比特币产业链商业模式详解

据Bitstamp行情显示，比特币价格突破12000美元关口，创去年1月以来新高。业内表示，今年以来，受经贸争端升级、全球经济增速预期下调等多重因素冲击，全球资本市场波动加剧，比特币显示出避险资产特性，吸引了众多投资者目光。此外，脸书拟发行加密货币Libra的消息大幅提升了市场热度，吸引更多投资者进入加密货币市场。

币价飙升既刺激着矿机市场的神经，在巨大需求的刺激下，近日二手矿机价格轮番上涨。随着比特币价格一路飙涨至10000美元以上，矿机产业迎来新一轮的繁荣。近日，据彭博社消息，虚拟货币第一大矿机制造商比特大陆将恢复IPO计划，最早于7月重启IPO，上市地点则由香港换成了美国。

更早之前在今年1月，彭博报道称嘉楠耘智已考虑赴美上市。另有消息称，比特币矿机生产商亿邦国际在第二次登陆港交所失败后，正在考虑前往美国市场上市。这也意味着曾在2018年尝试香港主板上市的三家矿机生产商均有前往美国上市的计划。

关注乐晴智库，看深度行业报告(公众号ID:lqzk767,网站:www.767stock.com)

看研报，用乐晴智库小程序

请至网站 www.767stock.com 查看更多研报

分析师：黄乐平

比特币最初的设计理念是基于密码学的去中心化网络。相互独立的矿工通过进行工作量证明计算形成共识，维持网络的运行并获得收益。但币价上升带来的收益提升，在比特币生产环节，带动专用挖矿设备(矿机)，共同挖矿服务(矿池)等商业模式的出现。

在交易环节，由于比特币网络交易速度过慢等问题，出现基于第三方信任的交易所、托管行等提供类似于目前金融行业功能的组织，整个网络向中心化演化。这篇报告里我们介绍这些行业的商业模式和技术细节。

▌比特币产业链逐渐向中心化演进

2008年“中本聪”提出比特币是基于密码学的去中心化网络。相互独立的矿工在自己家里利用PC通过工作量证明形成共识，维持网络的运行，并获得收益。用户通过钱包实现点对点的支付，整个交易不需要通过银行等可信赖第三方机构的支持。

随着比特币网络规模的扩大和币价上升带来的收益提升，比特币网络碰到矿工收益逐渐降低，以及交易处理速度慢等问题。为了解决这些问题，出现了(1)专用挖矿芯片;(2)矿池;(3)矿场;(4)交易所等新商业模式。整个网络向中心化演进。

矿机是专门用于挖矿(工作量证明计算)的计算机，矿机的特点是通过采用大量专用挖矿芯片进行并行计算，实现远远优于CPU/GPU等传统通用芯片的能耗比和计算设备的硬件的性价比。

比特币矿工通过参与竞争记账，获得比特币网络的奖励和交易发起方支付的交易手续费。目前矿工一般加入某个矿池，参与共同挖矿，矿工一定时间能够获得的收益与矿机成本、电力成本、全网算力、自身贡献算力、币价等因素有关。

矿池的主要职能是通过专用挖矿协议，协调大量的矿工一起挖矿。成功出矿的奖励先支付给矿池，矿池再根据各个矿工的贡献分配收益。矿池从中收取一定比例的费用。加入矿池，比特币用户一方面可以避免运行全节点;另一方面也可以减少挖矿回报的方差。根据BTC.com统计，目前前6大矿池垄断72.9%算力，不参加任何矿池的独立算力不到总算力的3%。

矿场是为矿机提供托管服务的专用数据中心。矿场的作用在于将矿机物理集中在电价较低的区域，利用低电力成本获取更大收益。在中国来看，一般会选择内蒙古、四川、云贵高原、新疆等电力资源丰富且电价便宜的地方。根据blockchain.info的统计，2018年中国矿场占全球比例约58%。

交易所:提供加密资产链下交易平台。由于比特币区块链区块大小设计的限制，每秒只能处理7笔交易，无法支撑快速上升的交易需求，交易所由此应运而生。交易所主要提供:1)法币-加密资产之间的兑换服务;2)不同加密资产之间的兑换服务;3)杠杆交易等融资服务。

