2020 年，「礦圈」經歷了不少大事件。筆者將通過對產業基本面、區塊鏈網路基本面和市場主要參與者營收表現的數據分析全面回顧 2020 年礦業，還原礦圈的真實面貌。
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2020 年 5 月，比特幣完成第三次減半，隨著減半前後幣價表現從平穩變為暴漲，比特幣礦業也轉危為機，全年營收與 2019 年基本持平，平穩過度。
另外還有 BCH、BSV、BTG、ETC、DASH、ZEC、XZC（現更名為FIRO）等其他十餘種代幣也在 2020 年順利完成減產。
其次，隨著2020年以太坊生態的全面爆發，以及 ETH 資產溢價的持續累積，以太坊礦業也步入了快速發展期，與比特幣礦業共同構成了礦業的兩大主力市場。
除此之外，知名礦機生產商億邦國際繼嘉楠耘智之後第二個成功登陸了納斯達克，礦機廠商持續「試水」傳統資本市場。
數據回顧：
- BTC 礦業全年最高預估能耗約為 77.78 TWh，與智利一國能耗相當；ETH 礦業全年最高預估能耗約為 14.64 TWh，相當於突尼斯一國的能耗規模。
- BTC 礦業的總產出規模約為 50.12 億美元，ETH 礦業的總產出規模則大約為 26.90 億美元。
- 比特幣網路的挖礦難度全年共調整了 28 次，其中上調難度 17 次最高單次上調幅度約 14.95% ；以太坊全年挖礦難度上調 52.20% ，與 2019 年全年上調 5.32% 相比，今年 ETH 的挖礦難度有了大幅的提高。
- 2020 年比特幣和以太坊全網算力增長幅度都小於各自幣價增長幅度，礦工可能獲得超額利潤。
- 2020 年 F2Pool 是 BTC 算力份額最高的礦池，年均算力份額約為 17.53% ，其次 Poolin、BTC.com和 Ant Pool 的年均算力份額也超過了 10% ；ETH 礦池的算力份額則相對穩定，算力集中程度更高。Spark Pool 、Ethermine 和 F2Pool 三大礦池的年均算力份額綜合達到了 75.51% 。
- BTC 礦池中，預估服務手續費收入超過 1,000 萬美元的共有 6 家礦池，其中 F2Pool和 Poolin 的服務手續費收入超過了 2,000 萬美元；ETH 礦池中，預估服務手續費收入超過 1,000 萬美元只有 Spark Pool 和 Ethermine 。
- 2020 年定制機的快速發展是 ETH 礦業逐漸成熟的一個標誌，也是未來 ETH 礦業的一個發展方向。在定制機中，芯動、熊貓和狼神是較為主流的品牌，其中芯動推出了 5 款定制礦機，熊貓和狼神分別推出了 3 款定制礦機，三者合計佔定制機市場的 47.83% 。
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01 兩大礦業市場總規模 76 億美元，手續費佔比持續提高
產業規模是產業基本面的重要構成因素，能耗是反應產業實際規模的一個指標。
根據 Digiconomist 預估的能耗規模來看，BTC 礦業全年能耗規模基本穩定，年增長約為 6.37%。全年最高預估能耗約為 77.78 TWh，與智利一國相當，最低預估能耗約為 56.58 TWh，且預估能耗在 BTC 第三次減產後有一段短暫的下跌期，一直到 6 月初才逐步恢復。
受益於 DeFi 的爆發式增長，ETH 礦業規模在 2020 年有了很大的增長。
ETH 礦業的預估能耗從年初的 8.11TWh 增長至年末的 14.64 TWh，年漲幅約為 80.52% ，全年漲勢顯著。年內最高預估能耗約為 14.64 TWh，約是 BTC 礦業最高預估能耗的 1/5，相當於突尼斯一國的能耗規模。
能耗規模的年度變化與兩大礦業的產出規模變化基本一致。根據 PAData，2020年 BTC 礦業的總產出規模約為 50.12 億美元，較 2019 年「縮水」3.78%，基本持平，而 ETH 礦業的總產出規模則大約為 26.90 億美元，較 2019 年大幅上漲。
