ビットコインマイニングの三体問題：10年間で激成長したマイニング業界の「暗い森の法則」とは？​

、著者: Leo Zhang、Anicca Research 創設者、編集者: Brother Xiao Mao、許可を得て出版。

透明なものほど神秘的です 宇宙自体が透明です 見渡せる限りどこまでも見えますが、見れば見るほど神秘的です。

劉慈欣「三体問題」

ビットコインマイニングは、ハードウェアとソフトウェア、エネルギーと金融市場を組み合わせた状況をもたらします。目に見えないルールは鉱業のあらゆる側面に影響を与えます。各マイナーによるマイニングの有効性はさまざまな外部要因に依存しますが、そのほとんどは定量化が難しく、概説して予測することはほとんど不可能です。

マクロの観点から、仮想通貨マイニング業界全体の発展を促進する 3 つの主要な内部要因を特定できます。それは、供給メカニズム、気候サイクル、ハードウェアの反復であり、それぞれがマイナーの利益計算式のさまざまな部分に影響を与えます。

• 採掘利益

• = マイニング収益 - マイニング手数料

• = (ブロック報酬 + 手数料) * ビットコイン価格 * マイナーの計算能力 / ネットワーク全体の計算能力 - (電気代 + ハードウェア減価償却費)

トークン供給メカニズムはブロック報酬 (収益) に影響します。

ハードウェアの反復は、マイナーのコンピューティング能力、効率比、およびハードウェアの減価償却 (資本支出) に影響します。

2012 年にビットコインが初めて半額になったとき、ほとんどの人は自宅のコンピューターと GPU をマイニングに使用し、ネットワーク全体の計算能力は世界中に分散していました。ビットコインブロック報酬の半減。マイニング産出比率が低下すると、ネットワーク全体の計算能力が急激に低下し、一時的に収益性の高いライトコインに切り替わります。 2016 年の下半期までに、商用化された ASIC マイニング マシンと工業化された暗号化マイニング ファームが使用され始めました。

今年5月にビットコインの3度目の半減期を迎えるのを前に、仮想通貨市場のアナリストたちは潜在的な結果について議論した。一部のアナリストは、需要と供給の影響によりビットコインの価格が2倍になると推測しています。一部のアナリストは、ネットワーク全体のコンピューティング能力が 20 ～ 30% 削減されると推測しています。同時に、半減期のタイミング、気候サイクルから雨季への移行、そしてマイニングマシンのチップの 16 nm から 8 および 7 nm へのアップグレードのタイミングが一致しているため、これら 3 つの要因は影響を受けることになります。相互作用し、共同してマイニング収益に影響を与えます。

トークン供給の仕組み

ビットコインはコンピューティング能力の産物であり、マイニング業界の基礎は、マイナーがハードウェアに投資し、エネルギーを消費するよう継続的に動機付けて、ビットコイン ネットワークの能力を強化してトランザクションの決済を保証する能力にあります。ブロックスペースの活発な市場が存在しない場合、マイナーの主な収入源はブロック報酬です。ビットコイン価格の上昇によりマイニング収益はここ数年で大幅に増加しており、その結果、マイニングは数十億ドル規模の産業に成長しました。

ほとんどの有形商品とは異なり、ビットコインの契約には 4 年間の半減期スケジュールが明確に指定されています。毎日、新しいビットコイン トークンの供給量のさまざまな割合がビットコイン経済ネットワークの残りの部分にリフローします。マイナーはビットコインのエコシステムにおける唯一の自然供給者であり、最大かつ最も安定した販売者のグループでもあるため、マイニングの利益率はビットコインの供給側を決定する重要な要素となります。

ブロックあたり 6.25 BTC と 1 月から 5 月の価格に基づく、2020 年 6 月から 12 月までの推定リターン、出典: blockchain.info

明らかに、ビットコインブロックの報酬が半減すると、マイナーの生産比率が直接的に減少します。一部の古い世代のマシンは、電力の低下により起動しない場合があります。この時期には、マイニングマシンの売買や統廃合が頻繁に行われ、安価な電力資源を持つマイナーが旧世代のマイニングマシンを安価で大量に購入し、マイニングマシンの流通市場が活発化します。 。

