華為Mate60帶火加密礦企,挖礦對晶片產業的真實影響究竟幾何?
BlockBeats 律動財經 2023-08-30 18:30
大洋彼岸灰度首戰 SEC 獲勝的消息還尚在發酵中,國內華為新一代旗艦手機 Mate 60 Pro 的發布瞬時讓科技市場先沸騰了起來。一條關於中國礦企「單騎救主,推動中芯國際 7nm 晶片發展」的消息在社群中傳開。
本末社區的超級君在這件事上的看法,將中芯國際 7nm 晶片的故事在幣圈中推向了新的高潮,甚至有網路文章稱國內挖礦企業早期為中芯國際提供的訂單,使其成為了國產 7nm 晶片的「練兵功臣」。
就此,BlockBeats 採訪了多位晶片產業相關的從業者。阿瓦隆相關人士回應,網路傳言存在誇大情況,比特大陸則表示不予置評。還有從業者表示,網文中的相關描述「只有 30% 是事實」。另外,一位此前就職華為晶片銷售的員工表示,礦機所用的部件體積實際上並不大,網傳說法有些誇張,「說實話,僅僅因為某家公司給了你一個訂單,並不意味著你就能夠穩定生存。」
儘管加密礦企早期為中芯國際提供的訂單,對 7nm 晶片研發並沒有大家想象的那樣產生決定性作用,但不可否認的是,過去十年,加密礦企的確在各個方面對晶片產業產生了不同程度的影響。
中芯國際 7nm 橫空出世,礦企重新進入大眾視線
華為的新品發布背後也有市場傳言,由於中芯國際 7nm 晶片的技術問題,其最終產出量可能會受到限制。行業內尚未明確中芯國際的 N+1 和 N+2 工藝是否與市場上的 7nmT 工藝相當。但業界有理由相信,其 N+1 工藝應與 7 納米 LPE 工藝相當,而 N+2 工藝與 7 納米 LPP 工藝相匹敵。
中芯國際作為中國唯一能夠量產 14 納米 FinFET 工藝的公司,它的 N+1 和 N+2 工藝均源於 14 納米 FinFET 技術的進一步優化。利用 DUV 光刻機技術,中芯成功地規避了美國的技術制裁。儘管當前最先進的製程採用 EUV 光刻機,但仍然有企業在 14nm 的基礎上探索改進,例如蘋果,儘管其實驗結果並未達到預期,被業界戲稱為「電子垃圾」。
對於 5nm 技術,雖然其製程的技術壁壘並不是絕對的,但其產率卻是一個巨大的難題。回想三星在 7NM 的技術下僅有 60% 的良率,這意味著有高達 40% 的產品需要被淘汰。若從 14NM 技術直接跨越至 5NM,即便有可能實現,其良率的挑戰也可能需要巨資和時間來攻克。
技術製程的選擇決定了產品的上限,儘管這可能不會影響市場宣傳,但對於行業內的專家來說,不注重功耗的製程選擇與欺騙並無二致。
在中芯國際 7nm 晶片是否能量產的問題上,BlockBeats 也採訪了 Maxwell。在採訪中,Maxwell 表示 7nm 晶片研製是非常困難,確實是一個瓶頸點。但在 2021 年時中芯國際 N+1 的 7nm 技術已經趨於成熟,在籌備大規模的使用,現在又過去了兩年時間,作為華為的代工廠,同時也是國內晶片行業的頂級企業,又有訂單需求在,中芯國際不會沒有進展和突破。所以現在的量產消息是有依據的。
根據 MinerVa Semiconductor 網站,這顆 IC 早在 2021 年 7 月就開始出貨,由此可推斷中芯在 2021 年年初,就有能力量產 7nm 製程。華為毫無預熱推出 mate 60 後,已經消失匿跡已久的礦企再一次進入我們視線。
礦企對晶片產業有哪些影響?
