Bitcoin-майнер от ASICMINER, производительностью ~2TH/s (источник)Прошлая часть.Сейчас разглядим последнюю часть истории развития вычислительных совокупностей, предназначенных для добычи биткоинов, в частности эру ASIC, поставившую крест на GPU и FPGA майнерах.
Смотрите кроме этого: Биткоин майнинг как вид спорта

Мне попал в руки чип Bitfury, что, сейчас, есть самым продвинутым методом помощи криптостойкости Биткоин. Он был ранее рассмотрен в обзоре, но к тому моменту не было ПО разрешающего испытать его в настоящих, боевых условиях. Мне удалось вынудить трудиться чип полноценно.Майнинг, как метод получить деньги был неизменно вызывающим большие сомнения предприятием.

В начале 11 года я приобрел пара видеокарт для майнинга. Но мне удалось намайнить столько же монет, как если бы я легко их приобрел бы.

Butterfly Labs (BFL)BFL первенствовали компанией объявившей собственный майнер на базе ASIC. Уверенность в успехе во многом была основана на прошлых достижениях данной компании в области FPGA-майнеров.В июне 2012 BFL начала принимать предзаказы на три типа майнеров: $149 за Jalapenos, производительностью 4.5 GH/s; $1299 за SC Singles при 60GH/s; и за $30K возможно было предзаказать монструозный SC MiniRigs с производительностью1500GH/s.При таковой цене эти майнеры имели возможность добывать в 20-50 раза больше биткоинов на американский доллар инвестиций, чем GPU либо FPGA майнеры.

Сумма предзаказов лишь за первый сутки привысила $250K и активность клиентов еще продолжительное время оставалось высокой. Этого выяснилось даже больше чем нужно, дабы покрыть значительные затраты на изготовление и проектирование микросхем литографических масок для 65нм техпроцесса, каковые оцениваются в $500K.Любой чип производства BFL содержит 16 всецело развернутых конвейеров для вычисления SHA256, что по производительности эквивалентно 16 mid-hi-end FPGA, умещенным в 1 ASIC.

Наряду с этим размер чипа составлял всего лишь 10х10мм в BGA корпусе.Но тут Неожиданно!… Первоначально BFL собиралась начать поставки майнеров в первых числах Ноября. Но сроки многократно сдвигались из-за задержек связанных с производством на фабрике, проблемами и сборкой самой BFL. Кроме этого, энергопотребление на уровне 0.8W на GH/s за месяц до появления неожиданно подскочило до 1.2W, а корпус сменился с QFN на BGA.Энергоэффективность микросхем в итоге стала их главной проблемой.

Энергопотребление появилось в 4-8 раз выше планируемого, что заставило снизить тактовую частоту в два раза с 500MHz до 250MHz. Вследствие этого кроме этого было нужно вносить трансформации во всё оборудование, которое проектировалось под эти чипы. К примеру, майнер Jalapenos изначально должен был применять единственный ASIC чип, но, с целью достижения заявленной производительности в 4.5GH/s, потребовалось применение двух чипов.

А итоговое энергопотребление составило ~6W на 1GH/s.И вдобавок оказалось, что лишь у 60% функционируют все 16 конвейеров, еще у 20% — 15 конвейеров, у 15% — 14, а оставшиеся 5% могут похвалиться только 12-13 трудящимися конвейерами.Страсти в интернетахСовершенно ожидаемо, что, в свете этих событий, на интернет-форумах развернулась нешуточная драма. Клиенты, каковые профинансировали компанию миллионами американских долларов, потребовали объяснений задержкам поставок.

уточнение спецификаций и Разнообразные срывы сроков стали причиной тому, что клиенты взяли первые образцы оборудования лишь в апреле 2013го. На пять месяцев позднее рассчетных сроков и практически год по окончании момента фактической оплаты. Огромная задержка поставок существовала до августа 2013.Клиенты BFL небезосновательно думали, что их приобретения быстро устаревают, кроме того еще перед тем, как они успели взять их в руки.

Но изначальные прогнозы относительно сроков разработки, масштабных поставок и изготовления были очень оптимистичными сначала. Особенно, в случае если учесть, что это первый ASIC продукт для BFL. Фактические сроки были в полной мере обычными для данной индустрии, поскольку, к примеру, у Intel уходит около года с появления первых тестовых образцов и до начала поставок.А вот что совсем нетипично, так это уровень прозрачности, что снабжала BFL для собственных клиентов в течении этого времени.