▌产业链主要环节简介

矿机:从CPU/GPU挖矿到ASIC挖矿

比特币及以太坊等主要加密资产采用哈希运算等工作量证明(ProofofWorks)的形式进行竞争记账。作为成功记账的奖励，参与记账的节点(矿工)获得1)交易发起方支付的手续费;2)比特币网络新生成的区块奖励(比特币)。矿工主要成本包括1)进行哈希运算消耗的电费;2)矿机的初始成本以及折旧。

比特币矿机是专门用于挖矿(工作量证明计算)的计算机，矿机的特点是通过采用大量专用挖矿芯片进行并行计算，实现远远优于CPU/GPU等传统通用芯片的能耗比和计算设备的性价比。

最新的英特尔CPU挖矿性能是20MHash/s，英伟达的GPU性能约400MHash/s。而2012年的第一颗挖矿专用芯片烤猫BE100开始已经达到850GH/s，到最新一代蚂蚁矿机S15达到28TH/s(1T=1024G)，哈希运算能力在不断增强，而能耗比方面，已经降到了GPU的1/10000。采用专用芯片以外的方法进行挖矿，在经济上已经不可行。

以太坊等一部分加密资产，认为ASIC挖矿有损加密资产社区的公平性，因此调整算法，限制ASIC挖矿的性能，这些加密资产的挖矿目前以GPU方法为主。

由于能耗比是矿机芯片的主要性能参数，矿机芯片一般采用最先进的半导体制造工艺进行生产。从台积电的季报业绩披露可以看到，矿机芯片与苹果手机芯片，英伟达等的GPU芯片一起成为7nm等台积电最先进工艺的主要用户。除了采用最先进的半导体生产工艺以外，矿机厂商也通过采用自己研发的低功耗IP等方法，降低整体功耗。

▌币价，在网算力，矿机销售量之间的关系

我们注意到比特币价格和在网算力之间存在动态平衡的关系。在网算力直接影响矿机的销售。

当比特币价格处于上升通道:市场较为火爆时，预期挖币收益提高，回本周期缩短，带动矿机售价及销量走高，新增算力持续增加;直至某个节点，新增矿机预期回本周期不具备吸引力，则会有矿机退出，达到动态平衡状态。

当比特币价格处于下行阶段:市场较萎靡时，预期挖币收益降低，回本周期拉长，拉低矿机售价及销量，算力增速降低，有矿工持续退出;直至某个节点，单台矿机经济效益达到上升拐点，再次吸引矿工加入，达到动态平衡状态。

▌矿工:比特币网络的维护者和受益人

比特币矿工通过参与竞争记账，获得比特币网络的奖励和交易发起方支付的交易手续费。目前矿工一般加入某个矿池，参与共同挖矿，矿工一定时间能够获得的收益与矿机成本、电力成本、全网算力、自身贡献算力、币价等因素有关。一个简化的收益公式如下。

► 矿机成本:矿工可以通过选择不同的矿机来控制矿机成本，但这个也会同时影响矿机算力。一般新一代矿机成本较高，但算力贡献也大。

► 电力成本:矿工可以选择到电费低的地方挖矿，或者通过加入电费较低的矿场来降低电力成本。

► 在网总算力:矿工无法控制，长期来看，取决于币价走势。币价上涨会导致总算力增加，然后最终达到均衡。

► 自身贡献算力:取决于矿机的算力。但由于现在全网算力很大，单台矿机几乎无法取得收益，因此几乎所有矿工选择加入矿池，提高节点算力和挖到比特币的几率，之后通过矿池分成模式获得对应收益。

► 币价:矿工无法控制，取决于比特币市场行情。

▌矿池:算力逐渐集中

矿池的主要职能是通过专用挖矿协议，协调大量的矿工一起挖矿。连接到矿池里的矿工，在挖矿时与矿池服务器保持连接，和其他矿工同步工作。

矿池中的矿工共享奖励。成功出矿的奖励支付到矿池的比特币地址，而不是单个矿工。一旦奖励达到一个特定的阈值，矿池服务器便会支付奖励到矿工的比特币地址。通常情况下，矿池服务器会为提供矿池服务收取一定比例的费用。

对矿工来说，和个人挖矿相比，加入矿池有两个好处。一方面可以避免运行比特币全节点所需要的存储和带宽成本;另一方面通过和其他矿工分享收益，可以提高挖矿回报的稳定性。2018年12月3日全网算力约38.88EH/s，一台蚂蚁S9算力为13.5TH/s，一天理论上可以挖到0.063%个比特币。

