Эволюция ASIC — что будет с вычислительными устройствами для майнинга

Производители асиков стремятся сделать свои устройства более мощными и энергоэффективными. Они разрабатывают новые чипы и экспериментируют с охлаждением. Узкофункциональные устройства обрастают дополнительными опциями и примочками. Не приведёт ли это к тому, что для новых устройств понадобится ещё больше площадей и электроэнергии? Давайте узнаем, какие перспективы у ASIC на ближайшие два-три года.

Что такое ASIC майнер

Дословно аббревиатура ASIC расшифровывается как application-specific integrated circuit, «интегральная схема специального назначения». Проще говоря, это схема, предназначенная для решения конкретной задачи. Если схему общего назначения можно запрограммировать на выполнение ряда операций, то специализированную — лишь на что-то одно. В некоторых случаях это выгодно и оправданно, ведь однотипные вычисления, на которые направлена вся мощь чипа, происходят быстрее и как следствие дешевле.

Поначалу такие микросхемы (однокристальные системы) использовали для декодирования аудио и видео, в мобильных телефонах и других простых устройствах. Но с развитием майнинговой отрасли стало ясно, что в этой области проходят масштабные однотипные операции в рамках конкретного алгоритма (SHA-256, Scrypt и т. д.). Изначально для распараллеливания вычислений использовали процессорную мощность GPU, а затем перешли на специальные устройства, которые так и назвали — ASIC.

Какие существуют ASIC

Все асики имеют общее устройство. Это небольшая, но увесистая металлическая коробка, с чипами, блоком питания и мощной системой охлаждения. Главные характеристики ASIC – это мощность (хешрейт, Th/s) и потребление электричества. Цена зависит, как правило, от хешрейта, чем он выше, тем больше нужно заплатить за асик.

Доминирующее положение (около 75% мирового рынка по состоянию на зиму 2018 года) занимает производитель Bitmain Technologies, поставляющий любое оборудование для майнинга. Оценка его рыночной капитализации приближается к 10-12 млрд долларов. Основатели компании — Джихан Ву и Микри Жан — задумывались о создании специализированных устройств для майнинга ещё в 2013 году. К концу 2017 года прибыль компании составила 2,5 млрд долларов, а чистая прибыль только за первый квартал 2018 года — 1,1 млрд. Производитель обладает брендами Antminer, Antpool и Hashnest.

В мае 2016 года на рынок вышел один из самых популярных и распространенных майнеров для добычи биткоина — S9. В его основе лежит 16-нм микросхема. Средний хешрейт девайса составляет 14,5 Th/s.

С существенным отставанием в доле рынка следует компания Canaan Creative. Она также существует уже около пяти лет и специализируется на блокчейн-серверах и изготовлении микропроцессоров. Выручка за минувший год составила около 200 млн долларов. Основатель компании Ин Джи Йонг, как считается, первым интегрировал чипы исключительно для майнинга в FPGA-устройство (переходную модель между GPU и ASIC) и создал два бренда — Icarus и Lancelot. Затем появился и бренд Avalon.

Среди других производителей, которые предлагают купить майнеры, отметим Ebang. Это тоже китайский вендор, основанный в 2010 году. В майнинг компания пришла лишь в 2016 году, запустив собственную серию майнеров Ebit на техпроцессе 10 нм.

Также в мире известны компании INNOSILICON, CoinTerra, Hashfast, Baikal и т. д.

Wi-Fi роутеры для майнинга

В погоне за расположением и кошельками клиентов производители выпускают новые решения, призванные приносить их обладателям прибыль. Например, в августе 2018 года Bitmain объявил о выходе Wi-Fi роутеров Antrouter R3-DASH и Antrouter R3-SIA, предназначенных для добычи соответственно криптовалюты DASH и Siacoin. За основу этих майнеров взяли корпус для майнинга Bitmain R3.

