Тайлер Стивенс (Tyler Stevens) — инженер-теплотехник со специализацией в области анализа теплопередачи. В этой статье он рассматривает то, как будущее майнинга биткойнов может измениться в сторону раздвоенных чипов, и их дизайнерские намерения. Тайлер видит потенциал для вилки чипов, где один путь ведет к повышению эффективности, а другой фокусируется на выработке большего количества полезного тепла в качестве побочного продукта.
С момента появления биткоина оборудование для майнинга имело два основных направления развития. Сначала был сделан акцент на максимизации общего хешрейта отдельных майнинговых машин, за которым последовали усилия по повышению общей эффективности хеширования.
В 2010 году произошел значительный скачок в производительности хеширования от первоначальных майнеров на CPU к оборудованию для майнинга на GPU. В результате увеличения хешрейта майнинга на GPU сложность быстро возросла. К 2011 году большой скачок в сложности привел к применению нового типа оборудования для майнинга — программируемой вентильной матрицы (FPGA). С появлением FPGA появилась возможность оптимизировать перепрограммируемое оборудование специально для логики майнинга биткоина, что значительно повысило эффективность. FPGA ознаменовали собой смещение фокуса в проектном замысле, от максимального хеширования к эффективности.
Это повышение эффективности привело к увеличению хешрейта при фиксированном энергопотреблении. Майнеры FPGA, однако, просуществовали недолго, служа только для преодоления разрыва между вычислительным оборудованием общего назначения, таким как CPU и GPU, к более специализированным специализированным специализированным интегральным схемам (ASIC), которые впервые появились в 2013 году.
Чипы ASIC были на порядки эффективнее FPGA за счет оптимизации на уровне кремния для хешрейта и эффективности. Они произвели революцию в горнодобывающей промышленности, обеспечив огромное повышение эффективности и скорости хеширования, при этом компромиссом стала необновляемая фиксированная схема, которая выполняет только одну функцию. Это специализированное логическое оборудование, разработанное с нуля до хеширования, стало предпочтительным методом для майнинга биткойнов.
С 2013 года появилось множество поколений асиков. Каждый новый аппаратный релиз улучшал два дизайнерских намерения - более высокий общий хешрейт и более высокую эффективность. Однако скачок производительности каждого поколения не одинаков. В последние годы мы наблюдаем снижение эффективности ASIC. Это естественная часть технологического развития. По мере того, как мы приближаемся к физическим пределам на уровне кремния, оптимизация конструкции становится более зрелой.
Есть один аспект оборудования для майнинга биткойнов, который оставался относительно постоянным на протяжении 15 лет улучшений поколения: рабочая температура чипа ASIC. ASIC, как и любой другой компьютерный чип, нагревается по мере прохождения через них электричества для вычисления логических операций. Эта тепловая энергия, при правильном улавливании, может быть использована для выполнения полезной работы и в системах отопления. Люди уже нагревают такие вещи, как дома и гидромассажные ванны , с помощью ASIC. Общепризнано, что компьютерные чипы более эффективны и имеют более длительный срок службы, когда они находятся в достаточном охлаждении, но последние поколения силикона общего назначения показали высокую производительность при температуре более 100 °C (212 °F) при полной нагрузке.
ASIC, с другой стороны, имеют тенденцию к тепловому дросселированию выше 80 °C, что серьезно ограничивает хешрейт и эффективность. Это несоответствие указывает на большие возможности для улучшения и оптимизации ASIC, предназначенных для работы при более высоких рабочих температурах. Но зачем производителям проектировать ASIC для работы при более высоких температурах? Разве майнеры не сосредотачиваются на отводе тепла, чтобы их машины работали как можно более холодными и надежными? Ну, это зависит от варианта использования майнеров.
Для крупномасштабных майнинговых операций участки с тысячами машин и мегаваттами майнинговой мощности должны отводить тепло как можно более эффективно. Они хотят максимизировать эффективность хешрейта, чтобы увеличить прибыль, и не заботятся об израсходованной тепловой энергии. Этому посвящена целая индустрия — многие компании создают системы иммерсионного охлаждения, охлаждения с воздушным охлаждением и водяного охлаждения с прямым чипом.
