我们不谈炒币，不谈ICO，只专注矿机硬件！

4月13日【芯片超人课堂】数字货币挖矿机硬件在华强北IC咖啡开课，谢谢大家的支持。为了更好地方便大家对内容的了解及回顾，今天先给大家带来芯片超人数字货币研究组 曹工的分享文字记录及现场视频部分。

我是来自芯片超人的曹工，我们今天不谈炒币，不谈ICO。我们只谈硬件，谈芯片元器件，谈挖矿的铲子，现在一起来看看挖矿机用了哪些铲子。


我们今天着重讲一下带到现场的几个比特币挖矿机。蚂蚁S9是北京比特大陆出品，北京比特大陆2013年成立，同年4月拿到融资，10月推出55nm芯片BM1380，11月份发布S1矿机，再到S2，S3以及后面的S5、S7，直到现在大家看到的这个S9。蚂蚁S9矿机由比特大陆的全资子公司，深圳世纪云芯生产制造。S9在市场行情高的时候卖到了15000元人民币左右，现在市场价格大约在8-9500元左右。

神马M3：神马M3是深圳比特微电子生产制造，据传闻神马人员从比特大陆出来带着软件源码出来的。国外市场上有一些比较新奇的东西，但是如果要重新设计开发呢，这个时间就比较久，那怎么办呢，一个字，抄！设计时间长，抄总快很多吧！所以神马这家公司不知是15年还是16年注册成立，去年就推出了产品，这个速度是非常快的。神马M3市场行情高位时大概8000多人民币，现在行情不好，大概在4000元左右。

翼比特E10：18T的算力，浙江亿邦通信生产制造，翼比特E10市场价格高的时候大概3万元人民币，现在价格在9000块钱左右，已经不是腰斩了，基本到了下半身了。


矿机结构


看完了机器的外观，我们一起看看机器的原理结构。目前市场上的比特币挖矿机基本是这种原理框图，有三部分构成：电源板，控制板，算力板。大家可以看看这个框图：




红色部分是电源板。蚂蚁S9的电源功率大概是1600W，神马M3和翼比特E10大概在2000W和2100W。假设矿机24小时不间断电持续工作，按照功率2000W算，大概消耗48度电，按照5毛钱一度电来算，电费为24元。


绿色的部分是控制板。控制板好比人的脑部，接受外部的信息和控制人的动作，人与外部交流信息靠嘴巴说出和耳朵听到，这就好比控制板通过网线连接外部和控制内部机器算力板的动作。

黄色部分是算力板，也称作为运算板。算力板好比人的四肢，算力板运算的功能就是不停挥动铲子去挖矿。


蚂蚁S9和翼比特E10用得是赛灵思的FPGA，FPGA是什么？简单来说FPGA就是一颗万能芯片，是一颗可编程的逻辑芯片。因为现在市场上还没有专门用于挖矿机控制板的专用芯片，所以一些矿机厂商就采用了FPGA来做。



FPGA不用流片，芯片流片是个烧钱的事，流一次片少要几百万，多则上千万美金，芯片流片时间长，采用FPGA可以大大节约产品产品的设计周期，在挖矿这种时间就是金钱的概念中，尽快推出运算能力强的机器进行挖矿，抢占效能才是关键。

目前赛灵思的这颗FPGA大概价格在120元，据说已经卖断货了。





我们再看主控搭载的几颗外围芯片，DDR和NAND FLASH。这几颗芯片是存储芯片，功能就好比我们人类的大脑，现在市场价格比较高。其它网卡芯片就好比我们刚才提到得人的耳朵和嘴巴，用来和外部通信，网络收发芯片，目前市场常用的是RETELK和博通，代表型号有8021和8211。这两颗芯片在路由器和机顶盒里面也用的比较多。





算力芯片


翼比特E10的算力板和蚂蚁S9的算力芯片都在散热片下面，因为整机的工作耗能基本都在算力板上面。这几台矿机中功率最小的蚂蚁S9单片算力板功耗大概在450W左右，翼比特E10大概700W左右，功率和芯片整体的工艺制程有关系。


蚂蚁S9单片算力板上面有63颗算力芯片，整机总共有189颗，它的芯片工艺是16nm；神马M3单片算力板和蚂蚁S9一样，也是63颗，整机共189颗，是28nm的工艺；E10单片算力板有70颗算力芯片，整机是210颗。