マイナーは、ビットコインの物理的形式に対する二変量コール オプションです。マイニングマシンの価格設定の複雑さと輸送の難しさにより、中古マイニングマシン市場は非常に不透明であり、それは流動性の低さと業界関係者への高い依存という形で現れています。ただし、価格発見が不十分であると、一部のマイナーに巨大な裁定取引の機会が生まれることがあります。たとえば、2018 年後半、ビットコインの価格が 3,000 ドルのレベルまで急落し、ハッシュレートのかなりの割合が大幅に低下し、「ビットコイン マイニングの死のスパイラル」について議論する多くの見出しが報道されました。一部のマイナーは、この機会を利用して、大量の Antminer S9 が低価格で販売されているのを見つけました。それからわずか 4 か月の間に、ビットコインの価格は熱狂的な強気相場に入りました。これらの購入者は、採掘したビットコインから多額の利益を得ているだけでなく、これらのマイニングマシンの再販価格も 3 倍に上昇しました。これは、電源を入れることができないマイナー ハードウェアであっても、依然としてオプションの性質と価値があることを示しています。

画像の説明出典: 郷金平3月に発表されたレポートでは

ソース：、チームはネットワークの一部が次の図で構成されることを期待しています。

ソース：

ビットコイン半減期におけるマイナーの行動のゲームプロセスを理解する

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*Antminer S9i 仕様 (13.5TH/s、1,310W、単価 21 ドル)、Antminer S17+ 仕様 (70TH/s、2,800W、単価 1,232 ドル); **S9i の平均年齢は 18 か月以上、S17 + 平均年齢36か月を超えています

上記のデータに基づいて、さまざまな価格レベルでのビットコインの毎日の生産量に対するビットコインを販売する毎日のマイナーの比率、および世界の毎日の取引量に対するビットコインを販売する毎日のマイナーの比率を計算できます。

世界の取引量は価格の変動に応じて大きく変化するため、価格の範囲は比較的狭いです。 *1ブロックあたり6.25BTC。取引手数料は含まれておりません。 **世界の取引高は11億4,000万ドル、出典: Bitwise

この分析のデータは説明のみを目的としていることに注意してください。上記のデータは非常に大まかな仮定に基づいています。古いマイニング マシンはすべて Antminer S9 で表され、新世代のマイニング マシンは Antminer S17 で表されます。言うまでもなく、マイナーは複数のメーカーからマシンを購入し、メーカーが異なれば、同じ世代のマイナーでも仕様が異なります。実際には、市場の構成はさらに大幅に異なります。同時に、この分析は静的な時点に基づいています. マイニング マシンのハードウェア構成は非常に不安定です. 市場が半減後の新たなバランスを模索する中、マイニング マシンは積極的に入れ替わっています。今後の雨季も、ほとんどの鉱山労働者にとって電気代に大きな影響を与えます。さらに、住宅ローン、先物、さらにはコンピューティングパワー市場などの金融商品を利用するマイナーが増えるにつれ、ビットコインネットワークにおけるマイナーの売り圧力は部分的に緩和されるか、遅れることになるでしょう。

鉱業の構成要素の時間の経過に伴う変化を観察すると、計算能力の生成は「不平等」であるという結論が得られます。

気候サイクル

気候変動は、鉱業が地理的に集中している理由の 1 つです。長年にわたり、ビットコインマイニングは、中国南西部の水力発電への過剰ではないにせよ、大規模な投資から図らずも恩恵を受けてきました。安価な電力の余剰、巨大な発電能力、安い人件費、そしてマイニングマシンメーカーの近さにより、中国南西部地域はビットコインマイニングに理想的な場所となっている。世界のコンピューティング能力の 65% 以上が以下の州に集中していると推定されています。

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ビットコイン マイニング マップ、出典: Emerging Financial Center Cambridge

暗号化マイニング業界の急成長​​は地元の発電所ビジネスに利益をもたらし、多くの人が自社の施設をマイニングマシンホスティングビジネス用のコンピューティングパワーセンターに建設または改造しました。