На другом конце спектра находятся мелкие майнеры, мощностью от сотен ватт до сотен киловатт. Многие дома и предприятия используют биткойн-майнеры для обеспечения тепла окружающей среды. Здесь они более эффективно используют оборудование для майнинга, рассматривая как тепло, так и хешрейт майнера как продукты. Это совершенно разные варианты использования. Одна сторона отрасли хочет получить максимальный хешрейт при заданном энергопотреблении, а другая хочет нагреть среду резистивным нагревателем, который субсидирует затраты на электроэнергию за счет вознаграждаемых биткойнов, которые они добывают.
Поскольку тепло ценно для мелких майнеров, незначительные улучшения эффективности хеширования менее важны. Поддержание требуемого заданного значения и высокой температуры на выходе майнера не менее, если не более важно, чем лучшая в отрасли эффективность. В результате, я ожидаю, что повышенная рабочая температура станет третьим дизайнерским намерением чипов ASIC, в частности, для интеграции майнеров в приложения повторного использования тепла.
То, что я описываю здесь, является бифуркацией в дизайне ASIC-чипов, движущихся вперед. Крупные горнодобывающие предприятия, как правило, имеют преимущество в виде более низких затрат на электроэнергию в отдаленных районах. Однако их критикуют за то, что они вредят децентрализации. В идеале глобальный хешрейт должен быть физически распределен. Но мелкие майнеры в густонаселенных районах имеют более высокие затраты на электроэнергию. Использование майнеров для практического нагрева обеспечивает дополнительную мотивацию для майнинга, независимо от затрат на электроэнергию, тем самым способствуя физической децентрализации хешрейта. ASIC могут субсидировать невозвратные расходы на отопление и снижать общие счета за электроэнергию. Экономика не зависит исключительно от прибыльных вознаграждений за майнинг биткойнов.
Более высокие рабочие температуры щепы приводят к большей разнице температур между майнером и окружающей средой, а большие перепады температур более полезны для передачи тепловой энергии. Когда тепло обрабатывается как продукт, повышенная рабочая температура чипа открывает двери для большего количества вариантов использования резистивного нагрева майнеров, таких как котлы или даже испарительные холодильные контуры.
Асики нового поколения стоят дорого. Оставаться на переднем крае эффективности хеширования очень дорого. Для крупных шахт эти капитальные затраты, как правило, финансируются, и математика работает в их пользу, чтобы вернуть прибыль от своих инвестиций, учитывая их дешевые затраты на энергию. Мелкие майнеры ведут себя по-другому. Те, кто повторно использует тепло, уже модернизируют машины, которым несколько поколений, чтобы поддерживать экономичность своих систем. В этом смысле они указывают на то, что они ценят теплоотдачу, а не высочайшую эффективность, и модифицируют и перепрофилируют промышленное оборудование, чтобы воспользоваться его преимуществами.
Я запускаю Antminer S9 у себя дома, разогнанный и заключенный в корпус CryptoCloaks, чтобы он выглядел красиво. Я делаю это не потому, что это эффективно, и у меня нет достаточно дешевой электроэнергии, чтобы майнить прибыльно. Установка, конечно, была не такой простой, как оплата моего счета за отопление на природном газе. Я купил эту машину и ценю ее исключительно с целью обогрева своей комнаты с субсидированными расходами на электроэнергию. Он дешевле в эксплуатации, чем традиционный резистивный обогреватель. Более того, часто простая замена традиционной системы отопления на природном газе или пропане эффективным электрическим теплом может снизить затраты на электроэнергию. Субсидируемый биткойн без KYC, который добывается, является дополнительным преимуществом. Из-за этих различий в стимулах и применении имеет смысл разделить дизайн чипа ASIC на два основных направления:
Для горнодобывающей промышленности, ориентированной на повторное использование тепла, существует ценный, неосвоенный рынок. Тепловая энергия имеет важное значение для нашего современного образа жизни, охватывающего от бытового до промышленного использования в различных масштабах. Майнеры биткоина представляют собой уникальное преимущество, поставляя тепло с субсидией на потребление энергии. Повышение рабочей температуры чипов открывает дополнительные возможности для более эффективного нагрева приложений при сохранении субсидии на вознаграждение за майнинг.