Быть может, это разъясняется моделью финансирования, основанной на предзаказах. Иначе это стало причиной росту злобы и раздражения среди клиентов, с тревогой смотрящих за графиком сложности майнинга BTC и гадающих, не поставили ли они не на ту лошадку…ASICMINERДеятельность данной компании началась в июле, по окончании того как BFL начала принимать предзаказы на собственные майнеры.

Компания была основана тремя гражданами Китая и одной из их мотиваций было создать борьбу для BFL и не дать той стать монопольным майнеров. Подход ASICMINER к ведению дел очень сильно отличался от использованного BFL, потому, что они не обладали тем доверием, что получила последняя на поставках FPGA-майнеров.Кроме этого любопытно, что сбор средств был совершён только через интернет форумы.

Основатели детально излагали собственные замыслы по разработке ASIC и отвечали на много вопросов от онлайн сообщества, многие из которых касались глубоко технических подробностей их бизнес модели технических финансовой благонадёжности и решений.К 18 июля была зарегистрирована компания, юридически расположенная в городе Шенжень на юге Китая, был подписан договор c производителем микросхем и взяты технологические файлы, нужные чтобы начать проектирование микросхемы. Уже к 29 июля готовься первая версия дизайна, которая должна была обеспечить производительность 1.25GH/s на любой чип, при техпроцессе 130нм, площади чипа 17.5 мм кв. и энергопотреблении 13.3W.

Техпроцесс 130нм был выбран по обстоятельству низких капитальных затрат на создание – примерно $150K. В соответствии с постам, употреблялся обычный промышленный маршрут проектирования: Verilog, имитационное моделирование в VCS, синтез на базе Verdi, IC Compiler для размещения и трассировки, Calibre для проверки правил проектирования (DRC) и т.д.

Комплект лицензий на эти средства стоил бы больших денег где-нибудь в Соединенных Штатах либо Европе, но в лицензии и Китай, как и рабочая сила, были значительно дешевле.В первых числах Августа, в то время, когда была закончена первая итерация проектирования, трассировки и размещения, компании удалось привлечь средства через IPO, совершённое на онлайн-бирже GLBSE, осуществлявшей торги в bitcoin. Было предложено реализовывать 1 из 400 тыс. акций компании за 0.1 BTC, наряду с этим акционерам отходило не более 200 тыс. акций.

Бизнес замысел предполагал начать майнинг на своём собственном оборудовании с неспециализированной производительностью 12TH/s, а после этого начать прямые продажи чипов либо оборудования клиентам. Прибыль должна была распределяться между акционерами, пропорционально их доле в компании.IPO завершилось 27 августа, всего было реализовано 163.962 акции, что в то время приблизительно равнялось $160К.

Интересен тот факт, что голоса акционеров уже на этом этапе употреблялись чтобы решить о конвертации 8000BTC, из собранных на протяжении IPO, в привычную валюту, дабы снять риски связанные с курсом биткоина и необходимостью оплаты одолжений фабрики-производителя чипов.22 сентября была опубликована финальная спецификация чипа: 1.05V, 335MHz, 6×6 мм. и 4.2W на GH/s производительности. Дизайн чипа фактически повторял открытый дизайн, применяемый ранее для FPGA-майнеров, но с большей частотой, меньшим энергопотреблением и многократно дешевле.6го октября биржа GLBSE закрылась из-за разногласий и взлома среди её основателей.

Потому, что информация об акционерах хранилась биржей анонимно, представители ASICMINER больше не знали кто их акционеры. Обстановку усугубил и тот факт, что часть средств, привлеченных на протяжении IPO, застряла на квитанциях биржи. Со временем, на базе электронной других документов и почты, удалось вернуть обладателей приблизительно 150 тыс. акций.

На это ушло два месяца.К 14 октября был запущен процесс производства и к 31 октября первые вафли добрались до стадии металлизации, за которой направляться разрезание вафли на отдельные чипы. Но фабрика задержала производство, в интересах вторых, более больших заказов, и первые готовые чипы показались лишь 28 декабря.14 февраля неспециализированная вычислительная мощность майнеров, которую ввёл в строй ASICMINER, достигла отметки 2TH/s.

В будущем мощность лишь возрастала, но не без всевозможных неприятностей.Наконец компания приступила к прямым продажам оборудования. Сперва было реализовано около 60 «лезвий», чипы которых давали 10.7GH/s @ 83W при цене 50-75 биткоинов (приблизительно $5K-7.5K). После этого компания создала майнер в стиле USB-стика называющиеся Block Erupter. Майнер, содержащий единственный ASIC чип, изначально продавался по 2BTC и быстро падал в цене.

