比特币挖矿完整经历CPU挖矿、GPU挖矿、FPGA挖矿、ASIC工业化挖矿四个阶段,硬件算力持续迭代,挖矿从业余极客爱好逐步演变为重资产工业化产业,每一次硬件革新都会淘汰上一代挖矿设备,不断抬高普通人的参与门槛。

第一阶段为CPU挖矿时代,时间大致从比特币诞生初期持续至2010年下半年。创世区块便是依靠普通电脑CPU挖出,此时全网算力极低,任何一台家用台式机、笔记本都可以运行挖矿程序,参与门槛几乎为零。早期参与者大多是技术爱好者,挖矿更多带有实验性质,没有形成商业规模。但CPU串行运算架构并不适配SHA-256哈希运算,单颗处理器算力有限,随着参与者增多、挖矿难度上调,CPU挖矿收益快速下滑,慢慢失去经济价值,正式退出主流挖矿赛道。

第二阶段是GPU显卡挖矿时代,从2010年延续到2011年。开发者发现显卡拥有大量并行计算核心,非常适合哈希运算,单张显卡算力远超CPU数十倍。大量爱好者开始组装多显卡矿机,车库、家庭小型矿场大量出现,这也是第一次大规模算力军备竞赛的开端。不过显卡属于通用硬件,内部存在大量图形渲染相关冗余电路,能耗控制存在短板。当算力进一步扩张之后,行业开始寻找能效更高的硬件方案,FPGA顺势登场。

第三阶段属于FPGA可编程芯片挖矿阶段,周期集中在2011至2013年。现场可编程门阵列可以根据挖矿算法重新配置电路,剔除多余运算单元,能效表现优于GPU。FPGA标志着挖矿正式脱离纯业余玩家范畴,向着专业化过渡。但硬件开发调试门槛高,量产规模有限,无法大范围普及,仅仅作为过渡方案存在,并没有长期占据市场主流,很快被新一代专用芯片取代。
第四阶段是ASIC专用矿机工业化挖矿时代,自2013年延续至今。ASIC芯片专为SHA-256算法量身打造,去除所有无关电路,算力与能耗相比前代设备实现跨越式提升。ASIC问世之后,CPU、GPU、FPGA全部彻底失去挖矿竞争力。挖矿行业走向集中化,大型标准化矿场成为主流,资金、低廉电力、运维能力成为核心竞争力。随着多次区块奖励减半,行业持续内卷,矿机迭代速度加快,中小散户独立挖矿的盈利空间持续压缩,产业格局长期保持集中趋势。