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2018芯片矿机异军突起

来源:慧聪 编辑:刘波 浏览量:701 发布时间:2018-01-24

文章摘要:比特币挖矿算力指数级增长,ASIC芯片异军突起。比特币的“算力-难度”平衡机制导致挖矿的竞争等同于算力占比的竞争,比例竞争的特性导致了算力的增长没有理论上限,只要比特币价格尚有利润空间,就可以一直增长下去。

  比特币挖矿算力指数级增长,ASIC芯片异军突起。比特币的“算力-难度”平衡机制导致挖矿的竞争等同于算力占比的竞争,比例竞争的特性导致了算力的增长没有理论上限,只要比特币价格尚有利润空间,就可以一直增长下去。在以上机制和比特币涨价的共同作用下,比特币全网算力在2011年—2017年间的年增长率分别为72倍/33倍/432倍/35倍/2.3倍/3.2倍/6.5倍,其中2012年前的高速增长主要由显卡挖矿热潮驱动,而2013年的跨数量级增长则是由于挖矿专用ASIC芯片在当年下半年投入了市场。

  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。其中比特大陆作为全球最大的比特币矿机生产商,旗下的蚂蚁矿机系列年销量在数十万台,市场占有率超过80%。在芯谋研究发布的2017年中国十大集成电路设计公司榜单上,比特大陆以143亿元的年销售额跃升第二,成为中国芯片设计业的年度黑马。

  挖矿机拉动封测板块市场规模测算:2018年中性预估60亿元。从量价分析和上游代工企业营收两方面入手进行测算,我们认为2017年矿机芯片封测市场总量在9亿元—11亿元之间。展望2018年,我们认为比特币的高价位已经得到市场认可,挖矿的增长已经具备基础支撑。2017年全网各季度算力环比增速分别为56%、39%、60%、75%,在比特币价格相对稳定假设下,我们预测2018年全网算力平均季环比增速在40%—70%。另外参考过往ASIC芯片的制程升级间隔,明年会出现10nm制程ASIC矿机芯片,带来成本变动。基于以上我们对矿机芯片封测市场进行弹性测算,2018年矿机芯片封测市场规模在36.3—99.8亿元之间,中性估计60亿元。

  矿机ASIC芯片普遍采用FC工艺,预计相当大一批订单将流入大陆,大陆市场25亿美金。将深度利好具有FC产能的公司。

  比特币价格下跌对矿机产业的影响。我们提示投资者挖矿机需求确实具有较强的不确定性,价格的波动会影响整个产业链的态势,但在挖矿仍有较强获利能力的背景下,短期看对上游硬件拉动具有确定性,即使价格暴跌至挖矿无利可图,挖矿机需求骤减,也可能在2018年底产生较明显冲击。

  风险提示。本文仅分析挖矿机芯片市场,不评价比特币投资价值,不构成比特币等相关虚拟币种投资建议。且市场预测在比特币价格不出现较大暴跌做出,但考虑到政策监管趋严下,可能会对相关订单需求产生影响。

  正文

  1、比特币挖矿算力指数级增长,ASIC芯片异军突起

  比特币在2017年内价格暴涨1900%,一度逼近17000美元,极大带动了比特币挖矿热情。区块链机制可以理解为一种账本系统,一段时间内的所有交易及其电子签名都需要记录在区块上,这些块按照生成时序连接成而成的区块链也就是系统中所有交易历史的记录。由于交易的不断产生,系统需要定时生成新的区块来进行记录。根据比特币的设计原理,全网每10分钟左右产生一个区块,每个新生区块包含有50个比特币,为了限制发行总量,规定每个新生区块包含的比特币数量每4年减半一次,目前为12.5个。为了维持安全和稳定,系统会根据全网的求解速度自动调整难度,其算法实现的结果就是“挖取一个新区快所需的期望运算次数”正比于“难度”,并与全网算力呈高度线性正相关。其结果就是新增算力越多,原有算力成功求解的概率就越低。

2018比特币芯片矿机异军突起!

 

  2018比特币芯片矿机异军突起!