на данный момент его возможно обнаружить Amazon в районе $50-60.USB-хаб с целым массивом Block Erupter’ов, любой из которых дает 330 MH/s либо приблизительно половину производительности GPU AMD 7970. (источник)AvalonЕще одна компания, которой удалось привлечь инвестиции методом прямых предпродаж через интернет. Её история не столь занимательна, исходя из этого не буду тратить на неё большое количество времени.

ASIC производимые данной компанией применяют 110нм TSMC-техпроцесс, любой чип размером 4х4 мм содержит единственный SHA256 конвейер, а типовая поставка представляет собой 300 чипов, смонтированых на поверхности трех «лезвий» в 4U форм-факторе. Как и ASICMINER, компания находится в Китае.Первоначально заказы размещались на майнеры, производительностью 66GH/s @ 600W и ценой $1299. После этого показались майнеры в формате USB-stick.

А на данный момент компания ведет разработку ASIC на технологии 55nm.Bitcoin Hardware ScalingНа текущий момент многим энтузиастам майнинга удалось предзаказать майнеры, каковые будут изготовлены по разработке 28 и менее нанометров. Это приводит к закономерному вопросу – как чипы биткоин-майнеров масштабируются в соответствии с техпроцессом.

Из-за неприятностей чёрного кремния, улучшения в производительности нового поколения микросхем выясняются ограниченными энергоэффективностью на уровне ~1.4x на любой ход техпроцесса. Логика биткоин-майнера представляет собой чуть ли не нехороший для чёрного кремния случай, еще более нехороший чем Multicore либо GPU, по обстоятельству фактически полного отсутствия накристальной высокой активности и памяти всех элементов схемы.

Т.е. в случае если, допустим, прогресс остановится на 10нм, то возможно ожидать только ~6.5х улучшения производительности, если сравнивать с 65нм чипами. История в то время, когда BFL было нужно снижать частоту собственных чипов из-за ограничений энергопотребления только еще раз показывает к чему на данный момент приводят попытки вылезти за рамки «разрешённого» чёрным кремнием.По окончании того, как стремительная смена поколений майнеров перешла к переходу на ASIC, отличие между последующими поколениями майнеров будет не так громадна, дабы скоро послать на пенсию старое железо.

Полная аналогия с ПК – в случае если в середине 90х рост производительности превращал топовое железо в хлам за 2-3года, то на данный момент и 5-летнее железо выглядит весьма кроме того хорошо. Для производителей ASIC это будет означать погоню за энергоэффективностью, а не производительностью. А среди групп энтузиастов майнинга громаднейшую пользу возьмёт тот, у кого будет доступ к самая дешёвой электричества.

Уже на данный момент известны случаи, в то время, когда скупалось старое оборудование для майнинга и возвращалось в строй, скажем, вблизи электростанций, где тарифы на электричество намного ниже городских.Оптимизация энергоэффективностиЧипы от BFL по разработке 65нм потребляют ~5.5W на GH/s. Для 130нм-ASICMINER и 110нм-Avalon чипов эти цифры составляют 8W и 9W соответственно.

В соответствии с закону Деннарда, при переходе на 14нм возможно ожидать 65/14 = 4.6x понижение энергопотребления, приблизительно до отметки 1W на GH/s.Действительно, т.к. первые поколения ASIC-майнеров ставили собственной целью перейти от FPGA в эру ASIC, то, возможно, имеется громадный простор для предстоящих оптимизаций архитектуры и схемотехники с целью сократить энергопотребление, не ухудшив производительность и не увеличивая площадь. Среди таких оптимизаций может оказаться применение нескольких уровней напряжения, замена триггеров на latches либо кроме того применение самосинхронной схемотехники, дабы сэкономить энергию, которая тратится на тактирование.

В соответствии с экспертным оценкам, имеется еще по крайней мере четырехкратная возможность понижения энергопотребления в рамках применяемого техпроцесса.Кроме базисных оптимизаций существует большое количество улучшений, характерных для чёрного кремния, и для которых ASIC-майнер превосходно подходит. К примеру, применение уровней напряжения, родных к порогу срабатывания (NTV – Near Threshold Voltage).

Отсутствие необходимости и статической памяти передавать сигналы на громадное расстояние в чипа разрешает ожидать тут еще 5х понижения энергопотребления.Кроме этого, потому, что аппаратная реализация SHA256 весьма несложна, то возможно представить специальный техпроцесс изготовления для майнеров, по аналогии с различными процессами, используемыми для чипов памяти и логики сейчас.Вместо заключенияРазвитие bitcoin-майнеров стало причиной появлению специальных ответов на базе ASIC. Без всякой помощи со стороны больших компаний.

