什麼是比特幣挖礦？
比特幣的發行和交易的完成是通過挖礦來實現的， 比特幣以一個確定的但不斷減慢的速率被鑄造出來，這個過程叫做POW（Proof of Work）。每一個新區塊都伴隨著一定數量從無到有的全新比特幣，它作為Coinbase交易獎勵給找到區塊的礦工。每個區塊的獎勵不是固定不變的，每開採210000個區塊，大約耗時4年，貨幣發行速率降低50%。在比特幣運行的第一個四年中，每個區塊創造出50個新比特幣，在2012年11月發生了第一次減半，每個區塊產量由50BTC減少為25BTC，在2016年7月發生了第二次減半，每個區塊產量由25BTC減少為12.5BTC，第三次減半預計在2020年4月30日前後發生。
比特幣的挖礦過程即礦工運用計算工具（礦機）接入比特幣網絡，每挖出1個區塊，就可以獲得該區塊所新產生的比特幣獎勵，除了塊獎勵外，礦工還會得到區塊內所有交易的手續費(手續費約佔塊獎勵的2%)。礦工早期用電腦顯卡（GPU）作為礦機，後來礦機技術變革又經歷了從FPGA（Field-Programmable Gate Array），到ASIC （Application Specific Integrated Circuit)礦機的歷程。由於效率、功耗、價格等因素目前市場上的礦機都由ASIC芯片礦機取代。
如何計算比特幣挖礦收益？
獲取比特幣只有兩個方式，第一直接買幣，第二買礦機挖幣。所以當我們談論比特幣挖礦收益的時候，我們的參照永遠只能是和從市場上直接買比特幣進行收益對比。
圖1.直接買幣和挖幣對比1
圖片來源：FineWallet研習社
為了簡化模型，我們暫時把費用佔比較少的礦場運維費和礦池手續費去掉得到如下表格：
圖2.直接買幣和挖幣對比2
圖片來源：FineWallet研習社
然後我們再同時去掉比特幣價格漲跌的共同因子，得到如下表格：
圖3.直接買幣和挖幣對比3
圖片來源：FineWallet研習社
對於在計算挖礦收益的時候要去掉比特幣價格漲跌的因子，這裡我們強調一下，因為比特幣價格上漲部分的收益，和我們直接去買比特幣是沒有差別的，並不屬於挖礦特有的收益因子。我們這裡把挖礦和直接買比特幣進行收益對比的時候，幣價漲跌作為共同因子而約去。我們常聽到礦機銷售說“雖然目前比特幣挖礦難度在增加，但是難度漲了幣價也會上去“，希望看了我們這邊分析的朋友能夠知曉，幣價漲跌不應該計入挖礦收益的考量範疇。
礦機購置費：
不變量，可以從各礦機廠商獲得礦機價格
挖 礦產出：
變量，挖礦難度平均每2週調整一次，塊產出平均每4年減半一次，可以從BTC.com查詢。當前產出為：每T收益1T * 24H = 0.00001971 BTC
電 費：
不變量，電費由電價和功耗計算出，電價一般豐水期水電電費0.27￥/kw.h, 火電電費0.37￥/kw.h。功耗可以從礦機產品參數獲得
靜態挖礦收益：
我們把礦機價格、當前比特幣價格、挖礦產出、電費（電價、功耗）帶入計算器則可算出靜態的（不考慮挖礦難度變更和產量減半）挖礦收益和回本週期。
圖4.靜態挖礦收益
數據來源：各礦機官網，FineWallet研習社
從上表可以看到，由於近期比特幣價格從10000USD跌倒了8000USD附近，部分礦機產品跌入靜態負收益區間。
接下來我們研究當考慮挖礦產出變化情況下對挖礦收益的影響。
產出減半情況下的挖礦收益：
圖5.考慮產出減半的挖礦收益
數據來源：各礦機官網，FineWallet研習社
難度增加+產出減半的情況下挖礦收益：
由於比特幣挖礦技術升級變更， 我們認為不必統計太過早期的比特幣挖礦難度變化數據，我們統計自2017年以來的情況。
圖6.比特幣挖礦難度和價格的關係
圖片來源：FineWallet研習社
根據圖表，我們發現比特幣難度隨價格變化的關係，價格上漲則難度上漲，且難度變化存在3~8個月的滯後性。我們統計出2017年1月至2019年9月，難度的平均增幅為5.26%。我們按每週期+5%的難度變更之後計算得到下表：
圖7.難度增長和產出減半下的挖礦收益
數據來源：各礦機官網，FineWallet研習社
難度增加上限+產出減半的情況下挖礦收益：
當然，挖礦難度不會無限制的上升，有兩個限制，一是礦機廠商的產能限制，二是電力能源的負荷限制，按陳雷預計難度較目前至多再上漲67%（當前全網算力90E）。
“關於難度，有兩個天花板，一個天花板就是廠商的出貨量，另外一個就是電力的負荷。現在掌握的情況，我們覺得全球去掉中國，大概一年之內能新增的電應該不會超過50W，國內的高功耗的機器退出來的空間也不會很大，因為豐水期已經結束了，所以關於難度應該不會超過150E。“-----藍鯨區塊鏈創始合夥人陳雷2019-09-22
那麼，我們再假設難度每週期上漲5%，上漲10個週期之後停止上漲，計算得到如下表格。
圖8.難度增長上限和產出減半下的挖礦收益
數據來源：各礦機官網，FineWallet研習社
現實依然非常骨感，當前市場通過購買礦機挖礦依然無法回本。
我們沒有考慮難度下降的情況，根據歷史數據，挖礦難度只有在比特幣價大幅下跌之後才會開始下降。如果你買了礦機期望難度下降而獲利，那麼你買了礦機之後幣價必然也有大幅下跌，而且幣價的跌幅一般會大於難度的跌幅，從而導致虧損。
誠然，挖礦行業肯定不會消失，但是會經歷一些陣痛和變化。當前情況下，由於幣價下跌，難度大幅上漲，礦機銷售逐步進入困難期，挖礦行業利潤受到極大壓縮。未來礦機廠商應該會調整礦機價格，推出性價比更高的礦機，整個行業會更加考驗礦機廠商的供應鏈管理能力和技術創新能力。
總結：
從挖礦投資的角度出發，目前我們建議等比特幣價上漲一定幅度再買礦機挖礦，或者等礦機廠商降價再買礦機挖礦，或者等比特幣難度和價格同步調整到能獲利的區間再考慮投資比特幣挖礦。
FineWallet研習社 首席分析師 Willian Gan,CFA,FRM
(微信公眾號：FineWallet研習社）
2019-09-29
附.挖礦收益計算
在線計算器地址： https://btc.com/tools/mining-calculator
1. 礦機價格
2. 礦機算力
3. 礦機功耗
4. 電價
5. 比特幣價格
6. 難度增長率
7. 收益率=回報率- 1
8. 難度增長10個週期