  比特币的“算力-难度”平衡机制导致挖矿的竞争等同于算力占比的竞争,比例竞争的特性导致了算力的增长没有理论上限,只要比特币价格尚有利润空间,就可以一直增长下去。在以上机制和比特币涨价的共同作用下,比特币全网算力在2011年—2017年间的年增长率分别为72倍/33倍/432倍/35倍/2.3倍/3.2倍/6.5倍,其中2012年前的高速增长主要由显卡挖矿热潮驱动,而2013年的跨数量级增长则是由于挖矿专用ASIC芯片在当年下半年投入了市场。

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  比特币挖矿算法单一和运算量巨大的特点为ASIC提供了度身定制的应用机会。ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)指的是专用芯片,是为了某种特定的需求而专门定制的芯片。由于架构和算法可以根据需求定制,ASIC芯片与通用芯片相比具有体积小、功耗低、计算性能高、成本低的有点。但是固定算法也极大限制了ASIC的发展空间,缺乏稳定、大量的需求是ASIC此前面临的首要问题。比特币挖挖矿算法具有单一、重复性极强、运算量巨大的特点,高度契合ASIC芯片的特性,且需求稳定庞大,可以支撑批量生产。

  2、矿机芯片需求旺盛,有望成为中国封测行业新兴驱动力

  挖矿形式向高度集中化发展极大拉动专用矿机需求。比特币挖矿的另一大趋势是集中化,其背后的推动力是矿池的兴起和算力销售这种全新商业模式的出现。矿池类似于挖矿界的“基金”,在原有“赢者全得”的规则下,只有算出答案的唯一用户可以得到奖励,而矿池的出现则允许多人分配收益:同一个矿池中的算力共同求解,获得的比特币按照矿池参与者所贡献算力的比重分成。这种模式大大降低了挖矿者的风险,因此成为了当前最主要的挖矿形式。

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  算力销售是由矿池衍生出的一种商业模式,矿池运营商负责矿机的采购和运维,通过将算力以Ghash/s为单位向投资者发售投资者在购买了算力以后,即可按照自己所持算力占矿池算力的比重分享矿池的挖出的虚拟币。算力销售这种商业模式实现了投资的化整为零和设备采购的化零为整,使矿机大规模采购成为可能。

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  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。其中比特大陆作为全球最大的比特币矿机生产商,旗下的蚂蚁矿机系列年销量在数十万台,市场占有率超过80%。在芯谋研究发布的2017年中国十大集成电路设计公司榜单上,比特大陆以143亿元的年销售额跃升第二,成为中国芯片设计业的年度黑马。

2018比特币芯片矿机异军突起!

 

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  3、挖矿机拉动封测板块市场规模测算:2018年中性预估60亿

  从矿机产品本身来看,其最大特点是ASIC芯片用量巨大。目前主流的比特大陆S9矿机中的ASIC芯片用量为189片,嘉楠耘智的A741矿集中的ASIC芯片用量为88片。且随着芯片制程提升带来的功耗降低,芯片用量呈现逐代增大的趋势。

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  2018比特币芯片矿机异军突起!

  矿机市场如此火爆,ASIC芯片用量如此庞大,那么虚拟币挖矿业务究竟为封测业带来了多大的市场空间?我们接下来从量价分析和上游代工企业营收两方面入手进行测算。

  首先我们从芯片用量和单片封装价格入手自下而上进行分析。由于目前95%以上的比特币算力都由搭载ASIC芯片的专用矿机贡献,因此可以通过算力增长估算矿机ASIC芯片的产量。2017年比特币全网算力增长13Ehash/s(1E=1000P=10^6T=10^9G),目前主流挖矿芯片为28nm制程和16nm制程,单颗算力分别为80Ghash/s和30Ghash/s。受到工厂产能等因素制约,尚有不少矿机芯片在28nm生产线上进行流片,因此我们取28nm制程芯片占比30%~40%,估算得2017年新增算力对应的芯片用量为2亿片—2.2亿片。这里需要注意的是晶元加工和封装处于整个产业链的中上游,从芯片制造到组装销售再到投入使用有一定的延时,因此上述2亿片—2.2亿片应为2016年第四季度至2017年第三季度间的订单,参考全球算力加速增长的趋势,我们认为2017年全年订单应在3.2亿片左右。另据嘉楠耘智公开转让说明书中披露的信息,公司2017年1—4月实现销售额2.53亿元,支出封装采购成本669.5万元。参考其主力产品A741矿机9425元的单价和88片的ASIC芯片用量,对应的芯片总量和单颗封装费用分别为236万片和2.84元/片。由此可得2017年全年矿机芯片封装市场约为9亿元。

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  再从上游代工企业台积电的营收自上而下进行分析,目前比特大陆和嘉楠耘智的ASIC芯片均在台积电进行晶圆代工,两家厂商的矿机市占率合计超过95%,台积电第三季度法说会上表示矿机芯片在第三季度为台积电带来3.5亿—4亿美元营收,基本可以代表矿机芯片的晶圆代工市场规模。根据嘉楠耘智在公开转让说明书中披露的成本结构,公司晶圆加工全部由台积电代工,封测主要由日月光和JSCK代工(日月光为主),其采购信息显示芯片封测支出约为晶圆加工支出的11%。结合台积电方面公布的矿机芯片代工营收数据,我们估算2017年三季度矿机芯片的封装市场约为2.55亿—2.74亿元人民币。在将算力增量作为芯片产量的参考,推算2017年一至四季度的矿机芯片封测市场规模分别为1.19亿元、1.28亿元、2.74亿元、5.48亿元,全年合计10.68亿元。

  综合以上两种估算方法,我们认为2017年矿机芯片封测市场总量在9亿元—11亿元之间。

2018比特币芯片矿机异军突起!

