암호화 채굴 하드웨어의 진화: CPU, GPU, FPGA 및 ASIC

1암호화 채굴 하드웨어의 진화 Glance

암호화폐 채굴 하드웨어는 유연한 범용 프로세서에서 하나의 작업 증명 알고리즘용으로 구축된 기계로 진화했습니다. 비트코인 채굴은 일반 CPU에서 시작되어 2010년경 GPU로 이동하고 짧은 FPGA 단계를 거쳐 2013년에 특수 제작 기계가 출시되기 시작하면서 ASIC 시대에 들어섰습니다.

중요한 교훈은 단순히 각각의 새로운 범주가 더 빨랐습니다. 모든 단계에서 더 높은 처리량과 더 나은 에너지 효율성을 위해 유연성이 희생되었습니다. CPU는 많은 프로그램을 실행할 수 있습니다. GPU는 고도의 병렬 작업을 수행합니다. FPGA는 하드웨어 수준에서 재구성될 수 있습니다. ASIC은 좁은 작업 부하를 매우 잘 실행하도록 제조되었습니다.

2CPU 시대: 일반 컴퓨터에서의 채굴

비트코인 초기에 채굴자들은 표준 데스크톱 컴퓨터의 중앙 처리 장치를 사용했습니다. CPU는 다양한 종류의 명령을 처리하도록 설계되었으므로 참여자가 적고 초기 난이도가 낮은 새로운 네트워크의 자연스러운 출발점이었습니다.

이러한 접근성은 초기 채굴에 실험적인 특성을 부여했습니다. 즉, 노드, 지갑 및 채굴자가 동일한 시스템에서 실행될 수 있었습니다. 그러나 범용 설계는 CPU 회로의 대부분이 동일한 해시 함수를 반복적으로 계산하는 데 최적화되지 않았음을 의미하기도 했습니다. 더 많은 채굴자가 합류하고 더 적합한 하드웨어가 등장함에 따라 CPU 채굴은 더 이상 비트코인 ​​블록 생산을 위해 경쟁할 수 없습니다.

CPU는 채굴에서 사라지지 않았습니다. 하드웨어 적합성은 알고리즘에 따라 다릅니다. 예를 들어 Monero는 RandomX를 CPU 친화적이라고 설명하고 특수 채굴 하드웨어를 덜 유리하게 만들도록 설계되었습니다. 그렇기 때문에 "CPU 마이닝은 더 이상 사용되지 않습니다"라는 진술이 너무 광범위합니다. 이는 모든 작업 증명 설계가 아닌 일부 네트워크에서는 더 이상 사용되지 않습니다.

3GPU 시대: 병렬 작업이 경제성을 변화시킵니다

그래픽 처리 장치는 많은 유사한 계산을 병렬로 수행하기 위해 만들어졌습니다. 또한 해당 아키텍처는 다수의 후보 해시를 독립적으로 테스트할 수 있는 마이닝 작업 부하에도 적합합니다. 케임브리지 연구자들은 비트코인이 GPU 채굴을 향한 움직임을 2010년으로 날짜를 정하고 GPU가 초기 작업 부하에 대해 CPU보다 약 6배 더 효율적이라고 추정합니다.

GPU는 속도보다 더 많이 변했습니다. 채굴자는 동일한 그래픽 카드를 다른 호환 알고리즘으로 리디렉션하고 게임 또는 컴퓨팅 시장에 재판매하고 메모리, 시계 및 전원 설정을 조정할 수 있습니다. 이러한 유연성으로 인해 많은 초기 알트코인 생태계에서 GPU 장비가 중요해졌습니다.