Вычислительная мощность устройств составляет 300 Mh/s для Dash при потреблении электроэнергии 24,37 Вт и 11,54 Gh/s для Siacoin при потреблении 22,6 Вт. Весят устройства не более 0,6 кг, а цена за единицу составляет около 58 долларов США. Всё, что требуется от пользователей — подключить устройство к Интернету и обеспечить питанием. Устройство начинает майнить, используя Bitmain-аккаунт холдера и по умолчанию подключено к майнинговому пулу Antpool.

Устройства двойного назначения — отличное решение для майнинга и остаётся надеяться, что Bitmain продолжит развитие в данном направлении.

ASIC-фермы с водяным охлаждением

Некоторые производители, например, Cointerra, выпускали каркасы для майнинга, состоящие из ASIC-чипов и упакованные в стандартный корпус для промышленных серверов 4U. Такие установки как TerraMiner IV использовали водяное охлаждение. В них применяли ASIC-чипы Goldstrike I на техпроцессе 28 нм.

Каждый из четырёх чипов выдавал до 500 Gh/s, а общая мощность достигала 2 Th/s. Еще пару лет назад такой хешрейт казался заоблачным и его вполне хватало для добычи биткоина в сутки, однако теперь этого недостаточно.

Подобную установку делали и Hashfast. Они использовали чипы Golden Nonce и водяное охлаждение. Два блока питания Seasonic позволяли чипам выдавать 1,2 Th/s.

Гораздо более интересным примером этого года можно считать стойки для майнинга Bitfury Tardis — сервер для промышленного майнинга биткоина. Данный гигант обладает мощностью 80 Th/s и включает от 5 до 8 хешборд-плат. Это закономерный ответ на рост сложности сети и уменьшение вознаграждения за каждый блок.

Гидромайнеры со встроенным жидкостным охлаждением

В конце августа 2018 года Bitmain сообщил о начале производства тюнингованной версии своего хита Antminer S9, используя специально разработанный майнинг корпус. Новая версия получила название Hydro и является первым в мире асиком со встроенным жидкостным охлаждением.

Водяное охлаждение составляет не единственное преимущество новой модели. Её мощность выше аналога S9j и составляет 18 Th/s. Водяное охлаждение, как ожидается, снизит уровень шума и увеличит срок службы устройства. Его электропотребление останется на уровне 1,7 кВт/час.

Спустя месяц производитель объявил о выпуске 7-нанометрового чипа для ASIC-устройств. Переход на данный техпроцесс увеличит производительность устройств минимум в 2 раза по сравнению с существующим. Это предоставит Bitmain серьёзные конкурентные преимущества и поможет им завоевать еще большую долю рынка.

Воздушное охлаждение для S15 и T15

Параллельно с водяным охлаждением Bitmain анонсировал и вполне привычные устройства на воздушном охлаждении. Это произошло спустя пару месяцев после анонса чипов на базе 7 нм техпроцесса. Они получили наименование S15 и T15 и обещали пользователям прирост производительности при малом потреблении электроэнергии.

В частности, модель S15 выдаёт 28 Th/s при использовании мощности блока питания на 1,6 кВт и 17 Th/s при эконом-режиме на 850 Вт. Устройство T15 на полной мощности выдаёт 23 Th/s (при мощности 1,5 кВт) и 20 Th/s в энергосберегающем режиме на 1,2 кВт.

Выход традиционных моделей после анонса S9 Hydro показывает, что производители пока не готовы целиком «погрузиться» в жидкостное охлаждение. Трудно сказать, чем вызвано такое решение того же Bitmain. Видимо, техпроцессы в основном налажены под воздушное охлаждение, а «гидроасики» являются скорее экспериментальным решением, перспективным и ориентированным на будущее.

Будущее ASIC-майнеров

В конце 2018-начале 2019 года в майнинге основных криптовалют (прежде всего биткоина) будут преобладать следующие тенденции:

• усложнение добычи самых прибыльных криптовалют;

• невозможность сменить алгоритм и переключиться на более выгодную криптовалюту;

• выход устройств с чипами на новом техпроцессе;

• сокращение потребления электроэнергии оборудованием для майнинга;

• возможность разгона оборудования с официальными заводскими прошивками;

• уменьшение награды за каждый добываемый блок.

