矿业小调研

October 15, 2019

之前对矿业不是特别的了解,顶多算耳濡目染入了个门。这几天离职了就在家好好的把这个矿业研究了下。

依然只讨论比特币,其他币不在讨论范围。

关于矿业的小简介可以看上篇文章

原理和假设

了解过微观经济学的同学们可能会知道这么一个原理:在不考虑市场势力和外部性的完全竞争市场中,长期来看,市场价格 = 市场供给的边际成本。

会有这个结论是因为长期来看,市场中的企业可以自由进入和退出市场。当收益小于总成本,有些企业就会退出市场,减少供给,使价格升高;反之则会有企业进入市场,增加供给,使价格降低。如此反复,直到整体经济利润为零,市场价格等于供给的边际成本,市场才达到均衡。

注意这里面有两个假设:完全竞争市场长期

对于大部分的市场来说,由于市场势力的存在(比如有垄断企业),或者是由于外部性导致政府部门对市场进行了干预(比如污染治理),他们并不会是完全竞争市场,所以以上的定理并不会适用。但今天不太一样,今天我们要讨论的是比特币市场,得益于其 Decentralization 和 Permissionless 的性质,它已经算是一个非常接近于完全竞争市场的存在了。同时也是为了方便,先从简单的情况讨论起,我今天就斗胆使用完全竞争市场这一假设了。

长期这一假设是为了讨论市场均衡时的状态而设定的。短期内不但市场需求的情况会经常发生改变,企业的决策也会有不同的依据。比如短期内企业决定加入或退出市场并不会基于总成本来考量,而是与边际成本进行比较。所以同样也是方便起见,今天咱们讨论长期,即经过一段时间的发展,囚徒困境中的企业们已经各自做出了选择,让整个市场达到了其均衡状态。

算一算

基于这个原理,我的想法是做两件事情:(1)计算当前比特币产出的边际成本,与比特币市场价格比较,从而预测矿业市场规模的走向;(2)根据比特币的当前价格,反推出当前价格下均衡时,矿业的市场规模应该是多大

算法大概是这样的:

边际成本=全网算力单位功耗电价出块间隔单块收益边际成本 = \frac{全网算力*单位功耗*电价*出块间隔}{单块收益}

如果使用以下常量进行计算的话,得出的大概是这个结果(需要处理下单位转换问题)

  • 全网算力:100 EH/s
  • 平均电价:4 美分
  • 平均出块间隔:10 分钟
  • 矿机平均单位功耗: 40 W/TH
  • 单个块收益:12.5 BTC
100106400.041000601012.52133USD\frac{100*10^6*40*\frac{0.04}{1000*60}*10}{12.5}≈2133 USD

即当前市场上每增加一个 BTC 的供应所需要的成本为2,133美元。

而目前 BTC 市场价格在8,000美元左右,所以理论上,目前的算力规模再增长四倍左右,也就是达到全网 400E 量级,才算达到市场均衡。

另外还可以注意到的一个问题是,边际成本和挖矿难度是无关的。挖矿难度是用来维持出块时间在十分钟的,它与全网难度成比例增长或减少,宏观上看与边际成本无直接关系。这可能比较反直觉,因为对于单个矿工来说,难度的增长会导致其收益的减少。但本质上这是由于他购买的算力随着全网算力的增长会被稀释,而导致他的收益减少。难度本身是为了维持比特币网络稳定而设计,所以讲道理这锅不该难度来背,毕竟人家本来就够难的了。

接下来还可以反推一下在 400E 量级的全网算力时,我们的矿场和矿机的规模如何:

首先,矿场可能需要大概这么多电:(以 73T 2920W 的 S17+ 来算,下同)

40010640=16GW400*10^6*40=16GW

也就是说,需要全球供应大概 16GW 左右的电量,才能维持所有比特币矿场的运转。不过这里计算用的电费中其实包括了管理费和矿场主的利润,纯电费我估计也就占四分之三左右,也就是供电量为 12GW。目前光是俄罗斯的 En+ Group 就有 1GW 的矿场,据各种野路子报告说俄罗斯的挖矿产量占比大概是 10% (显然是不可能统计出来的数字,不然比特币抗审查的颜面何在),也就是说全球矿场应该已经达到了 10GW 的量级。这也意味着:矿场市场的供应已经接近饱和,现在下海开矿场可能已经不是一个很好的选择了。

其次,矿机可能需要这么多台:

400106/73=5,480,000400*10^6/73=5,480,000台

也就是550万台左右。然而各厂商的矿机年产量加起来,应该也就是几十万台吧,所以也难怪矿机溢价能这么高呢。今年有新闻说比特大陆又找台积电定了60万枚芯片,但是一台矿机就有144枚芯片,这就算生产出来也就是四千多台矿机。再加上最近神马也延期交货了。所以理论和实际都表明了:矿机市场严重供不应求,这时候进入矿机行业,或者说进入矿机芯片生产行业在短期内就是非常有利可图的。(不过当然也得有那个资本才行。)

总结一下

在长期和完全竞争市场的假设前提下,对于8,000美元的市场价格来说,

  • 比特币全网总算力规模还可以增长四倍;
  • 比特币边际成本和挖矿难度无关;
  • 矿场市场趋于饱和;
  • 矿机市场严重供不应求。