Задача о трех телах в майнинге Биткойна

Задача о трех телах в майнинге Биткойна

Vargos

10.06.2020

Майнинг Биткойна – сложное явление, объединяющее в себе аппаратное и программное обеспечение и энергетический и финансовый рынки. Незримые правила управляют каждым его аспектом. Эффективность отдельных инициатив определяется различными внешними факторами, которые зачастую трудно количественно оценить и практически невозможно спрогнозировать. С точки зрения макроперспективы, можно выделить три основные силы, управляющие индустрией майнинга в целом: график эмиссии, климатический цикл и итерация оборудования. Каждая из них оказывает влияние на различные компоненты в уравнении прибыльности майнинга:

Прибыльность майнинга 

= Доход от майнинга — Расходы на майнинг 

= (Награда за блок + Комиссии) * Цена * Хешрейт майнера / Общий хешрейт — (Расходы на электроэнергию + Амортизация оборудования)

Задача о трех телах в майнинге Биткойна

От графика эмиссии зависит размер награды за блок (доход майнеров).

Климатический цикл косвенно влияет на средние по отрасли расходы на электроэнергию (операционные расходы).

От итерации аппаратного оборудования зависит хешрейт майнера, энергоэффективность, а также амортизация оборудования (капитальные затраты).

Когда в 2012 году произошел первый халвинг, большинство людей майнили биткойн дома – на ПК и с помощью стоек с GPU. Хеширующие мощности были распределены по всему миру. Доминирующей силой на рынке было сокращение награды за блок. С удвоением себестоимости майнинга хешрейт сети заметно снизился и часть хеширующих мощностей временно переключилась на более прибыльный Litecoin. Ко времени второго халвинга, произошедшего в 2016 году, стали доступны коммерческие ASIC и заработали промышленные майнинговые предприятия.

Задолго до третьего халвинга, произошедшего в этом мае, рыночные комментаторы стали бурно обсуждать его вероятные последствия. Одни твердили, что цена биткойна будет расти экспоненциально из-за шока предложения. Другие предполагали, что хешрейт сети сократится на 20–30%. Поскольку момент халвинга награды за блок наложился на смену климатического цикла и обновление оборудования с 16 нм до 10/8 нм, то в этот раз влияние всех трех сил слилось воедино.

График эмиссии

Задача о трех телах в майнинге Биткойна

Биткойн – это продукт хеширующей мощности. Эта отрасль не существовала бы, если бы у майнеров не было стимула постоянно инвестировать в оборудование и сжигать электроэнергию, увеличивая надежность расчетов в сети Биткойна. В отсутствие полноценной рыночной конкуренции за пространство блока основным источником дохода майнеров остается награда за блок. За прошедшие годы стоимость этих вознаграждений значительно выросла благодаря росту цены биткойна, превратившему майнинговый бизнес в миллиардную индустрию.

Задача о трех телах в майнинге Биткойна
Кор. столбцы – общий объем вознаграждений, желт. столбец – расчетное вознаграждение.
*Размер вознаграждения с декабря по июнь 2020 года рассчитан исходя из награды 6,25 BTC/блок и на основе цены с января по май.
(Источник: blockchain.info)

В отличие от большинства физических товаров, Биткойн имеет четко определенный на уровне протокола график эмиссии с четырехлетней периодичностью сокращения объема выпуска новых монет. Каждый день создается фиксированное количество новых биткойнов, и какой-то варьирующийся их процент перераспределяется в остальную часть экономики Биткойна. Поскольку майнеры являются единственными естественными поставщиками биткойна и самой весомой когортой постоянных продавцов, чистая прибыльность майнинга является ключевым фактором для определения динамики предложения. 

Интуитивно понятно, что сокращение вдвое награды за блок автоматически удваивает себестоимость производства для каждого из участников этого рынка. Некоторые машины более старых поколений могут стать слишком неэффективными, чтобы продолжать их использовать. В такие периоды обычно происходит консолидация. Майнеры с доступом к конкурентоспособным источникам энергии будут скупать такие машины оптом по очень низкой цене, и вторичный рынок специализированного оборудования станет гораздо более активным.