Ориентация на оптимизацию силикона ASIC для более высоких рабочих температур, как описано выше, означает отход от текущего стандарта проектирования и производства ASIC. У производителей есть возможность разрабатывать чипы с нуля для повторного использования тепла, при этом больше проектов с открытым исходным кодом подходят для интеграции в домашние и бизнес-приложения.
Есть два основных производителя, которые составляют большую часть рынка ASIC: Bitmain и MicroBT. Эти машины имеют промышленный дизайн, с острыми алюминиевыми экструдированными корпусами, громкими высокоскоростными вентиляторами и архитектурой хеш-плат и микросхем с закрытым исходным кодом. В результате, нынешние мелкие майнеры модифицируют и модернизируют промышленное оборудование для непромышленного отопления. В машинах с воздушным охлаждением, как правило, вентиляторы заменены на более тихие, а потребляемая мощность снижена, чтобы обеспечить приемлемый уровень шума для предполагаемой среды.
Охлаждение машин с помощью погружных баков устраняет шум, но требует бака для погружной жидкости и теплообменника для отвода тепловой энергии. Гидромашины нового поколения, в которых вода напрямую охлаждает ASIC через контакт с чипом, тихие, но дорогие, и, как и иммерсионные, требуют теплообменников и насосов для передачи тепла. Все эти текущие предложения требуют обширной инфраструктуры или компромиссов для успешного нагрева майнеров и не могут нагревать рабочую жидкость намного выше 80 °C.
Закрытый характер ведущего в отрасли аппаратного обеспечения затрудняет разработку простых интегрированных систем для отопления майнеров в домашних и корпоративных приложениях. Есть несколько небольших компаний, работающих над разработкой интегрированных чипов и хеш-плат, которые работают при более высоких температурах, однако большинство проектов по добыче тепла просто покупают подержанные машины, чтобы вырвать хэш-платы и установить их в специально созданное оборудование для повторного использования тепла.
Разработка чипов ASIC и хеш-плат, специально разработанных для повышения рабочей температуры и системной интеграции, откроет больше возможностей и стимулов для майнинга для повторного использования тепла по доступной цене. Благодаря совместным инициативам с открытым исходным кодом и согласованным усилиям специализированных команд по архитектуре микросхем можно объединить ресурсы и опыт для разработки микросхем ASIC, оптимизированных для повторного использования тепла и обеспечения надежности при высоких температурах.
Это необходимый шаг для широкого внедрения мелкомасштабного майнинга и децентрализации глобального хешрейта. Микросхемы ASIC, предназначенные для более высоких рабочих температур, представляют большую ценность для мелких майнеров, которые могут использовать отработанное тепло, чем лучшую в отрасли эффективность. Дружественные к интеграции архитектуры чипов помогут еще больше увеличить разработку готовых решений для отопления на основе майнинга биткойнов. С другой стороны, промышленные ASIC, предназначенные для максимального хешрейта и эффективности, предлагают большую ценность для крупномасштабных майнинговых операций, которые не могут так легко монетизировать отработанную тепловую энергию. В ближайшие годы, по мере того, как все больше производителей ASIC будут выходить на рынок, ожидается, что повышенная температура и нагрев чипа станут коммерческим преимуществом их разработки.
Тайлер Стивенс, бывший ученый-ракетчик, переключил свое внимание на майнинг биткоинов и более эффективное использование энергии. Это не ракетостроение. Это майнинг биткоина.
Мы очень рады, что он стал автором блога Braiins, и с нетерпением ждем новых работ в будущем.
Следите за новостями Тайлера на X @tylerkstevens и узнайте больше на его веб-сайте.
Мы ищем самых лучших и ярких платных внешних авторов для блога. Отправьте нам прямое сообщение на X со своими идеями и станьте опубликованным автором - наш лучший контент может попасть в нашу следующую книгу.
.svg){kind=small}
Компания по разработке программного обеспечения для майнинга биткоинов: Braiins Pool, Braiins OS & Stratum V2.
От майнеров, для майнеров.
Увеличьте хэшрейт на ваших Bitcoin ASIC, повысьте эффективность на 25% и добывайте на любом пуле или получите 0% комиссии пула на Braiins Pool.
Сократите передачу данных между фермой и пулом на 95%. Настройте параллельное использование нескольких пулов. Установите резервный пул на целую ферму.