根据BTC.com统计，目前前6大矿池垄断72.9%算力，不参加任何矿池的独立算力不到总算力的3%。过去一年，95%的比特币被矿池挖到。

▌矿池的商业模式和收益

成功挖币的关键在于最先找到全网难度的随机数。矿池在接收到下一个区块难度时，会将区块难度分成很多难度更小的任务下发给矿工计算，矿工完成一个任务后将结果提交给矿池，这个过程算矿工提交一个share。假设全网难度要求n的值为100，即前100个比特位为0，矿池可能会给矿工分配一个任务，要求前30位为0，然后再从所有提交的任务中，寻找有没有凑巧前100位为0的目标值。

不同矿机算力的大小不同，矿池会根据算力大小分配不同难度的任务。比如A矿机的额定算力5T，B矿机的额定算力为10T，那么矿池给A矿机分配任务要求计算哈希难度的前5个比特位为0，B矿机的任务可能会是哈希难度的前10个比特位为0。

找到前10个比特位为0的难度要远大于找到前5个比特位为0，而前10个比特位为0成为符合条件目标值的概率也大于前5个比特位为0的概率。所以从概率上来讲，B矿机可能贡献正确答案的概率要大于A矿机。

▌矿场:挖矿用的数据中心

矿场是为矿机提供托管(Hosting)服务的数据中心。矿场的作用在于将矿机物理集中在电价较低的区域，利用低电力成本获取更大收益。在中国来看，一般会选择内蒙古、四川、云贵高原、新疆等电力资源丰富且电价便宜的地方。

根据blockchain.info的统计，2017年全球比特币耗电量达到227亿度，其中中国矿场约占全球70%。2017年9月4日，央行限制比特币交易所在中国的运营;11月互联网金融整治办开会讨论引导矿场退出问题，央行要求各地政府从电力供应入手，逐步削减比特币矿场规模。在政策不利的情况下，很多矿场开始向海外转移。

由于矿场选址的两个条件:1)电价低;2)温度低，加拿大、俄罗斯、冰岛等地区逐渐成为挖矿首选地区。莱比特和微比特两个中国较大矿场已经在加拿大、冰岛和美国设立分部。

矿场经营的另一个压力来自比特币价格的不断下跌。2018年12月4日比特币价格为3859美元，和年初最高点相比已经下跌70%，这意味着挖矿获得的收益已经不足以支付电费、管理费等挖矿成本，很多中小型矿场迫于成本压力将会选择退出市场。

主要交易所:Coinbase、Circle、火币、币安

交易所交易包括币币交易及法币与加密资产的交易，主要有两种获利方式:交易费和上币费。1)交易费:概念类比证券交易所，收取千分之一到千分之四的交易费不等，根据交易实际情况而定;2)上币费:数字资产若想登录交易所，需要支付百万至千万人民币的申请费。

我们认为交易所可以分为两类，一类交易所重视合规，仅支持法币与加密资产兑换，如Coinbase和Circle;另一类重在提高交易量，提升交易所活跃度，比如币安、火币等。我们认为，未来合规化是大方向，交易所将努力拿到更多的国家牌照来拓展业务。

Coinbase:估值最高的交易所，向合规方向发展

Coinbase是美国知名的加密资产交易平台，成立于2012年，总部在美国旧金山，目前有来自33个国家的2,500万注册用户，月活用户达到60万。Coinbase从成立开始已经完成7轮融资，总计5.25亿美元，最新估值80亿美元，投资方包括著名基金TigerGlobalManagement，UnionSquareVentures，AndreesenHorowitz，IDGVentures等。另外，还有老牌金融机构纽约证券交易所NYSE，美国大牌金融机构USAA，日本东京银行BankofTokyo，日本三菱金融集团MUFG等知名传统金融机构。

Coinbase是注重合规的典型代表，在美国和全球几乎拥有所有合规的牌照。

Coinbase依托合规的牌照，在全球开展加密资产全生态链和全球化的布局:

Circle:致力于建立加密资产生态

Circle成立于2013年，是一家提供加密资产交易平台以及加密资产储存的创业公司。创始人是Macromedia前科技总监JeremyAllaire及SeanNeville。目前旗下业务包含CircleTrade场外交易服务、Poloniex交易平台、CircleInvest以及CirclePay等。