计算机 加密数字货币挖矿市场专题报告 加密数字货币挖矿的演进发展 加密数字货币的挖矿设备经过从 CPU 到 GPU, 再到 FPGA, 最终达到现在的 ASIC 的演化过程 挖矿设备的升级, 不仅带来了网络算力的巨大提升, 也使得挖矿市场向专业化 规模化 公司化的方向发展, 比特币的算力集中问题将不可避免 此外,2017 年在市场上出现了以迅雷玩客云为代表的 CDN 矿机, 这类矿机结合 CDN 网络和区块链技术, 通过挖矿获取区块奖励来吸引用户共享宽带 存储空间及计算资源, 这种新型的共享经济模式能提高社会资源的配置效率 矿机市场发展现状 --- 中国制造, 强者愈强 相比于 中兴事件 折射出我国在半导体产业上的尴尬现状, 中国企业在区块链矿机芯片的研发 设计上却在全球处于绝对的优势, 以比特大陆和嘉楠耘智为代表的区块链矿机公司, 在全球矿机市场上处于绝对垄断地位 根据 商业周刊 披露, 成立于 2013 年的比特大陆公司, 在 2017 年的营业收入却达到了 25 亿美元, 其矿机销售市场份额占全球份额的 75% 以上 ; 此外, 比特大陆凭借其研发的矿机芯片, 一举超越展讯, 成为 2017 年中国大陆地区 IC 设计公司第 2 名, 仅次于华为的海思 比特大陆在比特币挖矿市场上也是绝对的行业巨头, 当前比特大陆公司旗下的算力控制已经超过 50%, 拥有了比特币挖矿行业的绝对主导权 作为全球第二大比特币矿机生产商嘉楠耘智, 旗下主要产品是 阿瓦隆 矿机, 根据其招股说明书披露, 在过去的三年, 嘉楠耘智的年利润增长了 230 倍, 无论是偿债能力还是营运能力都有显著增强, 目前嘉楠耘智已经向港交所递交了上市申请 比特币挖矿市场现状 --- 寒冬来袭, 适者生存 投资评级 证券研究报告 2018 年 05 月 29 日 行业评级强于大市 ( 维持评级 ) 上次评级 作者 强于大市 沈海兵分析师 SAC 执业证书编号 :S1110517030001 shenhaibing@tfzq.com 行业走势图 22% 16% 10% 4% -2% -8% -14% 2017-05 2017-09 2018-01 资料来源 : 贝格数据 计算机沪深 300 相关报告 1 计算机 - 行业研究周报 : 数博会开幕, 重点推荐云计算和工业互联网板块 2018-05-27 2 计算机 - 行业研究周报 : 重点推荐云计算工业互联网, 欢迎参加深圳 TMT 策略会 2018-05-20 3 计算机 - 行业研究周报 : 富士康深夜获批有望重燃工业互联网云计算板块, 欢迎参加上海 TMT 策略会 2018-05-13 决定比特币挖矿盈亏的三个核心要素是比特币价格 难度值 电费成本 目前, 比特币价格持续低迷, 挖矿难度不断提高, 挖矿市场开始进入寒冬, 电费价格成了影响矿工生存的关键因素 根据我们的测算, 从长期静态成本看, 采用蚂蚁 S9 矿机的挖矿成本大约为 3.5 万元人民币, 而采用蚂蚁 V9 矿机或阿瓦隆 A741 矿机, 其成本已经分别达到了 6 万元和 7 万元人民币 ; 从短期动态成本看, 在今年 3 月后, 散户或小型矿工群体已经处于亏损状态 ; 而在 0.5 元一档电价的矿工经营勉力维持, 拥有自己发电厂的矿场则不会受太大影响 风险提示 : 加密数字货币市场具有高投机性 高波动性的风险特性, 存在过度炒作 概念宣传等投资风险 目前区块链技术发展处于早期, 技术存在瓶颈, 大规模地商业应用落地还需时日 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1
内容目录 1. 加密数字货币挖矿的演进发展... 4 1.1. CPU 挖矿... 4 1.2. GPU 挖矿... 5 1.3. FPGA 挖矿... 6 1.4. 专用集成电 (ASIC) 挖矿... 6 1.5. 新型矿机 ---CDN 矿机... 7 1.6. 矿池... 8 1.7. 云矿机... 8 2. 矿机市场发展现状 --- 中国制造, 强者愈强... 9 2.1. 比特大陆... 10 2.2. 嘉楠耘智... 12 3. 比特币挖矿市场现状 --- 寒冬来袭, 适者生存... 14 3.1. 比特币挖矿市场发展概况... 14 3.2. 比特币挖矿市场收益分析... 15 4. 加密数字货币挖矿市场未来展望... 17 图表目录 图 1: 挖矿设备的演进... 4 图 2: 比特币创世区块的原始十六进制版本... 5 图 3: 早期比特币矿工自制的简易 GPU 矿机... 5 图 4: 以太坊 Radeon R9 380x 矿机... 6 图 5: 以太坊 Radeon R9 Nano 矿机... 6 图 6: 比特币 FPGA 矿机... 6 图 7: 比特币蚂蚁 S9 矿机... 7 图 8: 比特币神马矿机... 7 图 9: 迅雷玩客云产品... 7 图 10:2012 年 -2020 年全球矿机市场规模及增长率... 9 图 11: 按交付量计比特币矿机市场份额 (%)... 9 图 12: 按算力计比特币矿机市场份额 (%)... 9 图 13:BM1680 芯片架构图... 11 图 14:2018 年 4 月比特币矿池算力占比... 12 图 15: 嘉楠耘智近三年营业利润 ( 万元 )... 13 图 16: 嘉楠耘智近三年营业收入 ( 万元 )... 13 图 17: 近一年比特币交易日均手续费变化... 15 图 18: 近一年比特币价格与难度值变化情况... 16 图 19: 比特币短期动态盈亏点... 17 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2