值得注意的是，2020 年 8 月和 9 月，隨著 DeFi 流動性挖礦刺激用戶日益增長和交易量日益增長，ETH 礦業的月產出規模一度高於 BTC 礦業。尤其是 9 月，ETH 礦業的月產出總額約為 4.89 億美元，比同期 BTC礦業的產出總額多 1.62 億美元，相當於高出了48.98%。ETH 礦業月產出規模的峰值是未來 ETH 礦業的規模潛力的一個「剪影」。
BTC 和 ETH 兩大礦業的產出構成均包含了區塊獎勵和交易手續費兩大部分，從兩部分所佔的比重來看，BTC 礦業相對更依賴區塊獎勵，ETH 礦業的手續費相對有更高佔比。
根據統計，2020 年 BTC 礦業的手續費總額約為 3.26 億美元，較 2019 年增長約 108.97% ，且全年手續費分佈以第三次減產為分界線，呈現較大差異。
第三次減產後（含減產當日）的日均交易手續費約為 124.45 萬美元，相當於較減產前翻了約 4.75 倍。受此影響，比特幣鏈上交易手續費佔挖礦收入的比重也從去年的平均 2.8% 擴大至今年的平均 6.69%，增長近 4 個百分點。
相比之下，2020 年 ETH 礦業的手續費總額約為 6.31 億美元，且全年增長態勢顯著，尤其是 Q3，火爆的DeFi 流動性挖礦致使以太坊網路變得擁擠，手續費快速上漲，手續費佔礦工收入的比重也從季度初的17.34% 提高至季度末的 30.05%。
受此影響，全年 ETH 礦業手續費收入佔總收入的平均比重也達到了 16.06%，較同期比特幣的手續費佔比高出近10個百分點。
可以預計，如果 2021 年比特幣網路的基本情況與 2020 年類似，即全網算力持續溫和上漲，但交易次數和區塊產量基本穩定的話，那麼手續費收入還將成為改善礦業邊際利潤的主要途徑，手續費佔收入的比重或將繼續提高。
另一方面，2021 年以太坊礦業的手續費收入比重是否提高則將主要取決於 Layer2 擴容方案的進展，如果主流 DeFi 應用遷移至 Layer2 網路的話可能對平穩，甚至降低手續費有積極影響。
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02 挖礦難度持續上調，超額收益仍然存在
從網路狀態來看，比特幣網路的挖礦難度全年共調整了 28 次，其中僅 9 次下調了難度，其餘 17 次均上調了難度，其中 6 月 16 日上調幅度最大，單次上調了約 14.95%，另外還有 4 次難度上調幅度超過 8%。全年累計上調難度約 43.79%，相比 2019 年累計上調 97.67% 而言，今年難度調整相對更溫和。
以太坊全年挖礦難度的調整幅度則較比特幣同期略高，挖礦難度從年初的 2,456 T上漲至年末的 3,728 T，全年上調了約 52.20%，與 2019 年全年上調 5.32% 相比，今年 ETH 的挖礦難度有了大幅的提高。
挖礦難度的變化與算力的變化密不可分。在礦業周期中，幣價上漲——算力上升——難度上調已經構成了一個因果連鎖反應。
BTC 挖礦難度溫和上漲是其全網算力溫和上漲的體現。根據統計，2020 年比特幣全網算力從年初的 112.93 EH/s 上漲至年末的 153.48 EH/s，全年漲幅約為 35.91%，較 2019 年全網算力上漲 143.59% 大幅回落。與 2020 年 BTC 上漲 304.74% 相比，溫和的算力漲幅使礦業在理論上有機會獲得超額利潤。
另一方面，ETH 挖礦難度大幅上漲同樣也是全網算力大幅提高的體現。根據統計，2020年以太坊全網算力從年初的 141.55 TH/s上漲至年末的 281.37 TH/s，全年漲幅約為 98.78%。與 2019 年下跌 10.54% 相比，2020 年以太坊全網算力大幅上漲，礦業基本面有了很大的改善。
受到以太坊生態應用的利好刺激，ETH 全年上漲了 468.64%，遠超全網算力漲幅，這使得理論上 ETH 礦業比 BTC 礦業更可能在2020年獲得超額利潤。
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03 8 家主導礦池預估年收入破千萬
