比特币挖矿一共经历了CPU挖矿、GPU挖矿、FPGA挖矿、ASIC专业矿机四个时代,每一次硬件迭代,都带来全网算力指数级增长,同时也彻底改变挖矿行业的参与门槛,从早期普通爱好者家用设备就能参与,逐步演变为重资产、依赖廉价电力的工业化产业。

CPU挖矿时代始于2009年比特币创世区块诞生,也是挖矿门槛最低的阶段。在这个阶段,只需要普通台式机、笔记本电脑的中央处理器,运行比特币客户端软件就可以参与挖矿,早期区块奖励为每个区块50枚比特币,全网整体算力规模很小。但CPU的架构更加偏向串行运算,并不适配SHA‑256哈希的大规模重复计算,大量硬件资源被闲置。随着参与人数变多,挖矿难度持续上调,仅仅一年多之后,家用CPU挖矿收益就很难覆盖电费,这个时代快速走向终结。

紧随其后进入GPU挖矿时代,2010年显卡挖矿程序推出之后,大量矿工从CPU转向显卡设备。GPU拥有成千上万个小型计算单元,擅长大规模并行运算,单张显卡的挖矿算力可以达到普通CPU几十至上百倍。市场上出现多卡堆叠的挖矿机架,不少玩家自行组装多显卡矿机。不过显卡本身是图形通用硬件,内部还保留大量图像渲染相关电路,依然存在不少性能冗余。随着全网算力继续冲高,仅仅依靠显卡也很难维持盈利,行业开始寻找更高效的硬件方案,FPGA可编程矿机就此登上历史舞台。
FPGA属于一段短暂的过渡时代,它是现场可编程逻辑芯片,可以修改硬件逻辑专门适配比特币挖矿算法,去掉显卡多余的图形模块,能效相比GPU有明显提升。但是FPGA的短板同样突出,硬件开发调试门槛很高,普通散户很难上手,芯片采购成本居高不下,很难大规模普及。仅仅维持很短时间,就被性能更强的全新硬件替代,也正是这次技术迭代,正式宣告个人散户轻松挖矿的时代彻底结束。

2013年ASIC专用矿机正式面世,比特币挖矿正式迈入ASIC工业化时代。ASIC是专为SHA‑256算法定制的集成电路,芯片只保留挖矿相关计算电路,算力和能效对比之前所有设备实现断崖式提升,CPU、GPU、FPGA全部被快速淘汰。此后矿机行业开启持续的军备竞赛,芯片工艺不断迭代,矿机单机算力持续上涨,对电力、散热、运维场地提出很高的标准,挖矿逐步走出家庭,转移到大功率矿场集中运行。伴随比特币多次减半周期,矿工更加看重电费成本和矿机能效比,行业集中度不断提升,大型机构逐步成为挖矿市场主要参与者。