表 1: 特比大陆矿机主要参数... 10 表 2:2017 年中国十大集成电路设计公司... 10 表 3: 国内 AI 芯片信息... 11 表 4: 嘉楠耘智主要产品... 12 表 5: 嘉楠耘智主要财务指标... 13 表 6:2015 年 -2017 年嘉楠耘智阿瓦隆矿机销售情况... 13 表 7: 嘉楠耘智三次上市之路... 14 表 8:2018 年 5 月比特币网络节点分布情况 ( 前十大国家或地区 )... 14 表 9:2018 年 4 月末比特币挖矿成本... 16 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3
1. 加密数字货币挖矿的演进发展 自 2017 以来, 随着加密数字货币的价格高涨, 大量的人群涌入加密数字挖矿行业 加密数字货币的 挖矿, 简而言之就是通过计算机节点为区块链网络开展数学运算, 进行记账竞争的过程 ; 运行这些计算机节点的人就是 矿工 ; 而这些计算节点就是 矿机 在挖矿过程中, 矿工主要有两大任务 : 一是将监听到的新交易放入新区块中, 并进行哈希运算寻找一个有效的随机数, 使区块成为合法区块 ; 二是接收并验证区块 当区块通过验证并被纳入公共主链后, 那么找到新区块的矿工就将获得加密数字货币奖励 需要注意的是, 挖矿产业是以 POW 机制为基础的加密数字货币所特有的, 而 POS 机制以及 DPOS 机制相当于虚拟挖矿, 并不需要专业的矿机 这种虚拟数字货币的挖矿与历史上的挖金矿有着非常有趣的相似之处 : 从最开始的个人使用淘砂盘 摇动槽等淘金, 到近代时期将蒸汽机用于排水和其他作业, 爆破技术应用于地下开采, 再到现代社会使用遥感 地球化学等多种手段探测金矿, 大规模的机械化提高开采效率, 而加密数字货币的挖矿也经过从 CPU 到 GPU, 再到 FPGA, 最终达到现在的 ASIC 的演化过程 另一方面, 比特币与黄金都逐渐从个人开采为主逐步演变为大公司大矿池的专业运作 现在我们简单介绍加密数字货币挖矿的演进发展 图 1: 挖矿设备的演进 资料来源 :cryptocompare., 天风证券研究所 1.1. CPU 挖矿 在比特币产生的初期, 挖矿难度非常低, 因此用普通计算机的中央处理器 (CPU) 也能挖到比特币 2019 年 1 月, 中本聪在一台小型服务器上挖出了比特币的第一个区块 --- 创世块, 获得了 50 个比特币的奖励 ; 有趣的是, 中本聪还在创世区块中写入一段话 : The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks( 财政大臣站在第二次救助银行的边缘 ), 这句话是当日 泰晤士报 头版的标题, 它既表明了创世块产生的时间, 也暗示了当前自由资本主义经济面临的问题, 而这可能也是中本聪创造比特币的目的之一 那么使用一台普通的电脑挖矿有多快呢? 一台高端的个人台式电脑, 每秒可以计算大约 2 千万次哈希函数 (20MH/s), 按照 2011 年初的挖矿难度, 大概需要 1 小时左右能挖出一个区块, 而随着比特币挖矿难度的升高, 根据测算到了 2018 年 5 月初用一台普通电脑已经需要大概 2859 万年的时间才能挖出一个有效区块 因此在目前的难度下, 使用 CPU 挖矿的矿工基本挖不出比特币 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4
图 2: 比特币创世区块的原始十六进制版本 资料来源 : 比特币维基百科, 天风证券研究所 1.2. GPU 挖矿 2010 年 9 月, 开始出现使用显卡或图形处理器 (GPU) 来挖矿 相比于 CPU 挖矿, 用显卡挖矿有几个优势, 首先, 买显卡很容易, 而且是业余爱好者也能轻松配置显卡 ; 第二, 显卡具有高吞吐量和高并行处理功能, 这样能同时用不同的随机数计算多个哈希值 ; 最后, 大多数显卡可以超频, 这意味着可以让显卡以高于设计频率的频率更快地运行, 但这需要承担显卡过热或者出现故障的风险 在比特币挖矿的早期, 许多比特币爱好者都喜欢自己组建 GPU 矿机来挖矿, 这类矿机差不多都是通过一个 CPU 来驱动多个 GPU 来进行哈希运算, 以便更快地找到有效区块 下图就是当时一个简易的比特币 GPU 矿机, 该矿机搭载了多个 R6970 显卡进行挖矿 图 3: 早期比特币矿工自制的简易 GPU 矿机 资料来源 : 新浪游戏, 天风证券研究所 然而, 使用 GPU 挖矿也有缺点,GPU 有大量的内置硬件来进行图形处理, 这些特定的硬件对比特币挖矿没有任何用处, 比如 GPU 中的浮点运算单元 ; 同时,GPU 也没有很好的冷却处理设置, 长时间运行发热比较严重, 尤其是把大量 GPU 堆放在一起时该现象尤为严重 前段时间比特币挖矿市场上存在一款 AMD HD7950 BE 显卡矿机, 根据比特范官网的数据显示, 该显卡的哈希算力能达到 700MH/S, 即每秒可以进行约 7 亿次哈希运行, 这比 CUP 矿机高出一个数量级, 然而即使这样, 根据计算, 在 2018 年的今天仍然很难挖出一个有效区块, 大约需要 86 万年左右 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 5