Направлен на повышение эффективности передачи данных, снижение требований к физической инфраструктуре майнинга и повышение безопасности.
Лидеры отрасли в сфере прозрачности и инноваций, с 2010 года добыто более 1,25 млн. BTC.
Опубликовано
24.4.2024
Тайлер Стивенс (Tyler Stevens) — инженер-теплотехник со специализацией в области анализа теплопередачи. В этой статье он рассматривает то, как будущее майнинга биткойнов может измениться в сторону раздвоенных чипов, и их дизайнерские намерения. Тайлер видит потенциал для вилки чипов, где один путь ведет к повышению эффективности, а другой фокусируется на выработке большего количества полезного тепла в качестве побочного продукта.
Оглавление
С момента появления биткоина оборудование для майнинга имело два основных направления развития. Сначала был сделан акцент на максимизации общего хешрейта отдельных майнинговых машин, за которым последовали усилия по повышению общей эффективности хеширования.
В 2010 году произошел значительный скачок в производительности хеширования от первоначальных майнеров на CPU к оборудованию для майнинга на GPU. В результате увеличения хешрейта майнинга на GPU сложность быстро возросла. К 2011 году большой скачок в сложности привел к применению нового типа оборудования для майнинга — программируемой вентильной матрицы (FPGA). С появлением FPGA появилась возможность оптимизировать перепрограммируемое оборудование специально для логики майнинга биткоина, что значительно повысило эффективность. FPGA ознаменовали собой смещение фокуса в проектном замысле, от максимального хеширования к эффективности.
Это повышение эффективности привело к увеличению хешрейта при фиксированном энергопотреблении. Майнеры FPGA, однако, просуществовали недолго, служа только для преодоления разрыва между вычислительным оборудованием общего назначения, таким как CPU и GPU, к более специализированным специализированным специализированным интегральным схемам (ASIC), которые впервые появились в 2013 году.
Чипы ASIC были на порядки эффективнее FPGA за счет оптимизации на уровне кремния для хешрейта и эффективности. Они произвели революцию в горнодобывающей промышленности, обеспечив огромное повышение эффективности и скорости хеширования, при этом компромиссом стала необновляемая фиксированная схема, которая выполняет только одну функцию. Это специализированное логическое оборудование, разработанное с нуля до хеширования, стало предпочтительным методом для майнинга биткойнов.
С 2013 года появилось множество поколений асиков. Каждый новый аппаратный релиз улучшал два дизайнерских намерения - более высокий общий хешрейт и более высокую эффективность. Однако скачок производительности каждого поколения не одинаков. В последние годы мы наблюдаем снижение эффективности ASIC. Это естественная часть технологического развития. По мере того, как мы приближаемся к физическим пределам на уровне кремния, оптимизация конструкции становится более зрелой.
Есть один аспект оборудования для майнинга биткойнов, который оставался относительно постоянным на протяжении 15 лет улучшений поколения: рабочая температура чипа ASIC. ASIC, как и любой другой компьютерный чип, нагревается по мере прохождения через них электричества для вычисления логических операций. Эта тепловая энергия, при правильном улавливании, может быть использована для выполнения полезной работы и в системах отопления. Люди уже нагревают такие вещи, как дома и гидромассажные ванны , с помощью ASIC. Общепризнано, что компьютерные чипы более эффективны и имеют более длительный срок службы, когда они находятся в достаточном охлаждении, но последние поколения силикона общего назначения показали высокую производительность при температуре более 100 °C (212 °F) при полной нагрузке.
ASIC, с другой стороны, имеют тенденцию к тепловому дросселированию выше 80 °C, что серьезно ограничивает хешрейт и эффективность. Это несоответствие указывает на большие возможности для улучшения и оптимизации ASIC, предназначенных для работы при более высоких рабочих температурах. Но зачем производителям проектировать ASIC для работы при более высоких температурах? Разве майнеры не сосредотачиваются на отводе тепла, чтобы их машины работали как можно более холодными и надежными? Ну, это зависит от варианта использования майнеров.