正如科技數碼圈測評博主所說的那樣,礦機是最適合 Fab 拿來練手的訂單了,中芯國際 7nm 晶片還真得感謝當年礦工們的無心插柳。
接着社區成員也開始憶往昔,2021 年,聯準會開啟無限 QE,虛擬貨幣開始暴漲,礦老闆們嫌棄傳統的顯卡挖礦算力/能耗比太低,向專門礦機廠商訂購專用礦機,當時 tsmc,三星都在給 N A 兩家保供貨,根本看不上。於是礦機廠找到剛剛試水 7nm 成功的中芯國際,這個 7nm 工藝上應該遠不如三星同期的 8nm,屬於是 duv 14nm 的極致工藝改進版,但也就在這個奇怪的經濟環境下,中芯國際最終還是給礦機廠交貨了 (掙的錢能 cover 良率低)。於是,這個有點無心插柳的舉動,7nm 開始持續更新,最終給到了今天華為 mate60pro 上的 K9000s!算是一個不大不小的突破。
自礦機問世以來,國內基本壟斷的這個市場,形成四足鼎立格局:嘉楠耘智、比特大陸、比特微、億邦國際。
比特大陸於 2013 年由吳忌寒和詹克團共同創建,短短的時間裡,便推出了基於 55nm 晶片 BM1380 的 Antminer S1 礦機,開啟了其飛速的成長之路。2014 年,其進一步推出了基於 28nm 晶片 BM1382 的螞蟻 S3 礦機。此外,該公司還提供了眾多挖礦相關的服務和產品。
2011 年,張楠賡在 Bitcointalk 論壇以「ngzhang」之名亮相,並很快推出了中國首款 FPGA 礦機——Icarus 和 Lancelot。由此,他也被 affectionately 稱為「南瓜張」。當「蝴蝶實驗室」於 2012 年宣布研發 ASIC 礦機,並聲稱只為自家使用時,張楠賡決定親自入場,制止比特幣算力的壟斷。他放棄了學業,集中力量進行 ASIC 礦機的研發。2013 年,他成立了嘉楠科技並推出了嘉楠耘智的第一台 ASIC 礦機——阿瓦隆。經過種種努力,2019 年,嘉楠耘智成功登陸那斯達克,成為「國內礦機第一股」。
比特微成立於 2016 年 7 月,相比於其他三家公司,比特微是最晚進入市場的。比特微的創始人楊作興其實早在 14 年就進入礦圈,經歷了「烤貓跑路」事件和「比特大陸股權糾紛」事件之後,他才決定自啟門戶成立比特微。而旗下的礦機品牌「神馬礦機」也在推出之後市場占有率一路飆升,憑藉較高的性價比已開始嘗試與比特大陸一較高低。在同年 12 月,其研發的 28nm 晶片 BT1000 正式流片。2017 年 4 月,比特微旗下神馬 M3 礦機正式量產,首批 M3 礦機銷售額近千萬元。
億邦國際的故事起始於 2010 年。最初,公司主營通訊設備業務,但其創始人胡東很早便對比特幣產生了濃厚興趣。2014 年,當通訊行業陷入低谷時,億邦國際開始涉足礦機業務,前後經過九個版本的改進,終於在 2016 年成功上線了礦機產品。在 2020 年 6 月 26 日成功在那斯達克上市後,成為「國內比特幣礦機第二股」,如今已經逐漸在市場上銷聲匿跡。
輸血晶片「志願者」
到了 2020 年底,BTC.com 的全球算力統計數據揭示了一個有趣的事實:近幾個月,高於 80TH/s 的算力已占到了 16%;而超過 60TH/s 的算力礦機占比為 27%。這意味著新一代 7nm 或 8nm 的比特幣礦機已經大量地被投入使用。
相關閱讀:《2020 年度礦業生態回顧:礦機市場格局之變》
背後的晶片製造商亦形成三強鼎立之勢:台積電、三星和中芯國際。