按照当前的比特币网络的难度值, 使用 GPU 矿机几乎无法挖出比特币, 而以太坊的 POW 机制采用了 Ethash 算法, 该算法加入了内存难度, 使它具有抵抗单凭哈希运算优化的 ASIC 挖矿机的属性, 可防止出现矿池算力集中的现象, 因此目前市场上存在的 GPU 矿机大多是以太坊 (ETH) 的 GPU 矿机, 比特币 GPU 矿机已经被历史淘汰 图 4: 以太坊 Radeon R9 380x 矿机 图 5: 以太坊 Radeon R9 Nano 矿机 资料来源 :cryptocompare, 天风证券研究所整理 资料来源 :cryptocompare, 天风证券研究所整理 1.3. FPGA 挖矿 2011 年 6 月左右, 可编程门阵列 (FPGA) 开始用于比特币挖矿,FPGA 比 GPU 的性能更好一些, 可以写入特定的程序来实现特定的运算, 理论上可以使用硬件板上的每一个晶体管进行挖矿运算, 同时也很容易冷却, 精心使用 FPGA 可以使算力提高到 1GH/s, 也就是每秒 10 亿次哈希运算 然而 FPGA 挖矿的时代也非常短暂 : 首先, 使用 FPGA 来挖矿其实更加困难, 因为几乎需要一直超频使用, 这远超 FPGA 供普通消费者而设定的频率, 因此经常出现各种报错和故障 ; 其次, 优化 FPGA 的 32 位加法处理上十分困难, 而这在比特币的 SHA-256 哈希运算中非常关键 ; 最后,FPGA 在多数商店都买不到, 并且只有少数人才知道怎么搭建 FPGA 并进行相应的编程 最重要的是, 即使在运算性能上,FPGA 并没有比 GPU 提高多少 因此 FPGA 矿机很快地被定制化的专用集成电路 ASIC 矿机所取代 图 6: 比特币 FPGA 矿机 资料来源 :hxtop.com, 天风证券研究所整理 1.4. 专用集成电 (ASIC) 挖矿 ASIC 是 Application Specific Integrated Circuit 的缩写, 是一种专门为某种特定用途设计的电子电路 ( 芯片 ) 用于挖矿的芯片即矿机 ASIC 芯片 因为 ASIC 被设计为只进行某一挖 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 6
矿需要的特定算法, 算法任务非常单一, 基本无需分支预测 规划等其他操作, 所以 ASIC 芯片的挖矿的成本相比 CPU 挖矿成本更低 更重要的是, 就挖矿算力而言,ASIC 比同时代的 CPU GPU 高出几万倍甚至更多, 以一台目前主流的蚂蚁矿机 S9 矿机为例, 根据比特大陆官网的资料显示, 其算力达到了 14,000GH/S, 这在 2018 年 5 月的今天意味着一台蚂蚁 S9 矿机需要 42 年就能挖出一个有效区块, 因此 ASIC 挖矿往往带来了整个区块链网络算力的指数级增长 在另一方面, 由于 ASIC 矿机是专门定制, 只为特定的计算而打造的, 这意味着特定的 ASIC 矿机只能挖特定的币种, 而 GPU 是通用的, 可以挖多款币, 因此一款 ASIC 矿机的价格通常与特定币种的价格绑定在一起, 当一款币的价格高涨时, 相应的 ASIC 矿机价格也上涨, 反之则下跌 图 7: 比特币蚂蚁 S9 矿机 图 8: 比特币神马矿机 资料来源 : 中关村在线, 天风证券研究所整理 资料来源 : 中关村在线, 天风证券研究所整理 1.5. 新型矿机 ---CDN 矿机 2017 年市场上出现了一种新型的区块链矿机, 即以迅雷玩客云为代表的 CDN 矿机, 根据玩客云官网的资料显示, 这类矿机结合 CDN 网络和区块链技术, 通过挖矿获取链克 ( 一种基于区块链技术发放的奖励 ) 来吸引用户共享宽带 存储空间及计算资源, 而这种 CDN 挖矿的模式能带来很多好处 : 首先对于用户 ( 相当于 CDN 节点 ), 能够把闲置的上行宽带共享出去获取链克奖励, 而链克又能用来兑换网络加速 云存储等服务 ; 再者, 对于迅雷能够以较低的成本获取 CDN 节点的宽带资源, 节约了大量成本 ; 最后, 对于厂商 ( 如视频网站等 ), 这意味着可以购买到很便宜的 CDN 服务 尽管目前这类矿机有一些争议, 但作为一种新共享经济模式的实验, 其做法十分值得肯定 图 9: 迅雷玩客云产品 资料来源 : 玩客云官网, 天风证券研究所 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 7
1.6. 矿池 在上文中我们做了简单的计算, 即使是一台最新的蚂蚁 S9 13T 矿机, 也即平均需要 42 年的时间才能挖出一个有效区块 目前市场上的主流矿机大概用 1~2 年, 从理论上而言, 在该情况下 (n 很大,P 很小 ), 矿工在一年里能挖出的有效区块数量的概率分布满足泊松分布, 即这里我们取参数值 λ=1/42, 会发现用一台蚂蚁 S9 矿机在第一年里没挖到区块的概率高达 97.6%, 挖出一个区块的概率为 2%, 挖出两个区块的概率仅仅为 0.28% 因此, 对于单个矿工而言, 花费了数千元买了一个矿机, 支付了大量的电费成本的结果却是大概率地在第一年内什么也得不到, 这种高风险性对于单个矿工是不可承受的 想要降低这种风险, 唯一的方法就是提高算力 因此, 对于有强大财力和资源的矿工会自建加密数字货币矿场, 而资金较小, 拥有算力较小的矿工会联合起来组建矿池共同挖矿, 在此机制中, 不论个人矿工所能使用的运算力有多少, 只要是透过加入矿池来参与挖矿活动, 无论是否有成功挖掘出有效资料块, 均可按对矿池的贡献来获得加密数字货币奖励 这就极大降低了单一矿工的风险 比如目前比较著名的 BTC.com 矿池, 根据 BTC.com 的数据显示, 其算力在过去三个月里占比特币网络全部算力的 27%, 这意味着平均每 37 分钟左右就能挖取一个有效区块, 加入矿池的矿工每年都一定能获取加密数字货币的挖矿收入, 此时唯一需要考虑的风险就是币价的波动风险 矿池的出现虽然降低了单一矿工的风险, 却提高了加密数字货币的风险, 当单个矿池或几个矿池联合起来的算力超过 50% 时, 加密数字货币的区块链网络就存在女巫攻击的可能性, 而一些研究还表明, 通过挖私矿的方式, 只要算力占比超过 1/3 左右就存在发动女巫攻击的可能性 从现实情况看, 比特币网络已经出现算力中心化的倾向 1.7. 云矿机 相比于传统的采购高配置的硬件并进行专业维护的挖矿, 市场上的云矿机则提供了一种低成本 低风险 低费用的挖矿模式 简而言之, 云挖矿就是通过网络远程使用别人的矿机挖矿, 由云挖矿服务商提供矿机 网络 运行维护等服务, 而用户只需要支付一定的租用 托管服务费, 因此这实际上是一种租赁托管服务 目前全球主流的运算力供应商有 Genesis Mining Hashflare nicehash 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 8
