深度 | 枯水期临近，比特币挖矿全产业链解析

比特币挖矿的收益主要受挖矿难度与电费影响。由于比特币全网的挖矿难度（决定了单位挖矿收益）和币价对所有矿工来说都是一样的，矿工的挖矿收益只与其矿机的算力有关，算力越大，挖矿收益越多。而影响挖矿成本的主要是矿机的功耗与电费。另外，矿机的能耗比(W/T)也是值得关注的指标。同样算力的矿机，挖矿收益相同，但能耗比小的矿机，电费支出更少，即挖矿收益理论上更高。

比特币挖矿已形成产业链。除挖矿外，还有矿场、矿机厂商、矿池、云算力平台等业态值得关注。矿机厂商作为算力生产方，在产业链中拥有绝对话语权；矿工向矿机厂商购买算力，关注币价、挖矿难度与矿机功耗；矿工将矿机托管于矿场，矿场的建设具有高度非标性，它与当地监管力度密不可分；矿工和云算力平台将矿机算力接入矿池；云算力平台将矿机算力“零售”给投资者，提高了算力的流动性。整个产业链的发展与IT发展过程极其类似。

枯水期来临，比特币挖矿算力将继续上升。已知比特大陆采用第二代7纳米芯片的矿机S17、S17 Pro约含144颗芯片，一片12寸的7纳米晶圆片大约能切出3000颗ASIC芯片，假设这批晶圆主要用于制造7纳米矿机S17 Pro（56T），则年底比特大陆共能制造出约104万台矿机；假设2020年初这批矿机正式面世、售罄且用于挖矿，则全网算力将增加58.24EH/s。下达高额订单的行为反映出龙头矿机厂商比特大陆对矿机市场回暖的确认和对未来行情的看好。另外，由于丰水期电费低廉，中国西南矿场吸引了比特币全网六成算力，10月丰水期结束后，将有不少矿机从西南迁往西北，西北矿场的空置率将有所下降。

比特币矿机厂商具有技术护城河。我们看好矿机产业链上矿机厂商的投资机会。首先，矿机厂商的芯片设计及产业化能力具备相当程度的护城河。虽然比特币矿机厂商的产能受芯片流片良率影响很大，但归根结底，对其业绩影响最大的还是剧烈变动的比特币价格，矿机厂商有拓展新业务的诉求，借助已有的芯片设计经验，矿机厂商有望将成功经验复制到人工智能业务中去。其次，在整个比特币挖矿产业链，矿机厂商是最接近传统金融市场的一种业态。第三，在比特币挖矿产业链中，矿机厂商业务的金融属性较小，面临的监管压力较小。

10月，中国西南地区结束长达半年的丰水期，该地区凭借此时低廉的电力吸引了比特币矿工，拥有全网六成算力。之后，矿工将不得不迁往电费较为昂贵的西北地区，挖矿成本骤升。同时，比特币价格虽然一度突破1万美元，但在相当一部分时段处于这一价格以下，挖矿收入面临较大不确定性。尽管如此,相较于2018年低点,比特币价格回升2倍有余，矿工挖矿热情高涨，比特币全网算力突破80EH/s，创历史新高。本报告旨在探索在币价不稳定与枯水期临近的当下,比特币挖矿产业链上的投资机会。

市场的一种业态。第三，在比特币挖矿产业链中，矿机厂商业务的金融属性较小，面临的监管压力较小。

催化剂：币价进一步上涨；矿机厂商的良品率提高。

风险提示：监管政策不确定性、区块链基础设施开发不达预期。

2）市值较大。市值为1704亿美元（约1.2万亿元），占全部加密货币（2529种）市值的69.1%，是市值唯一超过千亿美元的加密货币。这一市值超过了麦当劳、花旗集团、PayPal、星巴克等知名品牌，接近贵州茅台（1.4万亿元）等A股知名上市公司（注：A股市值超过万亿的公司仅6家）。