礦池是礦業的主要參與者，也是礦業成熟的標誌之一。從全年平均算力份額來看，2020 年 F2Pool 是算力份額最高的礦池，年均算力份額約為 17.53%，其次是 Poolin 和 BTC.com，年均算力份額約為 14.81% 和12.30% ，另外，AntPool 的年均算力份額也超過了 10%，約為 10.97%。
如果以更小的時間週期來觀察主要礦池的算力份額變化的話，可以發現，BTC大礦池之間的競爭仍然非常激烈。
今年以來，除了 F2Pool 基本穩定持有最高算力份額以外，其他礦池的算力份額排位都在不斷變化。比如算力份額排在第二至四之間的 Poolin、BTC.com 和 AntPool，其排位市場發生交替，而算力份額排名靠後的礦池之間的份額之爭則更為激烈。
但與交易所類似的一點在於，BTC大礦池的規模效應已經凸顯，這些相對較小的礦池已經很難與大礦池一爭高下了，即使是在今年 5 月以超過 5% 的算力份額「空降」市場第5位的路邊礦池也未能延續強勁的發展勢頭更進一步佔領份額。
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2020年礦池領域另一大值得關注的消息是交易所礦池顯露頭角，Huobi.pool、OKExPool、Binance Pool三大所紛紛設立 BTC 礦池，截至年末，三大所的算力份額分別約為 9.39%、3.57% 和 11.48%。從趨勢來看，Huobi.pool 和 Binance Pool 的算力份額呈持續增長態勢，尤其是 Binance Pool，在 BTC 行情最好的Q4，其算力份額顯著增長了 4 個百分點以上，市場排位上升了 4 個名次。
ETH 礦池的算力份額則相對穩定，算力集中程度更高。SparkPool、Ethermine 和 F2Pool 三大礦池的年均算力份額綜合達到了 75.51% ，其中 SparkPool 的年均算力份額就佔據了 32.69%。從每月的算力份額變化來看，除了 F2Pool 在 6 月時突然佔據了全網 73.47% 的算力份額以外，其他時間內 SparkPool 都穩居ETH 礦池的頭把交椅。
從各大 BTC 礦池的區塊產量和算力份額相關性來看，2020 年 Binance Pool 是「節奏感」最好的一個礦池，全年算力大小與區塊鏈產量高低之間成高度正相關，皮爾森係數超過了0.9。其他節奏感比較好的礦池還包括 Huobi.pool 和 ViaBTC，兩家礦池的算力和產量呈弱正相關關係，皮爾森係數大約在 0.6 以上。這些礦池的一個共同之處在於，第四季，當BTC價格開始快速攀升時，其算力份額也在增長。
相反，Poolin 和 SlushPool 兩家礦池的算力和區塊鏈產量則呈負相關，皮爾森係數分別達到了約 -0.81和 -0.63，其共同特徵表現為，第四季，當 BTC 價格開始快速攀升時，其算力份額有所降低，區塊產量下降。
其他大礦池，比如 AntPool、BTC.com、F2Pool 的表現都比較穩定，算力與區塊產量基本不構成統計相關。
在以太坊礦池中，Spider Pool是唯一一個算力與區塊產量高度正相關的礦池，皮爾森係數大約為0.77，這意味著 Spider Pool 的算力份額增長時恰逢 ETH 幣價也在增長。相反，UUPool 和 BWPool 的算力與區塊產量則呈高度負相關，皮爾森係數在 -0.7 左右。
與 BTC 礦池一樣，ETH 大礦池，比如 SparkPool、Ethermine 和 F2Pool，其算力與區塊產量也不構成統計相關，全年區塊產量比較穩定。
理論上，礦池的算力與收入直接相關，算力越高，出塊量越大，收入也就越高。另一方面，收入與幣價也相關，但由於分配幣本位收入後，礦池不一定轉化為法幣本位的收入，所以幣價對礦池收入的影響存在很大的隨機性。為了統一觀察礦池的收入，本文將按照當日幣價對挖礦收入進行預估。
根據統計，BTC 礦池中算力份額最高的F2Pool、Poolin、BTC.com 和 AntPool 預估年產出總額也最高，2020 年分別預計挖礦產出都超過 5 億美元，其中最高的 F2Pool 預計產出 8.88 億美元。如果按照3%的服務手續費來預估，服務手續費收入超過 1,000 萬美元的共有 6 家礦池，其中 F2Pool 和 Poolin 的服務手續費收入超過了 2,000 萬美元。
