幣分析師Edward Morra表示，如果美國股市和比特幣都像黃金一樣回落，市場可能會出現動蕩。（Cointelegraph）[2020/8/18]

2.??從「ASICResistant」到「ASICFriendly」

如果想更深入討論FPGA礦機的未來趨勢，不妨讓我們從礦機發展的整個歷程和脈絡開始。

在比特幣被各種專用計算設備壟斷算力之后，萊特幣等一眾早起的「altcoin」開始在挖礦算法設計中體現「Anti-ASIC」的思想。這種設計利于讓更多愛好者用普通電腦參與到新的加密貨幣挖礦之中，從而推進新的加密貨幣的去中心化。但這種「Anti-ASIC」每每都被證明無法長期持續，其中微妙的平衡很容易在某種加密貨幣繁榮之后崩潰。在利益的驅使下，對應于Anti-ASIC的專用礦機很快被推出。

觀點：區塊鏈在集裝箱運輸產業鏈中必將不斷拓展應用場景:劍橋大學沃爾森學院教授級終身成員及中國政法大學客座教授綦曉光、上海海事大學學者林益松、財政部中國財政科學研究院副研究員蘇京春發文稱，從區塊鏈在航運物流業的分布看，其應用和開發主要集中在以下幾個方面。一是利用區塊鏈技術推出數據信息共享、加密創新。二是建立可追溯的區塊鏈運輸信息識別和交易系統。三是基于區塊鏈技術搭建數據平臺，推動數字化進程。四是利用區塊鏈技術發行代幣。區塊鏈技術的應用實踐和探索盡管仍在起步階段，其商業前景也尚不明朗，但是，作為一種新興技術，區塊鏈去中心化、分布式記賬、不可篡改、可追溯等顯著特點，決定了其在集裝箱運輸產業鏈中必將不斷拓展應用場景，實現技術與航運生態的有效融合。[2020/8/11]

盡管Anti-ASIC本身確實是一個無法持續的過程，但這一逐漸失效的過程為非常多加密貨幣的發展帶來益處，因此，在相當長的一段時間內被爭相效仿，各種Anti-ASIC算法被設計出來。

一般而言，Anti-ASIC算法的設計思路主要有三種：

內存依賴型算法，例如CuckooCycle、Equihash和Scrypt。這些算法通過增大運算輸入的體積，使得FPGA和ASIC必須在已有的運算單元之外增加額外的內存，提升FPGA和ASIC的設計難度，并降低其相對優勢。

觀點：Stellar社交媒體提及量達到8個月高點，或預示短期/中期獲利機會:自3月中旬新冠病引發的市場崩盤以來，Stellar（XLM）的表現令人難以置信。當時XLM跌至0.026美元，而大約四個月后，XLM在7月8日達到2020年最高點0.0984美元。自3月中旬以來，XLM的表現超過XRP。此外，根據Santiment的說法，Stellar的社交媒體提及量達到8個月來的最高水平，預示著這一數字資產將有可能達到局部頂部。通常情況下，當人們大肆宣傳一項資產，使其在價格上漲時偏離平均水平，短期/中期獲利機會就會出現。（Ethereum World News）[2020/7/10]

多算法雜糅，例如X11、X13和X16R。這些算法通過同時引入若干種串聯的哈希算法，增加FPGA和ASIC的復雜程度，后期又衍生出了多算法隨機次序串聯的算法，進一步增加FPGA和ASIC的設計門檻。

定期更換算法。某些加密貨幣定期更換一次挖礦算法或者算法的參數，使得專用挖礦設備定期被淘汰，被認為是根本性的Anti-ASIC方法。

Anti-ASIC算法的發展給予GPU挖礦極大的空間，并使其逐漸成為了主要的Altcoin挖礦設備，但其副作用也逐步顯現：

首先，GPU礦工沒有忠誠度，多數GPU礦工選擇挖礦標的的唯一標準是當日產出，一旦某加密貨幣價格大幅下跌，相隨而來的即是算力的大幅下跌，對于依賴算力維持網絡安全的工作量證明區塊鏈，在算力下跌之后其網絡健壯程度快速下降，極其容易遭受51%攻擊。

觀點：以太坊DeFi用戶年化收益率飆漲，需警惕多重風險:以太坊在過去幾周內出現指數級增長。6月19日，前彭博社記者CamilaRusso稱，僅在過去7天DeFi鎖定資產總價值就增加40%。由于對借入加密貨幣的高需求、許多DeFi協議實施激勵措施以及其他因素，某些以太坊用戶在過去一周內的穩定幣收益率（年化收益率）已經超過100%。然而，DeFi應用程序提供的高收益并非沒有風險。MultiCoinCapital加密分析師兼投資者TonySheng指出試圖尋求高穩定幣收益率的投資者面臨五大風險：1.借貸協議中存在的智能合同漏洞；2.標的資產存在的智能合約漏洞，無論是USDC、USDT還是山寨幣；3.導致貸方丟失其加密貨幣的清算事件，這種清算可以由以太坊或其他加密貨幣價格的大幅波動引發；4.協議經濟設計中的失敗，這可能是由不恰當的激勵引起的；5.用戶錯誤。Sheng補充說，當你考慮到以太坊生態系統的這一部分相互關聯時，DeFi的風險就更加復雜了。這意味著較小協議中的錯誤/崩潰可能對整個領域產生負面影響：“最可怕的是這些復雜的系統涉及許多不同的智能合約。因此在資產和系統安全方面都存在很大風險。”（Bitcoinist）[2020/6/21]