2013 年 1 月,阿瓦隆礦機誕生意味著算力大幅提升,甚至引領整個行業進入到了 ASIC 時代。也正是在這一年,比特大陸橫空出世並迅速嶄露頭角,並與台積電形成了緊密的合作關係。
在此後很長的一段時間裡,全球市場目前面臨晶片短缺、供不應求的局面之下,台積電卻有做不完的生意。這一切的背後,離不開比特大陸的力量。早在 2017 年下半年起,比特大陸成為台積電在中國地區的第二大客戶,並列入台積電的大客戶名單,每年獲得比特大陸大量訂單。
2021 年,台積電發布的第第四季及全年財報顯示其營收高達 157.4 億美元,再創新高。值得注意的是,比特大陸在該年下半年向台積電下的訂單達到了 5 萬片,預估將帶來 12 億美元的利潤。當時有媒體稱,台積電方面對此倍加重視,甚至有台積電高管親赴日本,為該筆訂單採購關鍵設備。
然而,隨著比特幣價格的下跌以及國內對挖礦的限制,比特大陸的訂單量有所減少,這對台積電的營運動能造成了一定的衝擊。儘管如此,比特大陸仍然是台積電的大客戶,保持在前十名的位置。
再說回華為新一代旗艦手機 Mate 60 Pro 的背後,中芯國際 7nm 晶片。2020 年,中芯國際就首次正式宣布,將產品應用在量產發貨的加密貨幣礦機上。據當時的報導稱,中芯國際與嘉楠科技合作的 14nm 礦機晶片已經完成測試,將在 2020 年第二季量產出貨。具體晶片種類或是某種小幣種礦機。中芯國際當年可以提供的最高晶片製程為 14nm,預計在 2020 年的 4 季度開始 7nm 的試產。
據業內人士透露,2020 年也不是中芯國際首次試圖進入礦機領域,早在 18 年初中芯國際曾經與東莞幣圈知名人士合作,但由於比特幣價格急轉直下,進而導致投資人撤資,晶片雖然設計完成但沒有量產。中芯國際一直很積極地進入礦機行業,與其他礦機廠商也有過合作,只是沒有主流量產的機型。
低電壓晶片「追求者」
當時的礦機晶片的核心技術在於兩大方向:
一是 SHA256 的計算是全定製模式。所謂全定製,不是通過硬體描述語言,綜合得到電路,而是直接通過與非門來人工來定製 SHA256 計算的宏模塊,然後把這些宏模塊在同一個晶片內部複製幾萬甚至幾十萬份,從而達到高速的處理能力;
二是低電壓技術。由於比特幣晶片需要時時刻刻都在工作,所以關閉時鐘(clock gating)和部分關電(power domain)都沒有用,而低電壓,就是比特幣晶片的的核心技術之一;晶片動態功耗運行頻率(F)和電源電壓的平方(VCC^2);頻率是不可能降低的,降低了就挖幣慢了;所以低電壓是比特幣晶片核心技術。
當時嘉楠科技也曾發文表示,已經注意到工藝製程只是頂晶片性能的一個因素,因此嘉楠科技在低電壓、標準電路單元設計和優化、高性能計算以及散熱解決方案等領域都做出了不少努力,積累了大量底層技術。
比特幣礦工 peicaili(@pcfli)認為,低電壓技術也被擴展運用在了諸如手機等其他行業,使整個晶片行業都受益匪淺。
英偉達顯卡「拯救者」
2017 年 5 月 19 日,以太坊價格首次突破 100 美元大關,新一輪加密牛市一觸即發。在這輪牛市中,最令人影響深刻的,就是 IC0 的盛行。
也是在這個時期,2016 到 2018 年,英偉達的市值從 140 億美元增長到了 1750 億美元,這個矽谷巨頭的價值在兩年時間裡翻了十倍之多,驚掉了所有投資者的下巴。僅 2017 一年,英偉達的營業收入就達到了 97.14 億美元,環比增長 40.58%。不誇張地說,17 年的加密牛市,為英偉達帶來了相當豐厚可觀的回報。