2. 矿机市场发展现状 --- 中国制造, 强者愈强 随着加密数字货币价格的上涨, 矿机的销售在 2016 年和 2017 年也突飞猛进, 根据嘉楠耘智的招股说明书披露, 全球加密数字货币矿机的销售收益从 2012 年的 7 千万元人民币增长至 2017 年的 193 亿元人民币, 年复合增长率高达 207.8%, 预计至 2020 年销售收益会增长至 985 亿元人民币 图 10:2012 年 -2020 年全球矿机市场规模及增长率 120 100 80 60 40 20 0 376.0% 400.0% 98.5 290.0% 79.4 300.0% 237.8% 45.6 200.0% 139.9% 136.0% 0.1 0.3 1.3 83.7% 19.3 100.0% 73.9% 2.4 5.7 24.1% 0.0% 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018E 2019E 2020E 矿机市场规模 ( 十亿元人民币 ) 增长率 资料来源 :Canaan Inc( 嘉楠耘智 ) 招股说明书, 天风证券研究所 相比于最近的 中兴事件 折射出我国在半导体产业上的尴尬现状, 在数字货币的上游矿机市场, 中国企业在区块链矿机芯片的研发 设计上却在全球具有巨大的优势, 以比特大陆和嘉楠耘智为代表的区块链矿机公司, 在全球矿机市场上处于垄断地位, 两家中国公司的比特币矿机销售量占全球销售总量的比重超过 87%, 其中比特大陆旗下的蚂蚁矿机, 以约 66.6% 的矿机数量占有率成为比特币矿机市场上的绝对霸主 图 11: 按交付量计比特币矿机市场份额 (%) 图 12: 按算力计比特币矿机市场份额 (%) 12.50% 20.90% 66.60% 比特大陆 嘉楠耘智 其他 20.50% 19.50% 60.00% 比特大陆 嘉楠耘智 其他 资料来源 :Canaan Inc( 嘉楠耘智 ) 招股说明书, 天风证券研究所 资料来源 :Canaan Inc( 嘉楠耘智 ) 招股说明书, 天风证券研究所 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 9
2.1. 比特大陆 比特大陆公司成立于 2013 年, 借助 2014 年比特币价格的崩盘和 2015 年初的市场回暖, 以及自身矿机的高能低耗的优势, 比特大陆成功公司崛起, 成为区块链行业, 特别是比特币矿机市场的霸主 这家成立仅仅五年的企业, 根据 商业周刊 的报道, 在 2017 年的营业收入却达到了 25 亿美元, 更从去年下半年起, 成为台积电中国的第 2 大客户, 预计在 2018 年可能跻身全球前五大客户 而在今年发布的 2017 年中国独角兽企业发展报告 中, 比特大陆以 10 亿美元的估值排名第 107 位 表 1: 特比大陆矿机主要参数 矿机型号发布时间芯片制程工艺单片算力芯片功耗 蚂蚁 S1 2013/9 BM1380 55 nm 2.8 GH/s 2000 W 蚂蚁 S3 2014/4 BM1382 28 nm 14 GH/s 800 W 蚂蚁 S5 2014/10 BM1384 28 nm 18 GH/s 510 W 蚂蚁 S7 2015/6 BM1385 28 nm 30 GH/s 230 W 蚂蚁 S9 2016/6 BM1387 16 nm 80 GH/s 100 W 资料来源 : 比特大陆官网 天风证券研究所 表 2:2017 年中国十大集成电路设计公司 排名 公司 销售额 ( 亿元人民币 ) 主要产品 1 海思 390 通讯产品 2 比特大陆 143 ASIC 3 展讯 97.5 通讯产品 4 豪威 65 CIS 5 汇顶 35.75 指纹芯片 6 华大 26 身份证智能卡 7 芯成 23.4 存储 8 谱瑞 22.1 显示触控 9 格科微 20.15 CIS 10 兆易创新 19.5 存储 资料来源 : 芯智讯, 天风证券研究所 在矿机芯片领域, 根据比特大陆官网资料显示, 比特大陆成功开发并量产了多款 ASIC 定制芯片和整机系统, 拥有先进工艺 28nm 16nm 12nm 的集成电路全定制设计的量产经验, 其中最具代表性的是其运用在加密数字货币矿机中的 BM 芯片系列, 其自主研发的第五代芯片 BM1387 是全球功耗最低 性能最高的运算加速芯片 ; 而根据芯智讯的调查显示, 比特大陆也凭借其研发的矿机芯片, 一举超越展讯, 成为 2017 年中国大陆地区 IC 设计公司第 2 名, 仅次于华为的海思 与此同时, 比特大陆也开始进人工智能领域, 根据半导体行业观察披露,2017 年底, 比特大陆正式发布旗下算丰 TPU 芯片 BM1680, 这是一款面向深度学习应用的张量计算加速处理的专用定制芯片, 适用于 CNN RNN DNN 等深度神经网络的推理预测 (Inference) 和训练 (Training) BM1680 单芯片能够提供 2TFlops 单精度加速计算能力, 芯片由 64 NPU 构成, 特殊设计的 NPU 调度引擎 (Scheduling Engine) 可以提供强大的数据吞吐能力 单芯片能够提供 2TFlops 单精度加速计算能力, 片上 32MB SRAM 拥有高带宽, 在片外有 DDR4 内存接口, 单芯片可支持高达 16GB DDR 内存 同时, 比特大陆将围绕算丰 AI 芯片, 不断为各个落地场景提供创新解决方案 目前发布的智能视频分析服务器 SS1, 是专为视频和 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 10