其二，無法為其礦工提供超額收益。由于GPU存量極大，任何一個加密貨幣的挖礦收益超過以太坊的部分，將會被涌入的算力快速攤平，因此礦工無法獲得相應的激勵，成為該幣種的積極建設者。

GPU挖礦標的以單日收益從高到低排序，ETH名列第三位，與前兩名差距很小

其三，GPU挖礦的成熟使得Anti-ASIC最初的目的失效，即無法使更多普通愛好者參與到挖礦之中，挖礦完全被GPU礦工壟斷。

其四，GPU本身存量巨大，除去已經投入挖礦的GPU礦機之外，仍有大量GPU在MSP手中閑置，在國家戰略背景下，發改委從《產業結構調整指導目錄》中的淘汰產業中刪除虛擬貨幣挖礦等內容，未來真正的GPU算力巨頭入場不再遙遠，GPU挖礦相對社會平均投資回報率的超額收益將在GPU算力暴漲的過程中被無限稀釋。

除以上四點之外，定期分叉或更改算法會帶來社區的分裂，長此以往，社區難以壯大。

越來越多的開發者對于Anti-ASIC更加保守，或者設計規則，引導算力有規律地逐漸過渡到ASIC。Grin就是一很好的例子，但由于CuckooCycle算法本身對內存的要求仍然非常高，礦機生產企業目前也并未成功地按照計劃推出產品。

近期上線的Nervos設計了ASICFriendly的基于SHA3的Eaglesong算法，該算法無大內存需求和復雜的算法雜糅，主要內容即是一簡單哈希算法的多次迭代，便于在FPGA和ASIC中流水處理。

EaglesongHash的核心是變換函數f的42次迭代

綜上，從ASICResistant到ASICFriendly完全可能是一個新方向的開啟，而FPGA將在這個方向中替代GPU成為ASIC出現前最好的挖礦工具。

3.Altcoin的ASIC礦機為何總是難產？

今年以來，比特大陸、嘉楠耘智和比特微等主流礦機公司不再橫向拓寬Altcoin的ASIC礦機產品線，風險收益不相稱是最簡單的解釋。

ASIC的挖礦能效比與GPU相比較，動輒擁有10倍的絕對優勢。由于邊際成本遞減效應，ASIC生產者將不可避免地傾向于過量生產ASIC以搶占算力份額，推高難度，將GPU礦工快速擠出。而小幣種礦機本身由于容量小、礦機可生產和發售數量有限，不可避免地造成中心化的問題。而FPGA在此處則更像GPU，擁有根本性的優勢，即FPGA本身由Xilinx和Intel等大廠生產，各家FPGA礦機無非是選購不同地已經生產出的FPGA進行電路板級的硬件設計和軟件算法優化，而這兩塊內容均不像ASIC版圖那樣封閉和「高精尖」，各家的產品也并不會出現太大的差別，可以更好地推動去中心化。

據MRFR統計，在FPGA主要廠商中，Xilinx和Intel的市占比累計為72%

ASIC是一個贏家通吃的游戲，不同Foundry、不同工藝，或者不同設計方法設計出針對同一算法的ASIC可能存在若干倍的性能差異，由于區塊鏈網絡難度自適應調節，性能處于劣勢的計算設備可能面臨殘酷的淘汰，因此各個生產商互相嚴格保守產品參數的機密，更加增大了資金投入的風險。

而FPGA作為可編程器件，即使被淘汰的二手FPGA，仍被廣泛地應用在爆破等無需考驗起耐久性的場景之中，不會像被淘汰的ASIC一文不值。

擁有了ASIC即擁有了算力的話語權，但不等同于社區治理的話語權，如果一款ASIC使得多數社區成員利益受損，該幣種很有可能通過分叉修改挖礦算法而將ASIC設計者完全排除在外。比如說，10月初時，Ravencoin?進行了挖礦算法升級，將挖礦算法更改為X16R的升級版「X16Rv2」，以阻止Ravencoin網絡上ASIC礦機繼續挖礦。這次的算法更改讓很多ASIC團隊無所適從，而FPGA礦機作為算法更改最為靈活的礦機很快涌入算力市場。

4.FPGA并非GPU的替代品，而是更適應ASICFriendly算法的新選擇

本質上，挖礦是一個通過區塊獎勵提升網絡算力，從而提高攻擊成本的過程。一個有益的挖礦算法應該是一個可以激勵礦工穩定地為網絡提供服務的算法。在這個問題上，ASIC永遠擁有不可替代的作用，但在某種加密貨幣的體量還無法支撐ASIC礦機之前，FPGA和GPU實質上發揮著相同的作用，兩者的不同即是存量的不同和本身特性與算法設計理念匹配度的不同。

就目前而言，GPU算力的可獲得性遠遠超過FPGA算力，但如果ASICResistant到ASICFriendly的趨勢成立并持續發展，FPGA必將撬動流動算力的天平，成為新幣種算力打新的利器。

參考資料

1.https://www.crypto51.app/

2.https://whattomine.com/

3.https://miningpoolstats.stream/

4.https://www.marketresearchfuture.com/reports/field-programmable-gate-array-market-1019

5.https://github.com/nervosnetwork/rfcs/blob/master/rfcs/0010-eaglesong/0010-eaglesong.md

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