 

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  展望2018,我们认为比特币的高价位已经得到市场认可,挖矿的增长已经具备基础支撑。2017年全网各季度算力环比增速分别为56%、39%、60%、75%,2018年初至今算力环比增长已达10%,增长趋势并未放缓,因此我们预测2018年全网算力平均季度环比增速在40%—70%。另外参考过往ASIC芯片的制程升级间隔,明年会出现12nm制程的ASIC矿机芯片,带来一定的成本变动。基于以上判断我们对矿机芯片封测市场进行如下弹性测算,2018年矿机芯片封测市场规模应在36.3—99.8亿元之间,中性估计在60亿元。

  矿机ASIC芯片普遍采用FC工艺,预计相当大一批订单将流入大陆,而2018年预计FC全球市场百亿美金计,大陆市场25亿美金。将深度利好长电科技、华天科技、通富微电等具有FC产能的公司。

  4、比特币价格下跌对矿机产业的影响,歌舞升平下的隐忧

  首先在我们看来,比特币作为一种具有金融属性的资产,波动大,且市场也有较大分歧(摩根大通CEO在17年9月称将比特币是一场骗局,并表示将会开除所有交易这种加密货币的员工。但是在今年初他则改口表示后悔)。另外在我们看来比特币“去中介化”的本质以及“交易”的功能也似乎存疑,一方面大量比特币掌握在具有算力的少部分人或团体手中,另一方面比特币作为交易货币似乎既不方便,也不百分百安全(51%攻击与“double—spending”)。

  因此,讨论比特币,与其说是我们的意愿,不如说我们“不得不”。因为现在并不是一年以前了,挖矿机对电子产业链已经产生了重大且深远的影响,比特大陆已经成为了台积电重要客户,而且去年的元器件缺货潮在挖矿机热销下可能会延续下去。因此我们有责任对这个市场的出现做出提示,对它产生的影响做出分析。而封测产业是大陆与挖矿机芯片产业链契合度最高,且具有上市公司的板块,因此本文重点分析。

  一个问题是,如果比特币价格下跌会产生怎样的影响?我们认为比特币价格下跌会严重影响挖矿机需求,因为挖矿机的需求来源于挖矿收益和成本差值,其中收益主要是比特币价格,成本主要是矿机成本和电费。对此我们的基本观点是,比特币价格的波动会严重影响矿机需求,不排除产生超预期的影响。但是短期从硬件角度来看我们认为影响有限,原因有二:

  1.比特币挖矿目前仍有很大获利空间。虚拟币挖矿的主要成本为硬件成本和电费:以目前市占率第一的矿机厂商比特大陆旗下的主流AntminerS9为例,单位算力的硬件成本为815元/Thash•s-1(矿机单价11000元,单机算力13.5THash/s);单位算力的功耗为100瓦/Thash•s-1(整机墙上功耗1350瓦);以主要虚拟币矿场所在地之一的呼和浩特当地电价为基准,推算1Thash/s算力的全年成本为12亿元。当前比特币产量为12.5个/分钟,全年总数为657000个。2018年1月18日比特币最新价格为11436美元/个,对应全年比特币产值约为486.8亿人民币,目前全网算力约15ETHash/s,对应全年成本约为182亿人民币,因此静态分析下,获利空间仍然巨大。

  2.挖矿机厂商对上游订单一般提前安排。因此比特币订单具有较长持续性,即使比特币价格下降对挖矿机产业链产生冲击,我们预估会在三季度后即2018年底/2019年初产生影响。

  因此,我们提示投资者挖矿机需求确实具有较强的不确定性,价格的波动会影响整个产业链的态势,但是我们认为在挖矿有较强获利可能的背景下,对于挖矿机的芯片需求是较强增长的,即使价格暴跌至挖矿无利可图,挖矿机需求骤减,也可能在2018年底会产生较明显的冲击。

  更为深远的意义在于,通过大陆挖矿芯片公司的崛起,我们应该重新审视大陆半导体产业链所处的市场地位。根据芯谋研究的数据,大陆矿机龙头【比特大陆】已经成为仅次于海思的第二大芯片Fabless厂商,10nm芯片订单超过海思,且是【台积电】的重要客户,背后的深意在于大陆芯片设计正如同其他领域一样快速崛起,尤其是人工智能领域有实现弯道超车的可能性,再用传统静态眼光审视大陆半导体产业链相信未来几年将会越来越不合时宜。

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