Ethereum은 유용한 역사적 사례이자 오래된 채굴 가이드에 대한 중요한 수정 사항을 제공합니다. Ethash는 메모리 하드로 설계되었으며 ASIC 전문화에 저항할 것으로 예상되었습니다. ASIC은 결국 구축되었으며 GPU는 Ethereum의 작업 증명 기간 동안 계속 실행 가능했습니다. 이더리움 메인넷은 2022년 9월 15일에 The Merge를 완료하고 블록 생산을 지분 증명으로 전환했습니다. 다른 네트워크가 여전히 Ethash 또는 관련 알고리즘을 사용할 수 있더라도 ETH는 더 이상 채굴될 수 없습니다.

4FPGA 단계: 프로그래밍 가능 브리지

필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이는 제조 후에 구성할 수 있는 하드웨어 로직을 도입했습니다. 일반 명령 스트림을 실행하는 CPU 또는 GPU와 달리 FPGA는 특정 작업 주위에 논리 블록과 데이터 경로를 배열할 수 있습니다. 이렇게 하면 불필요한 작업을 줄이고 에너지 효율성을 향상시키는 동시에 장치를 재프로그래밍하는 기능을 일부 유지할 수 있습니다.

FPGA는 2011년경 비트코인 ​​채굴에 등장했습니다. FPGA는 GPU를 넘어 의미 있는 효율성 단계를 제공했지만 배포하려면 하드웨어 설계 지식, 전문 도구 체인 및 더 많은 실제 통합이 필요했습니다. 이러한 장벽은 광범위한 가정 채택을 제한했습니다.

FPGA 시대는 마이닝 알고리즘을 전용 하드웨어에 더 가깝게 이동하는 것의 가치를 입증했기 때문에 중요했습니다. 이는 소프트웨어 제어 병렬 프로세서와 고정 기능 ASIC 실리콘 사이의 엔지니어링 브리지였습니다.

5ASICs: 목적에 맞게 제작된 실리콘이 업계를 변화시킵니다.

주문형 집적회로는 일반적인 컴퓨팅 대신 좁은 기능을 위해 설계되었습니다. 비트코인 ASIC에서는 다수의 전용 해싱 코어가 CPU나 GPU보다 훨씬 적은 오버헤드로 SHA-256d 작업을 반복적으로 처리합니다. 케임브리지의 채굴 하드웨어 역사는 2012년 1세대 비트코인 ​​ASIC 발표와 2013년 여러 제조업체의 최초 납품을 기록합니다. Canaan은 2013년 Avalon 머신을 최초의 상용 ASIC 기반 비트코인 ​​채굴기로 식별합니다.

ASIC은 와트당 해시율을 결정적인 경쟁 우위로 만들었습니다. 배포 단위도 변경되었습니다. 광부들은 더 이상 데스크탑 마더보드 주위에 그래픽 카드를 조립하지 않고 해시보드, 컨트롤러, 전력 변환, 냉각 및 펌웨어가 포함된 네트워크 기기를 설치했습니다.

전문화는 실제 절충안을 만듭니다. SHA-256 ASIC은 펌웨어 업데이트를 통해 Scrypt, kHeavyHash, Blake2b-Sia 또는 Equihash 마이너가 될 수 없습니다. 알고리즘이 수요를 잃거나, 네트워크가 합의를 변경하거나, 호환 가능한 풀이 사라지면 시스템의 대체 용도가 거의 없을 수 있습니다. 구성 요소, 비용 및 구매 위험을 자세히 살펴보려면 ASIC 채굴기란 무엇입니까?

6알고리즘이 하드웨어 시장을 형성하는 이유

작업 증명 알고리즘은 채굴 하드웨어가 수행해야 하는 작업 및 메모리 동작을 정의합니다. 따라서 어떤 하드웨어 범주가 경쟁할 수 있는지 그리고 전문화로 인한 이점이 얼마나 커질 수 있는지를 결정합니다.

다른 알고리즘의 해시레이트 숫자는 서로 바꿔 사용할 수 없습니다. SHA-256d 작업의 1TH/s는 다른 알고리즘의 1TH/s와 직접 비교할 수 없습니다. 각 해시에는 서로 다른 작업과 메모리 액세스가 필요하기 때문입니다. 효율성 단위에도 동일한 경계가 적용됩니다. 업데이트된 해시율 가이드.