3）流动性好。日交易量为164亿美元（约1800亿元），相当于A股的40%（wind,2019.5）。全球有20280家7*24小时交易的加密货币交易所，它们中的绝大多数都将比特币列为交易标的。另外，多家交易所提供比特币做多与做空期货合约。例如，美国商品期货交易委员会（CFTC）批准了持牌商品交易所芝加哥商业交易所集团（CME）、芝加哥期权交易所（CBOE）以及Cantor交易所提供比特币期货；纽约金融服务监管局还批准了交易所Bakkt提供实物结算的比特币期货合约；美国证券交易委员会还在审查多支比特币ETF的上市申请。

4）与其他资产相关性低。比特币的另一个重要优点是与其他资产（如股票、债券、衍生品和黄金等）的相关性低，这使得相较于其他资产，拥有一定避险属性，尤其是在地缘政治冲突升级时，它常被当做对冲法币贬值风险的工具。

2、挖矿是从“源头”且低成本获得比特币的方式。传统的电子支付方式依赖于转账双方共同信赖的第三方（例如银行），其典型过程为银行在交易发送人开设在本行的账户中减记转账金额，在交易接收人在本行的账户中加记相关金额。比特币致力于成为点对点的电子现金系统，它实现价值传输的方式是由全网所有用户见证用户之间的转账交易，来防止资金的双重支付，它是全网分布式维护的账本。所谓“挖矿”，即是使用作为“矿机”的计算机解答比特币系统给出的加密题争夺比特币账本的记账权，将交易打包进区块，区块前后相连，形成“链”。

1）挖矿是比特币的发行方式。比特币系统会向获得记账权的矿工发放区块奖励。比特币全网大约每10分钟出1个块。挖矿难度是动态调整的， 每挖2016个块便会做出一次调整，调整的依据是前面2016个块的出块时间，如果前一个周期平均出块时间小于10分钟，便会加大难度，大于10分钟，则减小难度，目的是为了保证系统稳定的每过10分钟产出一个块，所以难度调整的时间约2周（2016 * 10 分钟），所有这些规则均是开源代码规定。

每出1个区块系统奖励50个比特币，这一奖励大约每4年减半一次。2012年11月和2016年7月分别发生过减半，当前区块奖励为12.5个比特币，预计下次减半将发生在2020年5月。即当前每天全球比特币矿工将获得总计约1800个比特币的区块奖励。

比特币通过这种方式完成“发行”，数量大约为2100万个。截止到2019年8月31日，已有1791个比特币被挖出。除了区块奖励，矿工还会得到交易发送方支付的手续费。理论上2140年最小单位的比特币将被挖出，届时矿工所得将仅为交易手续费。

根据Coinshares，2018年比特币矿工共获得了55亿美元的收益，其中52亿美元为区块奖励收益（占97%），3亿美元为矿工费奖励（占3%）。

当前矿工能从每个区块获得手续费约为区块奖励的1.7%。比特币全网过去24小时的区块奖励和交易手续费分别为1913BTC、34.04BTC，共约1879美元。

2）挖矿能低成本获得比特币。2017年12月，比特币价格创历史新高，逼近2万美元，其后急转直下，2018年11月，跌至约6000美元，但这期间比特币全网算力一直在上涨。直到2018年11月，6000美元的低点出现，比特币算力才开始下降。理论上，比特币价格下跌，则矿工收益减少，全网算力应当削减，如此落差，何以出现？

相当一部分矿工的实际挖矿成本较低，当前的主流矿机蚂蚁S9在2018年熊市时的价格从年初的万余元一度跌至1000元左右，如果以较低的价格入手了矿机，又有便宜的电力来源，即便币价下挫至6000美金，仍可以勉强支撑，但不少矿机由于挖矿成本较高，或对币价预期更悲观，选择了关机、停止挖矿。

但比特币价格跌破6000美元，算力终于走入下跌通道也说明了，相当一部分矿工在6000美元左右无利可图。“6000美元”在某种程度上，可能是大部分矿工的成本线。而本报告写作时，比特币价格已回升至1万美元左右，相较于此时只能从二级市场以1万美元价格购入比特币的投资者而言，矿工或许能做到低成本获得比特币。

3）挖矿是一种投资行为。在二级市场购买比特币，当前成本价约为10000美元，但如果采取挖矿的方式，有机会获得较高收益率。假设在2019年8月25日以3050元的价格购入阿瓦隆矿机A911（19.5T，1750W），币价为72952元，每T收益为1.8元，电费为0.3元/kwh，每日净收益可达78元，回本周期为179天。