图像智能分析而打造的服务器系统, 基于自主研发的张量加速处理器 BM1680 和加速卡 SC1+, 具有人脸检测 人脸识别 人体检测 机非人检测分类等标准功能 未来比特大陆将为更多安防 大数据 互联网等场景, 提供创新解决方案 图 13:BM1680 芯片架构图 资料来源 : 半导体行业观察, 天风证券研究所 表 3: 国内 AI 芯片信息 研制单位 功耗 W 速度 GOP/S 能效比 GOPs/W 技术平台 针对网络 PKU 23.6 2940.7 124.6 FPGA CNN PKU 25 364.4 14.6 FPGA CNN&RNN THU 3.5 84.3 24.1 FPGA CNN DeePhi 41 2520 61.5 FPGA RNN DeePhi 53 3760 70.9 FPGA RNN DeePhi 12 2700 225 FPGA CNN DeePhi 3 230 76.7 FPGA CNN CAS 1.019 500 490.7 ASIC CNN THU 1.27 194.4 152.9 ASIC CNN 比特大陆 41 86100 2000 ASIC CNN&RNN 寒武纪 0.954 544 570.2 ASIC CNN 百度 FPGA CNN 地平线 ASIC CNN&RNN 资料来源 : 中国科学院自动化研究所, 天风证券研究所 比特大陆在比特币挖矿市场上也是绝对的行业巨头 根据云锋金融的资料显示,2014 年 11 月 14 日, 比特大陆上线蚂蚁矿池 (Antpool), 在不久后便成为全球算力最大的矿池, 随后在 2016 年和 2017 年先后推出了新矿池 BTC.com 和 Connect BTC, 并在 A 轮以 2000 万美元投资了 ViaBTC 矿池 在 2018 年四月, 比特大陆直接和间接控制的 Antpool,BTC.com, Connect BTC 三大矿池算力份额占比分别达到 13.9%,27.4%,10.6%, 即比特大陆公司旗下 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 11
的直接和间接的算力控制已经超过 50% 也正是凭借这种强大的算力占比, 比特大陆在比特币领域具有极大的话语权, 并在去年 6 月主导完成了比特币的硬分叉, 产生了比特现金 (BCH) 图 14:2018 年 4 月比特币矿池算力占比 资料来源 :BTC.com, 天风证券研究所 2.2. 嘉楠耘智 作为世界第二大比特币矿机生产商嘉楠耘智成立于 2013 年, 其公司创始人张楠赓研制出了世界上第一台 FPGA 矿机, 从 2013 年到 2017 年, 嘉楠耘智分别成功研发并量产了 110nm 55nm 28nm 16nm 挖矿芯片, 不仅是全球最早研发区块链重复计算芯片的团队, 还引领行业走进了 ASIC 时代 其主要产品是 阿瓦隆矿机, 目前在售的 A741 产品为例, 其使用了自主研发的基于 16nm 工艺的 A3212 芯片, 可以提供 7.3THash/s 的计算能力, 而每 THash 的芯片功耗低至 157.5W, 产品的性价比 可靠性与市场上同类型产品相比竞争力较强 根据其招股说明书披露, 在 2018 年的前三个月, 该公司的阿瓦隆矿机就已累计售出 10.1 万台 表 4: 嘉楠耘智主要产品 产品名称 AvalonMiner 区块链计算设备 产品型号 A6.0 A721 A741 图例 芯片 80*A3218 28nmASIC 72*A3218 16nmASIC 88*A3218 16nmASIC 额定算力 3.5 TH/S 6 TH/S 7.3 TH/S 支持算法 SHA-256 SHA-256 SHA-256 额定功率 1050W 900W 1150W 资料来源 : 嘉楠耘智转股说明书, 天风证券研究所 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 12
从嘉楠耘智 2018 年公布的财务数据看, 受 2015 年后比特币价格的高涨, 以及公司推出的阿瓦隆矿机深受市场欢迎双重利好的影响, 在过去几年内嘉楠耘智的营业收益迅速增长, 其招股说明书显示, 嘉楠耘智的年收益从 2015 年的 4,770 万元增长至 2017 年的 13 亿元, 年利润从 2015 年的 151 万元人民币增长至 2017 年的 3.6 亿人民币, 较两年前增长了 230 多倍 从偿债能力看, 由于嘉楠耘智的盈利能力较强, 经营积累显著, 且股东多次增资, 因此嘉楠耘智的偿债能力一直提升, 其资流动比率从 2015 年的 1.34 增长到 2017 年初的 10.33, 而在运营能力方面, 由于嘉楠耘智采用预收款模式进行销售, 应收账款周转情况整体较好 从其矿机销量上看, 从 2015 年至 2017 年嘉楠耘智的阿瓦隆矿机销量实现了飞跃, 从 2015 年的 9.7 万台增长至 2017 年 29 万台, 这也从侧面反映出那段时期由于比特币价格上涨带来的挖矿市场的红火 图 15: 嘉楠耘智近三年营业利润 ( 万元 ) 图 16: 嘉楠耘智近三年营业收入 ( 万元 ) 