7현대 채굴 시스템 내부

현대 채굴 하드웨어는 단순한 칩이 아닙니다.에서 로컬, 풀 및 네트워크 속도가 어떻게 다른지 알아보세요. 이는 작업을 수신하고, 안정적인 전력을 공급하고, 열을 제거하고, 공유하고, 오랜 작동 기간 동안 관리 가능성을 유지해야 하는 완전한 시스템입니다.

소프트웨어는 하드웨어 결과의 일부로 남아 있습니다. 풀 자격 증명, 마이닝 프로토콜, 펌웨어 버전, 전압 및 주파수 설정, 팬 제어 및 모니터링은 정격 성능이 안정적으로 허용되는 작업인지 여부를 결정합니다. 비트코인 채굴 소프트웨어 가이드 에서는 노드, 풀, 펌웨어 및 관리 도구 간의 경계를 설명합니다.

8원시 해시율에서 효율성 및 차량 경제성까지

초기 하드웨어 논의에서는 종종 원시 속도에 중점을 두었습니다. 성숙한 운영에서는 출력을 벽면 전력, 가동 시간, 불량률, 냉각 오버헤드, 수리 가능성 및 구매 비용과 비교합니다. 효율성은 일반적으로 해시레이트 단위당 줄(joule)로 표시되지만 정확한 단위는 알고리즘에 따라 다릅니다.

케임브리지 디지털 채굴 산업 보고서는 2024년 6월 업계 전반의 비트코인 ​​ASIC 효율성을 28.2J/TH로 추정했는데, 이는 전년 대비 24% 향상된 수치입니다. 이는 모든 기계에 대한 사양이 아니라 오래된 추정치이지만 효율성 향상이 어떤 하드웨어가 경제적으로 유지되는지에 영향을 미치는 이유를 보여줍니다.

효율성이 높으면 광부의 유효 수명이 연장될 수 있지만 수익이 보장되지는 않습니다. 전기 가격, 네트워크 난이도, 코인 가격, 풀 비용, 축소, 냉각, 수리, 세금 및 가동 중지 시간이 모두 결과에 영향을 미칩니다. 채굴 효율성 가이드 를 사용하여 벽 전력, 명목 해시 비율, 유효 해시 비율 및 시설 오버헤드를 구분합니다.

9가정 광부 및 산업 현장은 다양한 제약 조건을 최적화

현대 가정 기반 광부는 전문화의 역사를 뒤집지 않습니다. 그들은 ASIC을 저전력 또는 더 조용한 시스템으로 패키징합니다. 산업용 수력 및 침수 설계도 ASIC 시스템으로 남아 있습니다. 냉각은 칩이 실행할 수 있는 알고리즘이 아니라 열이 이동하는 방식을 변경합니다. 저소음 주장을 전체 설치 계획으로 처리하기 전에 ASIC 냉각 및 환기 가이드 저소음 주장을 완전한 설치 계획으로 처리하기 전에.

102026년 채굴 하드웨어를 평가하는 방법

이 기록은 현재의 결정을 개선하는 경우에만 유용합니다. 채굴기를 구매하거나 재배치하기 전에 알고리즘에서 전기 인프라까지 전체 체인을 확인하십시오.