注：T（TH/s）是矿机算力的一种单位，表示每秒矿机能进行10^12次哈希计算。1EH/s=10^18H/s；1PH/s=10^15H/s；1TH/s=10^12H/s；1GH/s=10^9H/s；1MH/s=10^6H/s；1KH/s=10^3H/s。

挖矿难度：影响矿工收益的另一个因素显然是其能挖到的比特币的数量，这与其算力占全网算力的比例直接相关。而与全网算力相关的一个因素是挖矿难度。全网算力越高，挖矿难度越大，以使系统实现“约每10分钟出1个块”的目标。这里存在着“出块时间约等于难度*2^32/全网算力”的关系，即“出块时间*全网算力=难度*2^32。

具体来说，对一名矿工而言，

日挖矿收益

=挖得比特币的数量*币价

=（所拥有的算力/全网算力）*日出块数量*币价

=（所拥有的算力/全网算力）*（全天时间/出1个块所需时间）*币价

= 所拥有的算力*全天时间*币价/（挖矿难度*2^32）

=所拥有的算力*单位挖矿收益

即，单位挖矿收益=全天时间*币价/（挖矿难度*2^32）

注：此处“所拥有的算力”与“单位挖矿收益”的计量单位通常指“TH/s“

因此，已知挖矿难度和矿机自身的算力，即便不知晓“出块时间与全网算力”，也可以算出每日挖矿收益，继而计算每日挖矿净收益与回本周期。也可以看出，由于比特币全网的挖矿难度（决定了单位挖矿收益）和币价对所有矿工来说都是一样的，矿工的挖矿收益只与其矿机的算力有关，算力越大，挖矿收益越多。

2、影响矿工成本的因素主要是矿机购买价格、矿机功耗、单位电费等。

矿机功耗与能耗比（矿机功耗/矿机算力，单位为W/T）：矿机功耗会直接决定挖矿的电费。而能耗比虽然不直接决定电费，却也是一项重要的指标。原因是同样算力的矿机，挖矿收益相同，但能耗比小的矿机，电费支出更少，即挖矿收益理论上更高。

单位电费：由于丰水期低廉的电费，中国四川吸引了比特币全网六成算力。

根据西南地区供电局，当地全年共分为丰水期、枯水期和平水期三个时段。其中，丰水期持续时间约为5月25日至10月25日，平水期为4月25日至5月25日和10月25日至11月25日，枯水期为11月25日至来年的4月25日。丰水期电价约为0.24-0.26元/度之间，这与枯水期和火电动辄0.3-0.37元/度左右的电价相比，对矿工收益有提振作用，它在世界范围内也是极为低廉的。

（一）矿机厂商：算力生产方，在产业链中有绝对话语权行

矿机厂商作为算力生产方，是比特币挖矿产业链的源头。全球规模靠前的几家比特币矿机厂商均位于中国，其中三家均曾向港交所递交过招股说明书（但均已失效），未来或继续冲刺IPO（均被传考虑赴美上市）。矿机厂商本质上是芯片设计商，只不过设计的芯片专门用于“挖矿”，而这一业务也为矿机商提供了不菲的现金流。

矿机厂商的业绩与行情高度相关，因此波动性强。这在一定程度上，正是三大比特币矿机厂商无法在香港上市的原因。受2017年牛市刺激，截至2018年6月30日的六个月，比特大陆半年营收接近2017年全年，亿邦营收为2017年全年的1倍以上。但2018年全年为熊市，比特币价格一路下跌，三家矿机厂商盈利的可持续性受到较大影响。多家矿机厂商选择向AI芯片研发商转型，且取得了一定成果(本报告还是以讨论矿机芯片为主)。

市场份额方面，不管三家厂商的统计口径是按算力、矿机销量还是矿机销售收入，可以看出，比特大陆的市场份额均在60%以上，最高达74.5%，嘉楠耘智的市场份额约为6.2%-20.9%，亿邦的约为3.7%-11%，全球其他比特币矿机厂商的市场份额约为7.9%-14.8%，可以说，国内厂商在该领域优势明显。

