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矿机芯片需求旺盛,有望成为中国封测行业新兴驱动力

h1654155971.7688 来源:未知 作者:李倩 2018-03-12 10:29 次阅读

比特币(BitCoin)的概念最初由中本聪在2009年提出,根据中本聪的思路设计发布的开源软件以及建构其上的P2P网络。九年前的2009年1月3日,比特币区块链网络中诞生出了“创世区块” (genesis block),被称为“开天辟地的block #0”,0号区块。

九年后,比特币创始人中本聪最初在2008年白皮书中设下的2100万枚比特币供应总量,目前刚刚挖掉80%。1680多万枚比特币已被全球各地的比特币“矿工”挖出,进入市场流通。现在,全世界的算力都在进行最后的比拼,抢夺最后的20%即420万枚比特币。

比特币创世之初,“矿工”都用普通电脑的CPU挖矿,只需要下载软件就可以自动“解题”。但是,比特币在2017年内价格暴涨1300%,一度逼近20000美元,极大带动了人们的挖矿热情。随着比特币玩家大量涌入,全网算力不断增长,挖币的难度也大幅提升,数字加密货币驱动算力市场出现爆发式增长,比特币矿机芯片走过了从CPU到GPU再到ASIC专用芯片的进程。特别是在2016年凭借14/16nm的先进制程和更强的构架,算力也陆续迫近甚至超过了10TH/s的门槛。

矿机芯片需求旺盛,有望成为中国封测行业新兴驱动力。挖矿热潮成就中国芯片设计黑马。世界三大矿机生产商比特大陆、嘉楠耘智和亿邦科技均诞生在国内。

比特大陆BM系列

2013年4月开始比特大陆筹备研发获得天使投资。10月公司成立11月第一枚55nm芯片BM1380正式发布,蚂蚁S1矿机量产销售。2013到2017年间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——比特大陆的ASIC矿机芯片迭代了7次(从最早的BM1380、到最新的BM1680);芯片制程从最开始的55nm,一路提升至最新的16nm;比特币挖矿运行速度从Antminer S1的180Gh/s,提升到最新的Antminer S9的13.5Th/s(提升幅度接近75倍)。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。每年比特大陆的矿机销量在数十万台以上,每台矿机要用上百颗ASIC芯片,例如其一台蚂蚁矿机S9就要使用189个ASIC芯片。

第五代芯片BM1387,是全球功耗最低、性能最高的运算加速芯片,量产规模达数十亿颗,单片每秒可完成800亿次的算法计算,量产规模达数十亿颗。采用台积电16nm工艺,借此比特大陆已经成为台积电前五的客户,16nm高端产品的最大用户之一。

最新BM1680芯片微架构支持FP32浮点预算,浮点峰值性能为2TFlops、峰值功耗为41W、平均功耗25W。具体定位为“面向深度学习的张量计算加速处理器”,适用于CNN / RNN / DNN 等人工神经网络的预测和训练。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,将数据输入到神经元核心(Neuron Processor Cores)。BM1680采用改进型脉动阵列结构。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。

BM1680芯片架构图(摘自BM1680 DATASHEET文档)

嘉楠耘智KPU

从2013年到2017年,嘉楠耘智分别成功研发并量产了110nm、55nm、28nm、16nm芯片,应用在全球区块链基础设施层(节点计算方面);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。截至2016年12月底,嘉楠耘智累计售出基于28nm以及16nm 工艺芯片设备,占全球50%市场份额。截至2017年4月末,公司累计售出阿瓦隆系列矿机约为16万台,占据了全球比特币算力市场的22%。

2017年12月19日,嘉楠耘智已经预发布了全球最早的人工智能边缘计算芯片KPU。新发布的KPU芯片集成了人工神经网络和高性能处理器,将应用于自动驾驶、语音交互、智能家居物联网终端和图像识别,为未来社会生活提供全方位的人工智能应用服务。它的使云端的计算能力可在边缘完成,节约了带宽和能源,实现了运算本地化保护隐私,高难度的人工神经网络将不再是云计算的专利。嘉楠耘智的A741矿机中的ASIC芯片用量为88片。嘉楠耘智的A741矿集中的ASIC芯片用量为88片。

其代表矿机是阿瓦隆AvalonMiner741,采用阿瓦隆自研A321288颗,16nm工艺制程,算力7.3TH/s。此外,为了降低产品成本,阿瓦隆是少数在顶级产品中不配控制电路厂商,并且基础门槛比较高,需要额外配置控制器树莓派,且配合AUC3转换器和AUC3数据线才能工作。

亿邦科技DW系列

2016年亿邦科技发布翼比特 E9矿机,该矿机采用了最新自主研发的14nmDW1227芯片(96颗),算力可达6.3TH/S,能耗比140W/T。

2017年亿邦股份又发布了旗下比特币矿机新品,翼比特E9++和E10。据悉,E9++、E10采用了三星10nm工艺,独立自主研发的DW1228芯片,E10性能可达18TH/S。采用DW1228芯片的翼比特E10 算力均值可达18TH/S,能耗比90W/T(-10%~+15%)。低功耗、高算力,采用独立散热片,散热更好。

比特泉

比特泉自成立以来专注于SHA-256专用芯片及比特币矿机产品的研发、销售和算力部署工作。目前的专注方向,依旧是芯片技术,布控技术,板级设计技术等核心技术。烤猫制造的矿机可以说是业界的奇葩,一个只比U盘大一点的矿机可以做到300MH/S的算力,与一块中端显卡别无二致,但是功耗微不足道,如果直接插到电脑USB上,那么每个USB矿机的电流是一定低于400mA。

(烤猫USB矿机)

但是,由于比特币的密码体系极为复杂,除了烤猫这样另类的挖矿机外,“挖”出一枚比特币所需要的耗电量就惊人,耗电由此成为挖掘比特币的最大成本。据统计,截至2017年底,全球比特币挖矿用电量需求上涨至20.5太瓦时的天量,这相当于全球总耗电量的0.13%,这个数字已经超过了159个国家的年度用电量。

虽说,国产比特币芯片撑起了矿机的一片天,但是我们不乏在各种数据中看出,制造工艺是比特币芯片能否取胜的一大关键。在这场挖矿淘金的热潮中,我们看见的却是一场半导体争夺战。

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原文标题:把GPU和FPGA拉下神坛的国产比特币芯片

文章出处:【微信号:weixin21ic,微信公众号:21ic电子网】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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