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 36089 5254 151 2015 年 2016 年 2017 年 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 130808 31587 4770 2015 年 2016 年 2017 年 资料来源 :Canaan Inc( 嘉楠耘智 ) 招股说明书, 天风证券研究所 资料来源 :Canaan Inc( 嘉楠耘智 ) 招股说明书, 天风证券研究所 表 5: 嘉楠耘智主要财务指标 盈利能力 偿债能力 营运能力 指标 2017 年 1-4 月 2016 年度 2015 年度 销售净利润率 12.84% 18.38% 4.44% 净资产利润率 10.48% 35.34% 18.80% 资产负债率 0.74%% 0.59%% 52.74% 流动比率 10.33% 8.26% 1.34% 速动比率 4.89% 1.51% 0.25% 营收账款周转率 7.22% 25.90% 19.32% 存货周转率 1.33% 1.91% 1.72% 资料来源 : 嘉楠耘智转股说明书, 天风证券研究所 表 6:2015 年 -2017 年嘉楠耘智阿瓦隆矿机销售情况 2015 年 2016 年 2017 年 销量 ( 台 ) 单位成本 ( 人民币 ) 销量 ( 台 ) 单位成本 ( 人民币 ) 销量 ( 台 ) 单位成本 ( 人民币 ) A6(28 纳米 ) 9,727 2,600 72,836 1,757 --- --- A7 系列 (16 纳米 ) --- --- 20,918 2,583 294,523 2,354 总计 9,727 2,600 93,754 1,941 294,523 2,354 资料来源 :Canaan Inc( 嘉楠耘智 ) 招股说明书, 天风证券研究所 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 13
此前嘉楠耘智一直尝试在国内新三板上市, 但受国内政策以及市场形势影响, 一直没有成功, 在 2018 年 5 月, 嘉楠耘智在港交所提交 IPO 申请书, 若此次成功赴港 IPO, 该公司将是香港股市第一家以区块链业务为主业的上市公司 表 7: 嘉楠耘智三次上市之路 第一次 2016 年 6 月鲁亿通 (300423) 公告称拟作价 30.6 亿元收购嘉楠耘智 100% 股权, 证监会否决 第二次 2017 年 8 月嘉楠耘智向新三板提交挂牌申请, 前后共给三次反馈意见, 最终嘉楠耘智主动放弃挂牌 第三次 2018 年 5 月嘉楠耘智在香港提交 IPO 申请书 资料来源 : 新浪财经, 天风证券研究所 3. 比特币挖矿市场现状 --- 寒冬来袭, 适者生存 3.1. 比特币挖矿市场发展概况 凭借比特币在加密数字货币中的特殊地位, 比特币挖矿市场是加密数字货币挖矿市场中最重要的市场 从全球节点分布情况看, 截止到 2018 年 5 月, 全球共有 10,298 个比特币节点, 其中美国最多, 共 2591 个节点, 占节点总数的 25.16%, 中国排名第三, 共 683 个节点, 占节点总数的 19.11% 表 8:2018 年 5 月比特币网络节点分布情况 ( 前十大国家或地区 ) 排名国家节点数 ( 占比 ) 1 美国 2591 (25.16%) 2 德国 1968 (19.11%) 3 中国 683 (6.63%) 4 法国 660 (6.41%) 5 荷兰 496 (4.82%) 6 加拿大 384 (3.73%) 7 英国 376 (3.65%) 8 俄罗斯 340 (3.30%) 9 不详 339 (3.29%) 10 日本 227 (2.20%) 资料来源 :https://bitnodes.earn.com/#, 天风证券研究所 从矿工收入看, 比特币挖矿收益包含区块奖励与手续费两部分 其中, 比特币总数是 2100 万个, 区块奖励起初是每个区块奖励 50 个比特币, 每挖出剩余比特币产量的一半时, 区块奖励就会就会减少一半 在 2012 年 11 月和 2016 年 6 月, 比特币都经历过区块奖励减产, 目前比特币的区块奖励数是 12.5 个比特币, 而下一减产时间点将发生在 2020 年 当减产到一定阶段, 区块奖励可以忽略不计时, 手续费将成为维持比特币网络稳定运行的重要因素 从比特币的交易费用看, 在经历了 2017 年末比特币价格大涨, 日均交易量的增加使交易手续费暴涨后, 随着币市的低迷, 比特币的交易费用也在逐渐下降 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 14
单位 : 万美元 单位 :BTC 图 17: 近一年比特币交易日均手续费变化 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 2017/6 2017/8 2017/10 2017/12 2018/2 2018/4 1200 1000 800 600 400 200 0 日交易费用 ( 万美元 ) 日交易费用 (BTC) 资料来源 :blockchain.info, 天风证券研究所 3.2. 