目前市场关注的主流品牌与机型主要有比特大陆蚂蚁S9/T9/S17/S17 Pro/T17、嘉楠耘智阿瓦隆A1041/A851/A841、芯动科技T2T/T3、神马矿机M10/M10S/M20/M20S/M21/M21S、亿邦翼比特E11/E11++/E12/E12+等。在2018年和2019年，神马矿机市场份额大幅提升，有望成为行业第二品牌。

当前市场的主流矿机为比特大陆旗下的蚂蚁S9，其市占率约为六成，其余占比较大的厂牌为芯动科技与神马矿机等。根据比特大陆招股书数据，2017年，蚂蚁S9占比特币矿机出货量的60%。短期内由于矿机供给不足，蚂蚁S9不会退出市场。但伴随着比特币减半的到来，矿工更倾向于购买能效比较低的矿机。

在比特币挖矿产业链的矿机厂商部分，还需要提及的是，前述三家矿机厂商主要负责无晶圆集成电路（IC）设计，三星、台积电等商场负责制造，星科金朋、PTI（立成科技）、SPIL、日月光、长电科技等厂商负责封装、测试芯片，还有组装、仓储、物流等环节，不同矿机厂商对上下游的话语权不同，这会影响它们向制造商预付货款的比例，从而影响其资金调度。

我们看好矿机产业链上矿机厂商的投资机会。1）矿机厂商的芯片设计及产业化能力具备相当程度的护城河。虽然比特币矿机厂商的产能受芯片流片良率影响很大，但归根结底，对其业绩影响最大的还是剧烈变动的比特币价格，矿机厂商有拓展新业务的诉求，借助已有的芯片设计经验，矿机厂商有望将成功经验复制到人工智能业务中去，促进我国半导体和人工智能产业发展。2）在整个比特币挖矿产业链，矿机厂商是最接近传统资本市场的一种业态（已有三家厂商提交了招股说明书）。部分领先的矿机厂商已经积累了较多融资经验。3）在比特币挖矿产业链中，矿机厂商业务的金融属性较小，主要是产品销售，面临的监管压力较小。

（二）矿场：建设情况与当地政策密切相关

中国矿场主要分布于西北（如新疆、内蒙）和西南（如云南、四川）等地，其中，新疆算力占全网的比重约为25%，四川约为50%。主营业务为矿机芯片设计与销售的比特大陆也拥有矿场业务，根据其招股书，这些矿场就主要分布于四川、新疆和内蒙古，其中最大的位于内蒙古。

根据加密货币研究机构CoinShares 2019年6月发布的报告，全球48%的加密货币挖矿活动发生在中国四川省，该地的可再生能源占比高达90%；12%的矿业活动分布在中国其他地区，这些地区的可再生能源占比约为50%；总体来看，74.1%的比特币挖矿活动使用的是可再生能源，这一使用率是全球所有行业平均水平的4倍。Coinshares进一步指出，比特币挖矿可以“变废为宝”，使可再生能源项目扭亏为盈，使过去人们眼中不经济的活动有利可图，有利于促进能源产业的发展。

西北矿场的电力较为稳定，不存在丰水、枯水、平水之分。但冬季如果天气过于寒冷（如1月前后），政策不允许新建矿场，这导致此类矿场的开工时间可能延后。

虚拟货币挖矿活动面临的监管政策并不明确，这给矿场的投资造成了一定了不确定性。目前除了2018年1月互联网金融风险专项整治办工作领导小组和2019年4月发改委发布的两份文件，国家监管机构层面尚未出台专门提及加密货币挖矿的文件。

而前述两份文件对比特币挖矿的态度倾向于“引导退出”、“不得进入”。具体来说，

（1）互金风险整治办小组要求各地积极协调辖内有关部门，多措并举，综合采取电价、土地、税收和环保等措施，引导相关企业有序退出比特币挖矿活动，并要求各地整治办每月10日前填报辖内“挖矿”企业有关情况。耗电情况是需要上报的主要内容，具体到享受优惠地价或场租情况、执行电价及其他补贴情况等。

（2）发改委4月发布的《产业结构调整指导目录（2019年本，征求意见稿）》将虚拟货币“挖矿”活动列入“淘汰类”产业，前述文件的征求意见截止日期为5月7日，它将产业分为鼓励类、限制类和淘汰类三种，其中，淘汰类产业主要指不符合有关法律法规规定，不具备安全生产条件，严重浪费资源、污染环境，需要淘汰的落后工艺、技术、装备及产品。