以太坊採用的是 Ethash 加密算法,在挖礦的過程中,需要讀取內存並儲存 DAG 文件。由於計算機每次讀取內存的帶寬都是有限的,而現有的設備又很難在這個技術上有突破,所以無論礦工怎麼提高算力,挖礦效率都不會得到顯著提升,這也就讓以太坊的 PoW 機制有了「抗 ASIC 性」。
可以說,以太坊這個全球最大的去中心化開發網路,給黃仁勛的顯卡銷售創造了一個無比巨大的市場,甚至幫助徹底改寫了英偉達的生命曲線。
英偉達針對以太坊挖礦,推出了取消輸出接口的 GTX 1060 6GB 顯卡,首批供貨就是 30 萬塊,後來甚至停掉了正常帶輸出顯卡的市場供給。年底又有針對性的優化了顯卡的性能,推出了 P106、P104 等一系列算力更強、價格更低的專業「礦卡」,這個系列的顯卡連 IO 輸出接口都沒有,用戶甚至沒法用它來打遊戲。
為了搶占挖礦市場的晶片供給,英偉達甚至不惜與自己的頭號死敵 AMD 展開密切合作,加速「挖礦產品」的研發與生產。
2018 年,英偉達 CFO 公開披露了自己依靠銷售「礦卡」賺錢的事實,而黃仁勛則是在言語中,透露出了自己對挖礦行業的「興趣」:「英偉達實際上對用戶購買 GPU 的用途有所把控...... 我們必須留意它(用戶買顯卡來挖礦)的存在,並保證充足的庫存來應對」。
在以太坊也迎來了第二次礦潮時,英偉達也不出所望,沒有錯過新一輪牛市的開啟,再次出動。頂着全球缺芯潮和玩家需求的壓力,為顯卡礦工們開發了 CMP 系列礦卡。為了獲得最高挖礦效率,CMP 直接捨棄了圖形處理功能。後來迫於壓力,才宣布新推出的 GeForce RTX 30 系列顯卡會限制挖礦性能,使得顯卡價格再度高漲。
此時的以太坊價格已經逼近 3000 美元,PoS 合併在上漲的價格面前不再被看作是潛在的威脅。黃仁勛成了加密貨幣的全力倡導者,公開對外表示自己對市場熱潮和區塊鏈價值的長期看好。礦工們也買賬,顯卡一搶而空,據知情人透露,一些大的礦場甚至是直接向英偉達提貨,都不走一二級市場。
一時間,顯卡價格上漲成了央視、自媒體反覆報導的內容。據機構報告,2021 年,依靠向礦工出售顯卡,英偉達大約創造了 30 億美元的收入。同年,英偉達的市值突破了 5000 億美元,次年 2 月的財年財報里,公司的全年收入更是創下了 269 億美元的紀錄,年增率增長 61%,實現連續 7 個季度的營收上漲。
挖礦意義何在?
對於礦企與晶片廠商的關係,外界或多或少都帶有一些誤解和歧視。很多人質疑「挖礦的意義何在?」或認為「礦機晶片是低端產業」。但實際上,這背後的故事遠比想象中的複雜得多。
中國的礦機企業已經在全球範圍內獨占鰲頭,這種地位與美國在操作系統領域的統治地位無異。然而,外界的看法常常是矛盾的。一方面,他們承認這是事實;另一方面,卻又似乎帶有輕視之情。
加密礦業為晶片企業提供的訂單作為試煉場,幫助了晶片崛起;在礦機廠商的研發成果,如低電壓晶片技術,已被廣泛應用在手機和其他行業中;對如今毫無疑問的顯卡之王英偉達所作出的拯救,是行業內所有人都有目共睹的。這些事實都證明了礦業對技術進步的巨大貢獻。
礦業使用的是最尖端的晶片技術,並且僱傭了頂級的研發人員。如果說礦業「沒用」,那麼許多其他行業不也是如此嗎?對於那些批評者,他們所使用的一切也應該被認為是「沒用」的。
雖然礦企不是中芯研發的全部,甚至可能只占一小部分,但它們對的影響是不可或缺的。加密礦企在技術的浪潮中推動了晶片廠商和顯卡商的前進,也帶來了巨大的商業價值,挖礦的意義正在於此。
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