Помимо этого очевидно, что производители майнингового оборудования собираются и дальше улучшать систему охлаждения устройств. Пока всё сводится к водяному охлаждению с использованием водоблоков и отведению тепла непосредственно от наиболее горячих элементов. Как правило, это одноконтурные системы. Водоблок устанавливают вплотную к чипу или процессору. При нагреве он повышает температуру циркулирующей воды, которую насос отводит к резервуару. Оттуда вода поступает в теплообменник, от него тепло во внешнюю среду отводит вентилятор. Охлажденная в процессе движения вода вновь подаётся в водоблок и забирает тепло у горячего элемента.

Однако некоторые компании экспериментируют с более перспективными технологиями — там, где используется иммерсионная жидкость.

Иммерсионное охлаждение от компании BiXBiT

Иммерсионное охлаждение подразумевает полное погружение работающих устройств, GPU или ASIC, в диэлектрическую жидкость-теплоноситель. Жидкость должна обладать особым набором свойств, препятствующих выходу из строя оборудования и быть совместимой с большинством используемых компонентов. В результате долгих изысканий, методом практических проб и ошибок, компания BiXBiT нашла такой состав, который оптимально подходит для погружения в него любых асиков, как моделей прошлых лет, так и перспективных. Кстати, купить иммерсионную жидкость для майнинга можно отдельно.

Наша ячейка имеет габариты 750х440х380 мм, что позволяет разместить 6 ASIC S9 или 24 GPU. При этом для асиков можно использовать более мощные блоки питания — запас на этот случай предусмотрен конструкцией ячейки. Мощные источники питания позволяют осуществлять разгон (до 40% на базе нашей установки), сохраняя таким образом конкурентоспособность даже старых моделей по сравнению с новыми экземплярами.

Каркас для майнинг фермы предусматривает масштабирование и экономию пространства. Потребитель может начать со стартового комплекта в виде ячейки, а затем «подрасти» до стойки и контейнера. По сравнению с фермами на воздушном охлаждении требуется примерно в два раза меньше площади. Это обеспечит промышленную добычу и подарит приятные бонусы, например, в виде полезного использования выделяемого установкой тепла для отопления, обогрева «теплого пола», выращивания теплолюбивых растений и разведения экзотических животных, сушки горячим воздухом и т. д.

Если вы решите купить стойку для майнинга, вам не потребуется обновлять её каждый раз с выходом нового ASIC. Всё, что нужно для последующего охлаждения — это смена каркаса рига под другие асики. Это позволяет рассчитывать на стабильный доход в разрезе 1-3-5 лет без необходимости новых вложений и даже при сохранении курса на основные криптовалюты на уровне 4-6 тыс. долларов США за единицу. Дополнительная экономия достигается за счет покупки OEM-изделий, то есть без вентиляторов и отсутствия расходов на замену расходных материалов.

Экономия электроэнергии при использовании иммерсионного охлаждения достигает 30%. Особенно это заметно при промышленной добыче и при отказе от кондиционирования, создания коридоров для движения воздушных потоков. Исчезает шум и микровибрации, в целом майнинг превращается в более дружелюбный род занятий с дополнительными преимуществами.

Продажа майнеров также не станет проблемой. ASIC, которые побывали в жидкости, выглядят как новые, они лишены заметных признаков износа и не теряют товарный вид. А это значит, что вы всегда можете реализовать их и приобрести новые устройства, более выгодные, мощные и производительные. Процесс избавления от жидкости, конечно, потребует некоторых вложений, но и оборудование выглядит словно снятое с консервации, без пыли и мусора.

В каком бы направлении не пошло дальнейшее развитие интегральных схем и оборудования для майнинга криптовалют, одной из главных проблем будет их охлаждение. Погружной способ является наиболее перспективным, поскольку позволяет утилизировать избыточное тепло и сэкономить на комплектующих, расходе электроэнергии и обслуживании. Разгон оборудования в этом случае происходит стабильнее и оно может конкурировать с новыми образцами.

Более подробную информацию о нашем продукте вы найдете на сайте bixbit.io.