蚂蚁S9的算力芯片是ASIC芯片，它的供电脚是在芯片底部，采用大焊盘进行表贴，实物图如右边，BM1387。比特大陆对物料这部分管控比较严格，这颗芯片市场是没有批量货源，能流通的仅仅是一些售后维修用料，单颗价格在50元人民币左右。现在的矿机在挖矿过程中坏的比较多的就是算力板，维修价格一般是300元左右。


电源板


看完了算力板我们再一起看看矿机的电源板，目前矿机电源市场有通用的板子，基本上都是12V供电，端子定义都是通用的，市场上电源板的价格在350~420元左右，根据功率的不同，价格有点不同。但不管价格的多少，电源整体的原理是一致的，都是采用如图示中的框图，用的是同步整流的方案。



电源板上有比较多的定制料，如变压器，散热片，这些根据不同厂家电源设计自己定制。这几块电源板上面有个比较显眼的就是固态电容。因为固态电容它价格比较高、ESR值低、稳定性好，原来我们只有在电脑板卡上面才见得比较多。



在这几台矿机中，用量比较多的是E10的电源板，因为它采用三路12V输出供给三块算力板，单机用量是32颗，还有个后面我们会讲到的显卡矿机里面显卡也采用了比较多，所以目前固态电容这部分价格也有涨幅。


被动件


下面我们再一起看看这几台矿机中被动器件的应用。在我们实际的产品设计应用中，工程师总有个习惯，凡是有电源的地方，总要放几颗电容进行滤波，有总线的地方就要放电阻进行电平控制，所以在我们所有的板卡里面阻容元件的用量是最大的。我们对矿机中采用的常规物料做了个统计：



在蚂蚁机器里面0402/0603封装的电阻用了大约1150颗，翼比特E10大概是3150颗，原来我们所听到的产品里面一般用大几百颗已经是非常多了。

我们再来看看电容，这几台矿机用的电容0603、0402的通用封装料，在S9中整机大概用了1700颗贴片电容，翼比特E10大概用了4500颗，4500颗是什么概念？一盘0603的电容大概是4000颗，一台整机就用了超过1盘。


显卡矿机


随着外部因素影响，现在比特币行情大跌，刚才我们说到得是比特币挖矿机，只能挖比特币。但是现在行情不好，很多就会转化挖币方向，比如莱特币、零币、狗狗币等数字货币。因为其算法不同，所以挖这些币呢就需要其它类型的矿机，显卡矿机就是很好的选择，因为它有比较好的兼容性。显卡矿机早期也有，但是那时主板厂商，显卡厂商都没有定制的挖矿机设备，所以会有个显卡转接板，基本显卡矿机都是6卡，8卡。



下面这个是6卡矿机图，有电源，有显卡，主板在下面。下面这个是单独的一个8卡直插式矿机主板，大家可以看到8个显卡插槽。还有网口连接，DDR缓存，硬盘接口等。



下面这个是我们今天现场这台8卡熊猫矿机的内部图，大家可以看到：图中带散热管道的是8张显卡，还有单独一张是CPU主板。我们一起看看熊猫这台矿机的参数，熊猫矿机是深圳哈雷云公司推出的，这家公司也比较年轻，2015年注册成立的。这台矿机用的是英特尔的平台，4G的内存，64G的硬盘，因为挖矿实际是显卡运算，对内存和硬盘要求不高，所以配置不高。



大家在一起看看我们拆去散热片的显卡，这台矿机采用的是AMD的470显卡，假设这个显卡单块价格是1500元，那我们这台机器有8张，也要12000元了。我们主要还是关注这个机器用哪些铲子比较多，我们看这张机器的显卡，上面比较显眼的就是刚才提到的DDR和固态电容，还有个用量比较大的是MOSFET管。



MOS管分高压MOS和低压MOS，高压MOS在电源板里面应用，一般是东芝和英飞凌的coolmos。还有个是低压MOS，低压MOS大家看这个图片中可以看到这一片黑色的就是，在这一张显卡中大概用了17颗，整机8张显卡，就接近140颗MOS管，还有电源板上面，E10的用了12颗。

好，我们讲了那么多，大概就是几点内容：矿机上的铲子多，大家可以扫码加关注我们的微信公众号，索取详细BOM看看哪些能做的，相信大家已经在磨铲子了！

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