Для крупномасштабных майнинговых операций участки с тысячами машин и мегаваттами майнинговой мощности должны отводить тепло как можно более эффективно. Они хотят максимизировать эффективность хешрейта, чтобы увеличить прибыль, и не заботятся об израсходованной тепловой энергии. Этому посвящена целая индустрия — многие компании создают системы иммерсионного охлаждения, охлаждения с воздушным охлаждением и водяного охлаждения с прямым чипом.
На другом конце спектра находятся мелкие майнеры, мощностью от сотен ватт до сотен киловатт. Многие дома и предприятия используют биткойн-майнеры для обеспечения тепла окружающей среды. Здесь они более эффективно используют оборудование для майнинга, рассматривая как тепло, так и хешрейт майнера как продукты. Это совершенно разные варианты использования. Одна сторона отрасли хочет получить максимальный хешрейт при заданном энергопотреблении, а другая хочет нагреть среду резистивным нагревателем, который субсидирует затраты на электроэнергию за счет вознаграждаемых биткойнов, которые они добывают.
Поскольку тепло ценно для мелких майнеров, незначительные улучшения эффективности хеширования менее важны. Поддержание требуемого заданного значения и высокой температуры на выходе майнера не менее, если не более важно, чем лучшая в отрасли эффективность. В результате, я ожидаю, что повышенная рабочая температура станет третьим дизайнерским намерением чипов ASIC, в частности, для интеграции майнеров в приложения повторного использования тепла.
То, что я описываю здесь, является бифуркацией в дизайне ASIC-чипов, движущихся вперед. Крупные горнодобывающие предприятия, как правило, имеют преимущество в виде более низких затрат на электроэнергию в отдаленных районах. Однако их критикуют за то, что они вредят децентрализации. В идеале глобальный хешрейт должен быть физически распределен. Но мелкие майнеры в густонаселенных районах имеют более высокие затраты на электроэнергию. Использование майнеров для практического нагрева обеспечивает дополнительную мотивацию для майнинга, независимо от затрат на электроэнергию, тем самым способствуя физической децентрализации хешрейта. ASIC могут субсидировать невозвратные расходы на отопление и снижать общие счета за электроэнергию. Экономика не зависит исключительно от прибыльных вознаграждений за майнинг биткойнов.
Более высокие рабочие температуры щепы приводят к большей разнице температур между майнером и окружающей средой, а большие перепады температур более полезны для передачи тепловой энергии. Когда тепло обрабатывается как продукт, повышенная рабочая температура чипа открывает двери для большего количества вариантов использования резистивного нагрева майнеров, таких как котлы или даже испарительные холодильные контуры.
Асики нового поколения стоят дорого. Оставаться на переднем крае эффективности хеширования очень дорого. Для крупных шахт эти капитальные затраты, как правило, финансируются, и математика работает в их пользу, чтобы вернуть прибыль от своих инвестиций, учитывая их дешевые затраты на энергию. Мелкие майнеры ведут себя по-другому. Те, кто повторно использует тепло, уже модернизируют машины, которым несколько поколений, чтобы поддерживать экономичность своих систем. В этом смысле они указывают на то, что они ценят теплоотдачу, а не высочайшую эффективность, и модифицируют и перепрофилируют промышленное оборудование, чтобы воспользоваться его преимуществами.
Я запускаю Antminer S9 у себя дома, разогнанный и заключенный в корпус CryptoCloaks, чтобы он выглядел красиво. Я делаю это не потому, что это эффективно, и у меня нет достаточно дешевой электроэнергии, чтобы майнить прибыльно. Установка, конечно, была не такой простой, как оплата моего счета за отопление на природном газе. Я купил эту машину и ценю ее исключительно с целью обогрева своей комнаты с субсидированными расходами на электроэнергию. Он дешевле в эксплуатации, чем традиционный резистивный обогреватель. Более того, часто простая замена традиционной системы отопления на природном газе или пропане эффективным электрическим теплом может снизить затраты на электроэнергию. Субсидируемый биткойн без KYC, который добывается, является дополнительным преимуществом. Из-за этих различий в стимулах и применении имеет смысл разделить дизайн чипа ASIC на два основных направления:
Для горнодобывающей промышленности, ориентированной на повторное использование тепла, существует ценный, неосвоенный рынок. Тепловая энергия имеет важное значение для нашего современного образа жизни, охватывающего от бытового до промышленного использования в различных масштабах. Майнеры биткоина представляют собой уникальное преимущество, поставляя тепло с субсидией на потребление энергии. Повышение рабочей температуры чипов открывает дополнительные возможности для более эффективного нагрева приложений при сохранении субсидии на вознаграждение за майнинг.