Машина для майнинга – это как колл-опцион с двумя переменными, только в физической форме. Сложность ценообразования и затрудненность передачи товаров делают вторичный рынок майнингового оборудования непрозрачным, неликвидным и в высшей степени зависимым от инсайдеров. Но вместе с тем слабое определение цен временами открывает для наиболее предприимчивых майнеров прекрасные возможности арбитража. Например, в конце 2018 года цена биткойна резко снизилась до уровня 3000 $. Хеширующая мощность сети тогда заметно снизилась, породив волну заголовков в духе «майнинг переходит в смертельную спираль». Некоторые майнеры успели ухватить себе большие количества Antminer S9s, которые затем временно пропали из продажи. Всего через четыре месяца цена биткойна перешла в безумный бычий рынок. Покупатели тех машин не только получили солидную прибыль от добытых монет, но и стоимость оборудования на вторичном рынке тоже выросла в три раза. Это показывает, что убыточное оборудование все еще может обладать ценностью опциона.

Задача о трех телах в майнинге Биткойна
Серый график – цена оборудования; желтый график – суточный доход майнеров. Стоимость оборудования волатильна в той же мере, что и доход майнеров.
(Источник: собственные данные, любезно предоставленные Цзиньпином Гоу)

Такие консолидирующие движения изменяют состав рынка оборудования. Состав рынка говорит нам, сколько энергии потребляет вся майнинговая индустрия в целом. Было немало наивных попыток рассчитать «ценовое дно», при котором майнеры перестанут продавать биткойны. Время входа на рынок, объем капитала, базисная стоимость и допустимый размер риска для каждого майнера различны, поэтому средняя по отрасли базисная цена на самом деле представляет собой очень широкий спектр. Тем не менее продажи будут происходить на всех уровнях. Чтобы оценить давление продаж всей сети, нам нужно понимать точный состав оборудования. Эти данные довольно сложно собрать, поскольку ни один из участников отрасли не имеет доступа ко всему операционному потоку оборудования и связанных с ним энергетических затрат. Команда Blockware – одни из первых, кто пытается систематизировать данные, полученные в результате исследования отдельных предприятий. В опубликованном в марте исследовании (англ.), посвященном халвингу, они оценивают состав оборудования сети следующим образом:

После халвинга хешрейт сети упал до ~94 экзахеш/сек с ~109 экзахеш/сек в марте. Если предположить, что все машины, покинувшие сеть, относились к низшим категориям S9s, то можно обновить таблицу состава оборудования сети таким образом:

Задача о трех телах в майнинге Биткойна
*Antminer S9i (13.5 TH/s, 1310W) по цене 21 $/ед. Antminer S17+ (70TH/s, 2800W) по цене 1232 $/ед. 
**Линейная амортизация в течение 18 месяцев для S9i и 36 месяцев для S17+.

Используя приведенные выше данные, можно приблизительно рассчитать средневзвешенное давление продаж на различных ценовых уровнях в процентах от общего суточного объема торгов:

Задача о трех телах в майнинге Биткойна
Ценовой диапазон относительно узок, поскольку общий торговый объем сильно меняется с изменениями цены.
*6,25 BTC/блок, без учета комиссий за транзакции.
**Общий объем торгов, по данным Bitwise, составил 1,14 млрд $.

Здесь нужно отметить, что этот анализ носит исключительно иллюстративный характер. Все машины старых поколений в нем представлены моделью S9, а нового поколения – моделью S17. Стоит ли говорить, что майнеры приобретают оборудование различных производителей и машины одного поколения от разных производителей обладают очень разными характеристиками. В реальности дисперсия состава рынка гораздо выше. Кроме того, этот анализ является статическим моментальным снимком состояния рынка. Однако состав оборудования очень текуч, машины активно передаются из рук в руки, поскольку рынок стремится к новому равновесию после сокращения вдвое награды за блок. Сезон паводков в Сычуани тоже сильно влияет на стоимость электроэнергии для большинства майнеров. Поскольку все больше майнеров используют финансовые инструменты, такие как залоговое кредитование, фьючерсы или даже рынки хеш-мощности, давление продаж со стороны майнеров сети будет частично смягчено или отложено.