出典: WeChatグループ

仮想通貨マイニング業界は、これらの気候パターンに基づいて徐々に再構築されています。古代の儀式のように、毎年出水期の前に、鉱山業界は四川省の首都成都で大規模な仮想通貨マイニングサミットを開催します。また、一部の施設は増水期にのみ外部顧客に開放されている、マイナーメーカーは出荷前に新製品の発売を計画している、マイナーは最新かつ最高のマイニングリグを購入しようと競い合っている、といったことも見ていきます。

雨季におけるビットコインのコンピューティング能力の成長:

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出典：coinmetrics.io

今年の初め、マクロ経済の不確実性を理由に、投資家と鉱山労働者は投資に対してより慎重なアプローチに戻りました。新型クラウンの流行によるサプライチェーンへの影響により、新しいマイニングマシンの生産も停止されています。ビットコインの半減後、さらに多くの鉱山が閉鎖され、マイニングマシンホスティングの供給が需要を上回りました。四川省や雲南省などの地域の多くの工場は顧客を見つけるのが困難であり、この状況により通貨価格の下落が続いており、昨年の電気代0.24～0.26元/kWhと比較すると、年初の推定平均コストは、 0.10〜0.20元/kWh kWhという低さ。

多くのマイニングファームは最小限の電力使用を約束する発電所と契約を結ぶ必要があるため、電力コストの低下によりビットコインのブロック報酬半減の影響が部分的に相殺されることになる。ビジネスを誘致するために、一部の企業は「共同マイニング」プランを提供しており、マイナーは最低月額料金を支払い、自らのマイニング収益の一部をホスティング サービス プロバイダーに分配し、市場リスクの一部を事実上ホスティング プロバイダーに移転します。

しかし、上記のような動きは、運用コストの削減を絶対的に保証するものではありません。水力発電施設は増水期には安価ですが、これらの鉱山は電源やインターネット接続が不安定な遠隔地に設置されていることが多く、鉄砲水による被害のリスクがある場合があります。

数か月前、四川省はビットコインマイニング会社数社を含む「水力消費実証企業」の第一陣を発表した。悪いニュースは、より多くの仮想通貨マイニング施設が稼働を開始したにもかかわらず、今年は予想ほどの降雨量がなかったことです。この記事の執筆時点では、夏の猛暑が迫っており、水力発電所からの電力は主に四川省住民の食料を確保するために使用されています。

しかし最近、四川省の木里県と呼ばれる地域が5月21日に「仮想通貨「マイニング」活動の状況報告に関する通知」を発表した。多くの地元住民がこの命令の実施を望んでいないが、これはまた、風水の影響で風水が悪化していることを示している。現在のエネルギー事情は複雑であるため、雨季の鉱山労働者の電気料金の削減を期待できる万能薬ではありません。

気候サイクルは、仮想通貨マイニングのこの段階ではかなり独特な現象です。将来、採掘作業がより多様な場所に移行し、単一の電源に集中しなくなる場合、気候サイクルの要因はそれほど重要な役割を果たさなくなります。

副題

マイニングハードウェアの反復

2017 年には、Shenma マイニング マシンは 90,000 台を販売し、年末時点でネットワーク コンピューティング パワー全体の 7.2% を占め、2018 年には、新しい Shenma マイニング マシンのコンピューティング パワーは、年末時点でネットワーク コンピューティング パワー全体の 9% を占めました。年末時点で、電力はネットワークの総コンピューティング能力の 35% を占めていました。

マイナー製品はコモディティであり、顧客サービス、納期、サプライチェーン管理など、マイナーメーカーを目立たせるための特定の要素がありますが、競争によりマイナーメーカーは価格とエネルギー効率という 2 つの重要な指標に絶えず注力することを余儀なくされています。比率。

マイニング マシンのエネルギー効率比は、単位計算能力あたりの消費電力によって測定されます。指標が低いほど、マイニングに消費される電力が少なくなります。マイニング ハードウェアの各世代は、マイニング マシンのエネルギー効率比を改善することにより、新しい製品を定義します。 。

