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原力研究 | 主网上线前的最后一块拼图，FPGA芯片？

2020-09-10 10:21:01 来源：IPFS原力区作者：IPFS原力区阅读：4797

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中美贸易战之下，Filecoin的挖矿可能。

本文由IPFS原力区原作

中国的通讯企业华为、中兴遭受美国制裁后，半导体芯片成了受到中国全民关注的热点。现阶段中国高端芯片技术发展严重滞后，在Filecoin急速发展与芯片严重不足空档期内，中国矿商应如何快速发展？如何提高收益降低风险？

本文主要讨论：中国大陆与美国的半导体依存关系、目前中国大陆半导体的发展现状以及如何突围？

一、华为导火中美贸易大战，间接导致中国半导体供应不足

历史上，美国发起过将近8起贸易战，本质是随着贸易全球化的扩大，贸易摩擦日渐剧增，过度贸易保护主义造成的后果。贸易战主要手段是通过高筑关税壁垒和非关税壁垒，造成的全球贸易紧张，全球经济下滑。这一次也是因为中美贸易逆差，美国开始把矛头似乎转向于科技领域，尤其是华为。

2018年3月22日美国总统特朗普宣称“中国偷窃美国知识产权和商业秘密”，并通过多种方式限制对华出口高科技产品。同时，美国在半导体等多产业上对华征收25％的关税，并阻碍企业交流和技术合作，严重限制半导体、芯片进出口。

USTR数据，2020

2020年5月15日美国工业与安全部宣布新规，要求厂商将使用了美国的技术或设计的半导体芯片出口给华为时，必须得到美国政府的出口许可证，即使是在美国以外生产的厂商也不例外。这指明，无论是否美国企业，只要在产品中使用了美国技术，向华为出口时都需要许可证。譬如，美国将有能力禁止台积电向华为旗下的海思半导体供货。

中国与美国半导体产业紧密关系，东吴证券，2020-02

在半导体上，中美双方是高度相互依存，美国是全球最大的芯片供应国，中国是全球最大的芯片需求国。半导体产业和整机系统产业可以说是供应链上下游关系，中国很多企业为美国代工，美国掌握核心技术进行销售。中国与美国的半导体矛盾，会大大影响全球高科技企业市场的发展，尤其是区块链的挖矿产业（BTC、ETH和Filecoin等主流项目）。

那么会如何影响中国半导体的供应？会如何影响Filecoin挖矿影响？

二、中国半导体产业巨婴发展：美国断奶，发育不良难以独立

1）窘境：中国半导体产业，制造和封装测试技术难以独立，过于依赖美国技术

从成熟的产业链来看，半导体产业可分为设计、制造、封装测试以及设备和材料环节。其中，设计环节属于技术密集型，制造环节属于资本、劳动力和技术密集型，封装测试环节属于劳动力密集型。从毛利率来看，设计高于制造，制造高于封装测试。

目前中国大陆半导体技术熟练度类似上世纪70年代的日本或者80年代的台湾，处于早期的阶段，主要是偏向于代加工和封测等劳动力密集输出。该阶段偏向重资产，投入大、竞争优势不大、毛利小。

2017年，中国大陆的集成电路年进口额已达 2601 亿美元，比上年增长 14.6%，金额远超原油的 1623 亿美元。中国大陆可以设计和制造低端的芯片，但高端通用芯片设计与发达国家差距巨大，基本上全部依赖国外，如 CPU、DSP、 FPGA、存储器、模拟、功率等高端通用芯片仍被国外垄断，我国产品的市场占有率几乎没有。

中国大陆集成电路与原油进口额对比，德勤，2019-04

2）半导体产业出口缓慢：技术发展困境、销售出口遇阻

中国大陆半导体产业弱点于贸易暴晒下暴露无疑

中国大陆作为全球最大的芯片需求国（2018年中国大陆集成电路占全球总出口额30%），完整的半导体产业链尚待建立。顺应全球经济化潮流的中国商业在半导体产业一直坚持“拿来主义”，这种做法随着逆全球化贸易矛盾的出现而遇到挑战，相关企业产业链会容易被人抓住“咽喉”，中国亟需解决核心技术问题，尤其是在半导体领域，更有利于未来软技术实力的长远发展。

中国对于集成电路政策引导，方正证券研究所，2019

在过去两年，由于半导体产业断链弱点已经暴露，导致许多地方政府进入半导体领域。然而，相当多的地方政府并不熟悉产业规律，也低估了资金（例如：一条28nm工艺集成电路生产线的投资额约50亿美元，20nm工艺生产线高达100亿美元等）、人才与技术等方面的挑战，实际上分散甚至浪费了资源，对行业发展并不有利。因此，发展半导体产业需要一个顶层设计与长期规划，尊重产业规律的同时也需要额外考虑具备完整的供应链、人才引进等。