比特币挖矿市场收益分析 比特币挖矿的工作原理, 简而言之就是找一个随机数并与其他关键指标组成一个区块头, 作为哈希函数的输入值, 要求得到的哈希函数的输出值小于目标值 由于哈希函数具有谜题友好性, 所以只能采取枚举法一一尝试所有的随机数值才能得到正确的解 在比特币中, 随机数是一个 32 位的二进制数, 这意味着大约需要 2^32 次计算后才能历遍所有的的随机数可能, 如果 2^32 次运算后人没有找到满足条件的哈希值, 则需要更改放置交易的 Merkle 树, 使 Merkle 树根哈希值改变,Merkle 树根哈希值为 32 字节, 意味着是一个 256 位二进制数, 加上前面的随机数更改, 所有可能的结果数是一个非常大的数 因此算力越高, 获胜的概率越大 在比特币挖矿中, 难度值决定了节点 ( 计算机 ) 大约要经过多少次哈希运算才能产生一个合法的区块 难度越高, 获取一个有效区块所需要的算力越多 因为比特币的区块大约为每 10 分钟生成一个, 为了使新区块的产生时间基本保持这个速率, 难度值必须根据全网算力进行调整 换句话说, 无论区块链全网的算力如何变化, 难度值都会进行调整以保证区块的产生速度基本保持不变 通常而言, 每挖出 2016 个比特币网络的区块, 难度就会根据全网的算力调整一次, 这个调整周期大约是两个星期 (2016*10 分钟 ) 一般而言, 新目标值 = 最大目标值 / 难度值, 而根据新目标值我们可以计算出一次哈希运算获胜的概率, 进而得出获取一个有效区块所需要的算力大小, 根据挖出一个有效区块所需算力的大小 比特币的价格以及挖矿设备的所产生的成本, 就可以估计出比特币的挖矿成本 从以上的分析可以看出, 决定比特币挖矿盈亏的核心要素是比特币价格 难度值 电费成本三个关键指标 在 2017 年, 随着比特币价格持续攀升, 导致大量新矿工涌入比特币挖矿市场, 算力的急剧增加导致了挖矿难度的显著提高, 这意味着一台原有的机器在 11 月后能挖到的有效区块更少了 以 2017 年 6 月后开始出售的一台蚂蚁 S9 矿机为例, 其算力达到 10TH/S, 在 2013 年初, 比特币全网的算力仅为 20TH/s, 这意味着每天挖出的比特币中有一半比特币 (3600 个比特币 ) 可以由一台蚂蚁矿机挖出, 而到了 2018 年的 5 月, 这样一台矿机平均一天只能挖出 0.0007 个比特币了 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 15
图 18: 近一年比特币价格与难度值变化情况 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 2017/6 2017/8 2017/10 2017/12 2018/2 2018/4 5E+12 4E+12 3E+12 2E+12 1E+12 0 价格 ( 人民币元 ) 难度值 资料来源 :blockchain.info, 天风证券研究所 难度值的上升意味着矿工一天能挖到的比特币数量更少, 雪上加霜的是, 从 2018 年 1 月后, 比特币价格开始暴跌, 这直接影响到矿工的收入, 至此, 比特币挖矿市场开始进入寒冬 想要在寒冬中生存下来, 电费价格成了影响矿工经营的关键因素 根据 财经 杂志的调查, 目前的比特币挖矿的用电价格大约分为三档 : 散户和小矿场的用电都是工业用电, 价格大概在 0.7 元 / 度, 而大中型矿场的电力成本在 0.3 元 -0.4 元 / 度, 此外, 一些拥有自己发电厂的矿场, 其电力成本仅为 0.2 元 / 度左右 从长期静态成本出发, 矿工需要支付矿机这一固定成本, 一般而言, 比特币矿机的价格是随着比特币而波动的, 以一台蚂蚁 S9 矿机为例, 这里选取 4 月末的矿机市场售价, 一台矿机的使用寿命大约为 2 年, 采用直线折旧法, 电价取 0.6 元 / 度,4 月末的难度值为 4,022,059,196,164, 可计算得出一台蚂蚁 S9 矿机平均一天能挖取 0.00925 个比特币, 因此采用蚂蚁 S9 矿机挖到一枚比特币的成本大约为 34,492 元人民币, 然而, 采用蚂蚁 V9 矿机或阿瓦隆 A741 矿机, 其成本已经分别达到了 6 万元和 7 万元人民币, 远远超过了 4 月末比特币的市场价格, 如果比特币的价格仍然不能超过静态盈亏点, 使用这两款矿机的矿场从长期看将处于亏损状态 表 9:2018 年 4 月末比特币挖矿成本 挖矿设备 售价 算力 (hash/s) 功率 ( 瓦 ) 电力成本 ( 元 / 天 ) 一日收益 比特币盈亏点 蚂蚁 V9 矿机 4T 1310 4000 G 1050 15.12 0.000274 BTC 61,731 蚂蚁 S9-13.5T 9100 13500 G 1350 19.44 0.000925 BTC 34,492 阿瓦隆 A741 15000 7300 G 1150 16.56 0.000512 BTC 72,476 资料来源 : 中关村在线天风证券研究所 从短期动态成本看, 矿工不需要考虑矿机这一固定成本, 只需要考虑比特币网络难度的调整以及电价的差异所带来的影响, 这里以蚂蚁 V9 矿机为例, 选取 0.7 元,0.5 元,0.2 元三档电价成本, 计算得到的短期比特币盈亏点如图 16 所示 经我们计算发现, 在 2018 年 3 月后,0.7 元电价成本一档, 即散户或小型矿工群体, 由于比特币价格已经跌破了短期的比特币盈亏点价格, 已经处于亏损状态 ; 而在 0.5 元一档的矿工还可以勉力维持, 在 0.2 元一档, 拥有自己发电厂的矿场则不会受太大影响 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 16