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マイニングマシンのエネルギー効率の向上は、収益性に大きな影響を与えます。現在のビットコインの難易度と中古 Antminer S9i の平均価格 (マシンあたり 21 ドル、EER 97.0J/TH) を使用して、さまざまな価格レベルでの損益分岐点までの日数を計算できます。

以下は、最新の Antminer S19 Pro の回収日数 (マシンあたり 2,407 ドル、マシンあたりのエネルギー効率比 29.5 J/TH) の計算です。

Antminer S9 は現在、ほとんどの場合で利益が得られませんが、非常に安価な電力リソースを持つマイナーは依然として利益を得ることができます。上の 2 つの表を比較すると、0.04 ドル/KwH 未満では、S9 でマイニングを行っているマイナーの回収期間が短いことがわかります。安価な電源のおかげで、新世代のマイニングマシン製品が市場に投入されても、前世代の製品がすぐには市場から撤退しない可能性があります。 Coin Metrics のチームは、乱数分布に基づいて、一定期間にわたる Antminer S7 と S9 の推定使用量を集計しました。ご覧のとおり、Antminer S7 の使用量は、S9 の人気が高まっているだけで減少しているわけではありません。

上記の「トークン供給メカニズム」セクションで述べたように、安価な電力資源を持つマイナーは、より高い利益を得るために、旧世代のマイニング マシンを低価格で大量に購入します。この裁定取引の機会は通常、ハッシュ レートが比較的高く、ビットコインの価格が比較的低い場合に発生します。ハッシュレートの価値は主にビットコインの価格によって決まりますが、金融市場の動きに対するハードウェア市場の反応が遅れるため、ハッシュレートと価格の間には乖離が生じます。カスタマイズされたチップの製造には一時的なエンジニアリングコストが発生し、マイナーメーカーとそのサプライチェーンパートナーは、製造されるチップの数に応じてこの一時的なコストを償却する必要があります。鉱山機械メーカーが大量の注文を抱える長期的な協力顧客でない限り、ほとんどの場合、ウェーハファウンドリは鉱山機械メーカーに対し、予備ウェーハ注文の全額を支払うよう要求します。

出典: BitInfoCharts

ウェーハの注文リードタイムは通常 12 ～ 13 週間であるため、メーカーが将来を見据えたビジネス計画を策定することがより困難になっています。 2017年末、多くの製造業者は強気相場中に市場に販売するのに十分な在庫を持たず、強気相場の期間を見誤った。 Nvidiaを含むメーカーは2018年の受注を過大評価し、下半期には赤字で在庫を段階的に整理しなければならなかった。

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出典: BitInfoCharts

マイニング市場が 16nm チップから 7nm チップ マイニング マシンへのアップグレードを完了すると、バックエンド製品技術の競争は長期間停止します。新しい鉱山機械の平均寿命はこれまでの2年から3～4年に延長され、鉱山機械の故障率がより重要な要素となります。実際、故障率、価格、エネルギー効率がマイニングマシンの重要な評価指標と考えられています。

マイニング マシンの故障が頻繁に発生すると、マイニング マシンのコンピューティング能力が低下し、保証期間終了後のメンテナンス コストが急速に増加します。重大な故障は、メンテナンスのための収益の損失を意味します。たとえば、Antminer S17 シリーズの放熱設計の不備により、破損率は 20% ～ 30% にも達します。故障の原因は、ヒートシンクが緩んでいるかずれていたため、コンピューターの電源ボードがショートしてシャットダウンしたことであり、この故障の修理費用は非常に高額でした。Antminer S17 シリーズは高度な製造プロセスに基づいているにもかかわらず、製品が満足できない。

より高度なマイニング ハードウェアは、初期資本支出の増加を意味し、その結果、仮想通貨マイニングのさらなる工業化が促進されます。間もなく、より多くのデータセンターが特定のマイニングのニーズに合わせて独自のインフラストラクチャを定義するようになるでしょう。余剰天然ガスエネルギーの採掘、液浸冷却および内部監視ソリューションが登場し始めるでしょう。