此前，2018年12月，发改委和商务部联合印发了《市场准入负面清单（2018年版》，该文件包含禁止和许可两类事项，对其中的禁止准入事项，市场主体不得进入，行政机关不予审批、核准，不得办理有关手续，该文件直接衔接《产业结构调整指导目录》最新版。具体而言，《市场准入负面清单（2018年版）》禁止投资《产业结构调整指导目录》中的淘汰类项目。目前，《产业结构调整指导目录（2019年本）》正式版尚未发布，如果其仍将虚拟货币“挖矿”类活动列入“淘汰类”产业，则市场主体不被允许投资此类活动。

在各地政府执行层面，部分地方政府提出要鼓励人工智能和大数据发展，例如，2018年9月，四川省政府印发了《四川省新一代人工智能发展实施方案》。而矿场在某种意义上确为算力与数据计算中心，部分矿场可能借助此类文件在当地建设、开工。

我们认为，矿场并不是适合投资者参与的业态，除非拥有相关的电力资源。

（三）矿池：集合算力，为矿工收益“兜底”

如前所述，矿工挖到比特币的概率与其算力占全网算力的比例正相关。在算力居高不下的当下（一度超过80EH/s，相当于590万台算力为13.5T的蚂蚁S9矿机），算力较少的矿工挖得比特币的概率十分微小。矿池通过集合算力，提高了矿工获得比特币奖励的概率。之后，矿池会基于矿池的矿工的计算力贡献分配挖矿报酬，有平滑矿工收入的功能。

比特币上线后的第二年（2010年），世界上最早的矿池SlushPool出现；2013年，中国第一家矿池——F2Pool（鱼池）上线，开始对外提供服务，此后AntPool、BTC.com、viaBTC、BTC.TOP、币印矿池等也逐步成为知名矿池。比特币矿池集中度较高。前7家矿池拥有全网近8成算力。

矿池的营收来源较为单一，只有接入服务费一种，它从矿池挖得的比特币奖励和获得的交易手续费中扣除，一般为比特币收益的1%-5%。也就是说，矿池以加密货币形式收取服务费。因此，影响矿池这一商业模式的主要因素除了其算力占全网算力的比例，还有比特币价格。由于矿池的收入是比特币，在一个矿池的算力占全网算力的比例较为固定时，币价波动对其有着至关重要的影响。具体来说，当矿池需要用法币缴纳房租、电费等支出时，需要将比特币收入兑换为法币，此时如果比特币价格下跌，则矿池会受到较大负面影响。

在一些矿池服务费结算模式（如PPS、PPS+、FPPS）下，就算矿池自身发现有效区块，也会向矿工支付收益。也就是说，在前述情形下，矿池承担了挖不到币的风险，有“垫付”比特币的意味。如果矿工本身算力较多，且对矿池垫付比特币的需求较小，则选择矿池的动力较弱。

我们看好以下矿池：1）营销能力较强，善于获取矿工资源；2）安全防护能力强；3）有足够的资金实力。

（四）云算力平台：零售算力，降低挖矿门槛

云算力平台将算力拆分，“零售”给投资者，降低了挖矿的门槛，提高了“算力”的流动性，增强了“算力”的金融属性。云算力平台投资者无需经过“购买矿机（以及将矿机托管在合适的矿场）”的繁琐步骤，可以随时随地参与到挖矿的过程中。风险点是云算力平台收到投资者资金后并未将资金用于挖矿，更改资金的用途，甚至跑路，类似资金托管的痛点在数字货币投资很多环节都存在。

2013年，第一家云算力平台Genesis Mining上线。2015年，算力巢的加速回本合约销量较大，算力拥有方纷纷出售算力。2018年7月，Genesis Mining和Hashflare等云算力平台宣布修改、中止算力合约。2018年12月，中国云算力平台比特小鹿（BitDeer）上线，其自称为第一个实现了真实算力切割和调拨的云算力平台。2018年年中，英国云挖矿公司Argo Blockchain获准，在伦敦证券交易所上市，股票代码为ARB。目前市场上的知名云算力平台有比特小鹿、VeryHash、RHY（中国业务由新三板上市公司互联在线835727代理）、挖易等。