价格 / 成本 ( 单位 : 人民币元 ) 难度值 图 19: 比特币短期动态盈亏点 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 2017/6 2017/7 2017/8 2017/9 2017/10 2017/112017/12 2018/1 2018/2 2018/3 2018/4 4.5E+12 4E+12 3.5E+12 3E+12 2.5E+12 2E+12 1.5E+12 1E+12 5E+11 0 价格 ( 人民币 ) 0.7 元电价成本 0.5 元电价成本 0.2 元电价成本难度值 资料来源 :blockchain.info, 天风证券研究所 4. 加密数字货币挖矿市场未来展望 从 CUP 到 GPU, 再到 ASIC, 随着矿机设备的升级, 比特币网络的算力和挖矿难度的不断增加, 在未来比特币挖矿行业仍然会继续向专业化 规模化 公司化的方向发展, 比特币挖矿市场的算力中心化趋势不可逆转 在比特币价格低迷, 挖矿难度一直增长的当下, 电价成为影响比特币挖矿市场的最重要因素, 能获得廉价电力供应的矿场将安然度过本次的市场寒冬, 并将在比特币下一个牛市开启时重新崛起 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 17
分析师声明本报告署名分析师在此声明 : 我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力, 本报告所表述的所有观点均准确地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法 我们所得报酬的任何部分不曾与, 不与, 也将不会与本报告中的具体投资建议或观点有直接或间接联系 一般声明除非另有规定, 本报告中的所有材料版权均属天风证券股份有限公司 ( 已获中国证监会许可的证券投资咨询业务资格 ) 及其附属机构 ( 以下统称 天风证券 ) 未经天风证券事先书面授权, 不得以任何方式修改 发送或者复制本报告及其所包含的材料 内容 所有本报告中使用的商标 服务标识及标记均为天风证券的商标 服务标识及标记 本报告是机密的, 仅供我们的客户使用, 天风证券不因收件人收到本报告而视其为天风证券的客户 本报告中的信息均来源于我们认为可靠的已公开资料, 但天风证券对这些信息的准确性及完整性不作任何保证 本报告中的信息 意见等均仅供客户参考, 不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或要约 该等信息 意见并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的 财务状况以及特定需求, 在任何时候均不构成对任何人的个人推荐 客户应当对本报告中的信息和意见进行独立评估, 并应同时考量各自的投资目的 财务状况和特定需求, 必要时就法律 商业 财务 税收等方面咨询专家的意见 对依据或者使用本报告所造成的一切后果, 天风证券及 / 或其关联人员均不承担任何法律责任 本报告所载的意见 评估及预测仅为本报告出具日的观点和判断 该等意见 评估及预测无需通知即可随时更改 过往的表现亦不应作为日后表现的预示和担保 在不同时期, 天风证券可能会发出与本报告所载意见 评估及预测不一致的研究报告 天风证券的销售人员 交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准 采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和 / 或交易观点 天风证券没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务 天风证券的资产管理部门 自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策 特别声明在法律许可的情况下, 天风证券可能会持有本报告中提及公司所发行的证券并进行交易, 也可能为这些公司提供或争取提供投资银行 财务顾问和金融产品等各种金融服务 因此, 投资者应当考虑到天风证券及 / 或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突, 投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一参考依据 投资评级声明 类别说明评级体系 股票投资评级 行业投资评级 自报告日后的 6 个月内, 相对同期沪深 300 指数的涨跌幅自报告日后的 6 个月内, 相对同期沪深 300 指数的涨跌幅 买入 预期股价相对收益 20% 以上 增持 预期股价相对收益 10%-20% 持有 预期股价相对收益 -10%-10% 卖出 预期股价相对收益 -10% 以下 强于大市 预期行业指数涨幅 5% 以上 中性 预期行业指数涨幅 -5%-5% 弱于大市 预期行业指数涨幅 -5% 以下 天风证券研究 北京武汉上海深圳 北京市西城区佟麟阁路 36 号 湖北武汉市武昌区中南路 99 上海市浦东新区兰花路 333 深圳市福田区益田路 5033 号 邮编 :100031 号保利广场 A 座 37 楼 号 333 世纪大厦 20 楼 平安金融中心 71 楼 邮箱 :research@tfzq.com 邮编 :430071 邮编 :201204 邮编 :518000 电话 :(8627)-87618889 电话 :(8621)-68815388 电话 :(86755)-23915663 传真 :(8627)-87618863 传真 :(8621)-68812910 传真 :(86755)-82571995 邮箱 :research@tfzq.com 邮箱 :research@tfzq.com 邮箱 :research@tfzq.com 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 18
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