Пользователи самоорганизовались, сами профинансировали разработку программной и аппаратной части, преодолели недоверие и риски, оценили бизнес-замыслы и совладали с задачей создания дорогих чипов при поразительно малом бюджете. Это неслыханное дело в наши дни, где оценка упрочнений по созданию микросхем последнего поколения начинается с отметки $100млн., а количество специальных чипов падает с каждым годом.Какие конкретно из этого возможно извлечь уроки?

При каких условиях создание чипов под конкретную задачу вправду вероятно? Пара мыслей на данный счет.Чипы, создаваемые на заказ, самый конкурентноспособны если сравнивать с массовым производством, в случае если проходят «концентрационный тест» — польза от применения специального чипа обязана заключаться в нем самом, а не вторых компонентах совокупности. При биткоина, прибыльность – прямая чёрта чипа.

Только с несколькими дополнительными факторами, наподобие цен на электричество.В случае если вычисления владеют высоким параллелизмом, а специальная реализация значительно меньше чем эквивалентный ей код для совокупности неспециализированного назначения, то ASIC – хороший выбор чтобы сделать скачок в производительности.Как ни необычно, но изучения, проводимые в университетах, сыграли очень скромную роль в создании ASIC-майнеров. Для этого имеется объяснение.

Во-первых, университетские изучения направлены на последние достижения науки и техники производства, каковые из-за собственной нестабильности не подходят для стремительного применения. Во-вторых, у университетов имеется бесплатный доступ к САПР, ценой десятки миллионов американских долларов, лицензированным лишь для некоммерческого применения.

Это указывает, что выпускник университета просто не знает как делать «железо» дешево, не разорившись на лицензиях.Время выхода на рынок обратно пропорционально новизне применяемого техпроцесса. 130нм покажется первым, 65нм покажется позже. В тех случаях, где применение ASIC вправду дает выигрыш, нет громадной отличия в том, какой техпроцесс употребляется. Но крайне важно время.Инвестиционный капитал кроме этого не сыграл большой роли.

Благодаря распространенному точке зрения, что «металлические» стартапы через чур дороги и занимают через чур много времени. Пользователи смогли сами профинансировать проект, кроме того не прибегая и к помощи сайтов наподобие kickstarter.Автомобили для майнинга биткоинов имеют весьма сильное и понятное людям объяснение собственной ценности – «вы берёте майнер и он приносит вам большое количество денег».

Помимо этого, эта мысль уже была проверена на прошлых поколениях майнеров.Две из компаний-разработчиков были из Китая и в том месте же вели собственную деятельность. Хоть Кремниевая Равнина и известна тем, что стоит на острие прогресса, большинство работы в условиях малых бюджетов выполняется в Азии. Недорогой доступ к рабочей силе и лицензиям играется ключевую роль.

Маршрут проектирования, использованный ASICMINER, в Соединенных Штатах обошелся бы в $400K за лицензии на каждого разработчика.Чтобы добиться инноваций в железе, нужно перепробовать множество новых идей, при малых затратах. Но современная полупроводниковая индустрия отошла от этого направления в сторону дорогих и весьма дорогих чипов.

В следствии «полупроводниковые» стартапы фактически не существуют, и нет областей, где возможно было бы изучить рискованные инновационные идеи. Не по причине того, что нет идей, а вследствие того что уж весьма дорого. Одновременно с этим уменьшается спрос на hardware-engineer’ов на рынке труда, а юные эксперты уходят в софтверные компании за более высокими заработными платами.Что-то с этим нужно делать.

Случайная статья:

• Обзор материнской платы gigabyte ga-z97x-ud3h
• Atmel выпускает чипы для iot, работающие от батарейки годами

Будущее криптовалют. История Bitcoin.

Похожие статьи:

• История развития флеш-памяти

  Здравствуй, Гиктаймс! Все мы, в той либо другой степени, пользуемся цифровой техникой, но далеко не все из нас вспоминает о том, благодаря чему эта…

• История развития процессоров: конец 80-х — начало 2000-х

  Продолжая тему первой статьи — история эволюции процессоров с конца XX века по начала XI века.Во многих процессорах 80-х годов употреблялась архитектура…

• История развития флеш-памяти. часть ii: карточные баталии

  Здравствуй, Гиктаймс! В прошедший раз шла обращение об истории развития и создания флеш-памяти. В этом случае предлагаю углубиться в подробности эволюции…