这些算力平台一般上线于熊市，此时算力拥有方有动机出售算力、回笼法币；但在牛市时，算力拥有方会产生惜售倾向，此时云算力平台面临算力收购压力，只能自行购置矿机来获取算力。

这些云算力平台有的允许用户自行选择矿池（但投资者若选择与云算力平台有合作的矿池，可能能获得费用减免），有的只对接了一个矿池，不允许用户与矿池直连。

我们看好以下云算力平台：1）合规能力强；2）有充足的资金实力；3）有充足的算力资源。

比特币价格大涨大跌，而矿机厂商的芯片从流片到获得成品要半年之久。在对未来币价没有十足把握的情况下，比特币算力的生产方——矿机厂商难以测算矿机回本周期，在矿机生产方面的态度将保持谨慎，以避免备足存货，却在几乎延续全年的熊市里面临清库存压力（部分厂商在2018年经历了这样的情况）。

我们注意到，6月19日比特大陆新发售了两款S9系列机型，其中S9 SE算力为16 TH/s，S9 K有13.5 TH/s和14 TH/s两种型号。S9系列是当前比特币挖矿市场的主流机型，比特大陆继续发售S9系列的行为在某种程度上证明了比特币矿机厂商认为当前市场已经回暖，是清理库存的良好时机（S9芯片制式为16nm）。

另外，7月以来，比特大陆向代工厂台积电预定了第三季度和第四季度3万枚晶圆产能，其后又追加了2万枚，追加的订单中还有16纳米晶圆。已知比特大陆采用第二代7纳米芯片的矿机S17、S17 Pro约含144颗芯片，一片12寸的7纳米晶圆片大约能切出3000颗ASIC芯片，假设这批晶圆主要用于制造7纳米矿机S17 Pro（56T），则年底比特大陆共能制造出约104万台矿机；假设2020年初这批矿机正式面世、售罄且用于挖矿，则全网算力将增加58.24EH/s。下达高额订单的行为反映出龙头矿机厂商比特大陆对矿机市场回暖的确认和对未来行情的看好。

（二）矿机厂商拓展人工智能业务以应对币价波动

比特大陆、嘉楠耘智等全球领先的比特币矿机公司已经于早前尝试将自身在ASIC芯片设计上的优势“复制”到其他业务中，例如人工智能（AI）芯片的研发，这有助于其摆脱对矿机业务的依赖，使其业务收入减少与币价波动的相关性，也利好我国的半导体产业。

（三）丰水期矿场空置率高，枯水期矿场空置率有望下降

受制于矿机厂商的谨慎态度、欠佳流片率和对未来币价的观望，矿机目前供应不足，加之2018年，面对国内严格的监管环境，数十万台矿机出海，流向伊朗等地，2019年丰水期的四川矿场并未出现机位难求的局面，相反，空置率较高。

另一个容易被忽视的原因是，2017年比特币价格高歌猛进，从1000美元涨至近20000美元，刺激了大批矿工的挖矿热情，许多矿场在这一阶段开工建设，但2018年，比特币旋即进入熊市，加之2019年，矿机产能有限。另外，2019年的丰水期较2018年更晚；2019年6月四川部分地区的地震使一些河道断流，部分矿场将矿机迁往云南。这些因素共同造成了：相较于2017年、2018年，2019年的矿场出现较高的空置率。

需要注意的是，由于丰水期结束后，矿工在西南地区获得平水期和枯水期电力的可能性较低（电力有限，难以分配），不得不向西北地区搬运矿机，而路途中会有10-20%的矿机耗损。所以，购买了新推出的、能效比较低的矿机（如蚂蚁S17、神马M20）的矿工更倾向于直接将矿机托管于西北。

枯水期，西北矿场的空置率将有所下降，甚至出现“机位难求”的局面。另外，由于7nm等新型号矿机对矿场温度等硬件条件更为敏感，我们预计，随着矿机的更新换代，矿场的管理需要提升温度控制水平，例如，从使用负压风机向使用空调、压缩机和液冷等设备转变。另外，由于竞争激烈，矿场管理需更智能化、透明化，以增强客户对自己的信任。