• 정확한 알고리즘 및 변형을 확인하십시오. 유사한 이름은 호환성을 보장하지 않습니다.
• 대상 네트워크가 여전히 작업 증명을 사용하는지 확인하십시오. 합의 업그레이드 후 이전 마이닝 목록에 의존하지 마십시오.
• 활성 풀 확인, 지원 프로토콜, 지급 규칙 및 지리적 대기 시간.
• 동일한 작동 모드에서 정격 해시레이트 및 효율성을 비교합니다.
• 벽 전력, 일일 kWh, 회로 헤드룸, 플러그, 전압 및 PSU 요구 사항을 계산합니다.
• 전체 열 및 소음 경로를 계획합니다. 소비되는 모든 와트는 내부에서 약 1와트의 열이 됩니다. 사이트.
• 펌웨어 소스, 원격 액세스 제어, 업데이트 정책 및 모니터링 지원을 확인합니다.
• 보증, 상태, 수리 부품, 배송 위험 및 판매자 증거를 검사합니다.
• 모델 단점 사례. 더 높은 난이도, 더 낮은 코인 가격, 다운타임, 수수료 및 재판매 가치를 포함합니다.

중고 장비의 경우 나이만으로는 충분하지 않습니다. 로그, 해시보드 상태, 부식, 팬 또는 펌프 상태, PSU 동작, 수리 기록 및 번인 결과를 비교합니다. 새 ASIC과 사용된 ASIC 가이드 는 보다 자세한 검사 프레임워크를 제공합니다.

11첫 번째 ASIC 시대 이후에는 무엇이 올까요?

미래의 발전은 ASIC을 하나의 보편적인 새로운 카테고리로 대체하는 것이 아니라 특수 실리콘을 중심으로 시스템을 개선하는 것에 더 중점을 둘 가능성이 높습니다. 반도체 프로세스의 향상은 계속되지만, 캠브리지 연구에서는 하드웨어가 물리적 및 제조적 제약에 접근함에 따라 비트코인 ​​채굴 효율성 개선 속도가 느려졌다고 지적합니다.

다음 경쟁 계층에는 더 나은 전압 제어, 더 신뢰할 수 있는 펌웨어, 밀도가 높은 전력 공급, 서비스 가능한 모듈식 설계, 액체 및 침수 냉각, 폐열 사용, 수요 대응 및 더 강력한 차량 원격 측정이 포함됩니다. 일부 광산 회사도 고성능 컴퓨팅을 위해 전력 및 데이터 센터 인프라를 재사용하지만, 광산 ASIC 자체는 일반 AI 가속기로 변환할 수 없습니다.

하드웨어 집중은 진화의 또 다른 부분입니다. Cambridge의 2025년 산업 보고서에 따르면 SHA-256 ASIC 제조 시장은 고도로 집중되어 있는 반면 펌웨어는 더욱 다양했습니다. 동일한 연구에서는 폐기된 하드웨어의 상당 부분이 재판매, 용도 변경 또는 재활용되었다고 보고했으며, 이는 장치가 첫 번째 운영자를 떠나도 경제 수명이 항상 끝나지 않는다는 것을 보여줍니다.

12자주 묻는 질문

13기본 및 연구 참조

• Bitcoin: P2P 전자 현금 시스템Bitcoin 합의 설계의 작업 증명 및 CPU 성능에 대한 원래 설명.
• Bitcoin 개발자 가이드: 마이닝블록 템플릿, 헤더, nonce 검색, 풀 공유 및 ASIC 작업 흐름.
• Cambridge: Bitcoin 전기 소비 - 개선된 평가문서화된 CPU, GPU, FPGA 및 ASIC 타임라인과 하드웨어 수명 주기 분석
• Cambridge 디지털 광업 산업 보고서효율성, 하드웨어 집중, 운영 및 장비 재사용을 다루는 업계 조사
• Canaan Form 20-F: Company and Avalon HistoryAvalon ASIC 채굴기의 2013년 1월 선적을 기록한 회사 내역입니다.
• Ethereum.org: EthashEthash 메모리 경도, GPU 마이닝 및 이후 ASIC 개발에 대한 역사적 설명.
• Ethereum.org: The Merge이더리움 메인넷의 2022년 채굴에서 지분 증명으로의 전환에 대한 공식 기록입니다.
• Monero: RandomX 작업 증명 정보Monero의 CPU 친화적이고 ASIC 방지 채굴 설계에 대한 공식 개요