與 2019 年相比，在相同手續費率下，不同礦池因算力份額的變化，收入也隨之變化。比如，2019年BTC.com 年均算力份額最高，收入也最高，大約為 2,622 萬美元，2020 年 F2Pool 年均算力份額最高，收入大約為 2,664 萬美元。但從整體上看，BTC礦業的收入較為穩定，根據統計，擁有全網 1% 的算力，2019年預計獲得的服務手續費約為 154 萬美元，2020 年預計可獲得的服務手續費約為 149 萬美元，這與BTC礦業於近兩年保持總產出規模相近有一定的關係。
為了對 ETH 礦池的年產出總額進行估算，筆者將礦池的算力份額等同為其在 ETH 礦業總產出總額中的份額，進而估算各個礦池全年總產出；但是，這裡的年產出總額不考慮叔塊和空塊獎勵，因此實際產出總額可能高於預估值。
根據統計，Spark Pool、Ethermine 和 F2Pool 三大算力份額最高的礦池同樣是產出收入最高的礦池，預計年產出分別達到約 7.72 億美元、5.82 億美元和 2.57 億美元。值得關注的是，ETH 頭部礦池 Spark Pool 的年產出總額已經與 BTC 頭部礦池的年產出總額相當了。
另外，Spider Pool 和 Nano Pool 的預計年產出總額也超過了 1,000 萬美元。如果按照 2% 的服務手續費率預估礦池的挖礦服務費收入，僅 Spark Pool 和 Ethermine 的預估服務手續費超過 1,000 萬美元。
比特大陸仍主導BTC礦機、以太坊品牌定制機市場興起
除了礦池，礦機生廠商也是礦業的重要參與者，而且相比於礦池，礦機生廠商處於行業更上游的位置。根據 F2Pool 對礦機市場的監測，截至 2021 年 1 月末，目前市場上共有 101 款 BTC 礦機。
按照品牌分類，比特大陸、比特微和嘉楠耘智是生產礦機最多的三家廠商，其中，比特大陸共生產了 25 款BTC 礦機，比特微和嘉楠耘智分別生產了 19 款和 17 款 BTC 礦機。傳統礦機三巨頭之一的億邦國際只生產了 10 款礦機，與芯動生產的礦機數量相當。
目前市面上盈利表現最好的 15 款礦機中，比特大陸和比特微各有 4 款，嘉楠耘智和犀鳥各有 2 款。15 款礦機的平均算力達到了 89 T，按照 0.34 元/度的價錢計算成本的話，這些礦機的平均日淨收益約為 94.33元。日淨收益超過 100 元的有 4 款礦機，分別是神馬 M30S++、螞蟻 S19 Pro、神馬 M30S+和螞蟻 S19，其中收益最高的神馬 M30S++ 達到了 124.5 元。
ETH 礦機可以分為拼裝機和定制機，2020 年定制機的快速發展是 ETH 礦業逐漸成熟的一個標誌，也是未來 ETH 礦業的一個發展方向。根據 F2Pool 的統計，截至 2021 年 1 月末，市場上共有 60 款 ETH 礦機，其中拼裝機共有 35 款，佔比 58.33%，定制約為 25 款，佔比約為 41.67%。
在拼裝機中，RX 顯卡的礦機有 13 款，GTX顯卡的礦機有 10 款，兩者合計佔拼裝機總量的 65.71%。在定制機中，芯動、熊貓和狼神是較為主流的品牌，其中芯動有推出了 5 款定制礦機，熊貓和狼神分別推出了 3 款定制礦機，三者合計佔定制機市場的 47.83%。
從 ETH 礦機的營收表現來看，日淨收益最高的 15 款礦機中，拼裝機共有 8 款，定制機共有 7 款。在定制機中，芯動共有 4 款收益表現較好，是所有定製廠商中產品營收能力最強的。
15 款礦機的平均算力約為 747 M ，其中算力最高的是 Linzhi Phoenix鳳，算力達到了 2,600M，遠高於市面上其他 ETH 礦機。如果按照 0.34 元/度的價錢計算成本的話，這 15 款礦機的平均日淨收益約為 418 元，其中 Linzhi Phoenix 鳳的日淨收益達到了 1,477元，同樣遠高於市面上其他礦機。
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