半导体壁垒战役，IDC，2019-02

2017年至2018年，中国全球PC和手机出货呈现负增长，2018年对比2017年同期手机、PC增长数量也在逐步，与近年来的快速扩相悖。其本质实为背后半导体技术的强监管，把控半导体来调整产品质量，进而控制销售市场。

3）半导体进口限制：掐住“外生技术”引进咽喉，围成困兽场

2020年中国半导体进口缓慢原因可能会有：终端需求下降，跨国贸易以及交流受阻，半导体产业负增长；日韩疫情对中国半导体产业链的影响。

除此之外，美国对华为、中国大陆半导体的严控打压始终是达摩克利斯之剑

去年下半年国内半导体产业的产能紧张，与此同时快速增长的华为却能抓取5G的发展潮流，同样华为国内完善的供应链更牵动着国内产业的神经。

2月10日，美国AOS指出美国司法部日前正对其进行调查，指控它违反美国联邦对华为的出口管制，并要求在调查期间停止对华为的半导体产品交付。

2月29日，以美国为首的《瓦森纳安排》进行了新一轮的修订，增加了两条有关半导体领域的出口管制内容，主要涉及计算光刻软件以及12寸晶圆技术，目标直指中国半导体产业。

华为、中国、美国，interconnected，2020-05

3月初，美国国会对英国进一步施压，试图促使英国改变其允许华为建设部分英国5G网络的决定。

虽然美国对华为的政策可能悬而未决，但国内凭借半导体产业走向高科技“5G”时代却重重受阻。

目前，中国电子产业的短板是半导体产业，极度依赖进口。为摆脱受制于国外的窘局，中国半导体行业前后经历了两种发展模式：产业并购与内生增长。

中亚半导体并购事件，德勤，2019-04

产业并购。2014年后，中国半导体产业掀起了一波并购高潮，极大补充和完善了产业链，吸收海外外生技术，进而弥补国内技术短板。

内生增长。目前我国在部分细分领域如智能卡芯片、通信芯片、移动智能终端芯片设计方面能够赶上世界先进水平，例如2016年寒武纪推出深度神经网络处理器-1A（Cambricon-1A）是世界首款商用深度学习专用处理器，该公司并于2020年7月20日上市。

那么中国半导体畸形发展会影响Filecoin？

三、新Web3.0时代机遇的Filecoin挖矿受限于半导体供应不足

Filecoin矿机配件比较多，主要有CPU、硬盘、GPU、内存、主板、网卡、陈列卡、板连接器、散热器等，其中GPU和CPU是Filecoin挖矿中最为关键的半导体环节，保障整个网络安全的同时也加大了时空证明和复制证明的计算要求，以下是使用环节。

复制证明与时空证明的硬件使用，Filecoin 挖矿指北，2020-07

综合以上可以看出，暂忽略运维的技术差异，在Filecoin复制证明和时空证明中，CPU和GPU主要起到主要作用，尤其CPU的作用尤为明显，而在官方测试阶段也使用AMD 3960X/3970X作为CPU重要配件。

以AMD撕裂者级别的CPU为例，市场上的销售量是否满足市场需求？

CPU订单与生产供应严重不足，AMD的reddit账号，2020-01

AMD的reddit账号发布的数据统计从2019年7月至2020年1月分并涵盖了整个3000个产品线，我们发现主流处理器3600-3800x和3900/3950x等3000系列，营业额每月都在增加，而每月都在增加订单，并不真实满足美国的真实市场。AMD虽然花了近7月的时间来增加供应以符合美国的需求，但供应远远不足。反而观之，在中美关系如此焦灼的情况下，中国的AMD芯片供应会保障流畅？笔者并没有找到真实的供应数据，就算中国大陆有供应，也会是溢价较大。

2017-2018AMD芯片价格走势，PC Part，2019

如此以来，因为半导体芯片的价格增长，会直接影响Filecoin挖矿成本的提高，进而影响投资的回报周期，那么在中长期受限于中美关系的情况下，挖矿成本只能越来越贵？

四、自主研发FPGA可能是新的突破口

回顾比特币的挖矿历史就可以得知，从CPU、GPU、FPGA到ASIC芯片的升级。同时IPFS原力区鸿钧曾提出CPU和GPU主要的发展瓶颈是登纳德缩放定律与摩尔定律的多核暗礁问题导致其发展的终结。单核性能已难以进一步扩展，芯片研究开始转向多核时代。

对于Filecoin来说，算法的确定至关重要，算法确定才能用规模效应摊薄成本。实际上，到底使用ASIC这样的专用芯片，还是采用FPGA这样可编程的通用硬件，核心的决策因素是总体拥有成本。只有需要大量生产ASIC芯片的时候，才能摊薄这些研发成本。而在未形成规模生产ASIC芯片同时，FPGA芯片很大可能会是下一个最先触及的是Filecoin挖矿方式。

FPGA将会促进Filecoin走的更远，同时我们也致力于这块的研究，未来可期，蓄势待发。

／End.