Ориентация на оптимизацию силикона ASIC для более высоких рабочих температур, как описано выше, означает отход от текущего стандарта проектирования и производства ASIC. У производителей есть возможность разрабатывать чипы с нуля для повторного использования тепла, при этом больше проектов с открытым исходным кодом подходят для интеграции в домашние и бизнес-приложения.
Есть два основных производителя, которые составляют большую часть рынка ASIC: Bitmain и MicroBT. Эти машины имеют промышленный дизайн, с острыми алюминиевыми экструдированными корпусами, громкими высокоскоростными вентиляторами и архитектурой хеш-плат и микросхем с закрытым исходным кодом. В результате, нынешние мелкие майнеры модифицируют и модернизируют промышленное оборудование для непромышленного отопления. В машинах с воздушным охлаждением, как правило, вентиляторы заменены на более тихие, а потребляемая мощность снижена, чтобы обеспечить приемлемый уровень шума для предполагаемой среды.
Охлаждение машин с помощью погружных баков устраняет шум, но требует бака для погружной жидкости и теплообменника для отвода тепловой энергии. Гидромашины нового поколения, в которых вода напрямую охлаждает ASIC через контакт с чипом, тихие, но дорогие, и, как и иммерсионные, требуют теплообменников и насосов для передачи тепла. Все эти текущие предложения требуют обширной инфраструктуры или компромиссов для успешного нагрева майнеров и не могут нагревать рабочую жидкость намного выше 80 °C.
Закрытый характер ведущего в отрасли аппаратного обеспечения затрудняет разработку простых интегрированных систем для отопления майнеров в домашних и корпоративных приложениях. Есть несколько небольших компаний, работающих над разработкой интегрированных чипов и хеш-плат, которые работают при более высоких температурах, однако большинство проектов по добыче тепла просто покупают подержанные машины, чтобы вырвать хэш-платы и установить их в специально созданное оборудование для повторного использования тепла.
Разработка чипов ASIC и хеш-плат, специально разработанных для повышения рабочей температуры и системной интеграции, откроет больше возможностей и стимулов для майнинга для повторного использования тепла по доступной цене. Благодаря совместным инициативам с открытым исходным кодом и согласованным усилиям специализированных команд по архитектуре микросхем можно объединить ресурсы и опыт для разработки микросхем ASIC, оптимизированных для повторного использования тепла и обеспечения надежности при высоких температурах.
Это необходимый шаг для широкого внедрения мелкомасштабного майнинга и децентрализации глобального хешрейта. Микросхемы ASIC, предназначенные для более высоких рабочих температур, представляют большую ценность для мелких майнеров, которые могут использовать отработанное тепло, чем лучшую в отрасли эффективность. Дружественные к интеграции архитектуры чипов помогут еще больше увеличить разработку готовых решений для отопления на основе майнинга биткойнов. С другой стороны, промышленные ASIC, предназначенные для максимального хешрейта и эффективности, предлагают большую ценность для крупномасштабных майнинговых операций, которые не могут так легко монетизировать отработанную тепловую энергию. В ближайшие годы, по мере того, как все больше производителей ASIC будут выходить на рынок, ожидается, что повышенная температура и нагрев чипа станут коммерческим преимуществом их разработки.
Тайлер Стивенс, бывший ученый-ракетчик, переключил свое внимание на майнинг биткоинов и более эффективное использование энергии. Это не ракетостроение. Это майнинг биткоина.
Мы очень рады, что он стал автором блога Braiins, и с нетерпением ждем новых работ в будущем.
Следите за новостями Тайлера на X @tylerkstevens и узнайте больше на его веб-сайте.
Мы ищем самых лучших и ярких платных внешних авторов для блога. Отправьте нам прямое сообщение на X со своими идеями и станьте опубликованным автором - наш лучший контент может попасть в нашу следующую книгу.
Прочитать политику конфиденциальности.
Прочитать политику конфиденциальности.
.svg)