Наблюдение за тем, как состав рынка эволюционирует с течением времени, приводит к выводу о том, что хеширующая мощность «не взаимозаменяема», то есть каждая единица хеш-мощности уникальна. Один терахеш/сек. сегодня производится по иной базисной цене, нежели вчера.

Климатический цикл

Задача о трех телах в майнинге Биткойна

Климатические циклы являются побочным продуктом географической концентрации майнинговых предприятий. Многие годы индустрия биткойн-майнинга непреднамеренно извлекала выгоду из огромных чрезмерных инвестиций в гидроэнергетику на юго-западе Китая. Избыток дешевой электроэнергии, огромные мощности, низкая стоимость рабочей силы и физическая близость к производителям энергии делают эти области идеальным местом для майнинга. Подсчитано, что в этих провинциях сосредоточено более 65% (PDF, англ.) мировой хеширующей мощности.

Задача о трех телах в майнинге Биткойна
Среднемесячная доля в общем хешрейте сети.
(Источник: карта биткойн-майнинга Кембриджского центра альтернативных финансов)

С мая по октябрь на юго-западе Китая сезон паводков. И это также лучший период для находящихся в этих провинциях майнинговых предприятий, поскольку избыток предложения гидроэнергетических мощностей значительно сокращает эксплуатационные расходы майнеров. Для мелких и средних майнеров сезон паводков может снизить производственные расходы на целых 40%. Для крупных майнеров, владеющих собственными предприятиями, стоимость электроэнергии в паводковый сезон практически и вовсе пренебрежима. Более 80% майнеров (источник, кит.) из Синьцзянь, Внутренней Монголии будут мигрировать в Сычуань, Юньнань и Гуйчжоу, чтобы воспользоваться преимуществом дешевой электроэнергии, а позже вернутся или продадут свое оборудование после того, как в ноябре наступит сухой сезон.

Процветающая майнинговая промышленность – благо для бизнеса местных электростанций. Многие преобразовали имеющиеся объекты либо построили новые датацентры для размещения майнингового оборудования.

Задача о трех телах в майнинге Биткойна
Пример объявления о хостинге майнеров в гидроэнергетической зоне провинции Сычуань. Приблизительный перевод: «(…)Мощность 100 МВт может начинать строительство немедленно (…) только электроэнергия – 0,15 юаня/кВт-ч, все включено – 0,22 юаня/кВт-ч»
(Источник: группа в Wechat)

Постепенно индустрия структурировалась вокруг этих климатических паттернов. Подобно древним ритуалам, каждый год перед наступлением сезона паводков в столице провинции Сычуань Чэнду организуются крупные конференции, посвященные майнингу. Некоторые предприятия во время паводкового сезона работают только для внешних клиентов. Производители планируют выпуск новых моделей оборудования прямо под начало сезона. Майнеры наперегонки скупают самые новые и совершенные модели.

Прирост хешрейта сети во время сезона паводков:

Задача о трех телах в майнинге Биткойна
(Источник: coinmetrics.io)

В начале 2020 года, на фоне общей макроэкономической неопределенности, реакции инвесторов и майнеров вновь стали более осторожными. Производство новых машин временно остановилось из-за разрыва цепочек поставок. После халвинга от сети отключилось больше машин, и предложение хостинга мощностей оказалось выше уровня спроса. Многие предприятия в районах Сычуань и Юньнань испытывают трудности с поиском клиентов. Их отчаянные настроения еще больше снижают средние цены на электроэнергию. В сравнении с прошлогодними 0,24–0,26 юаня/кВт-ч, в этом году средняя цена для тарифа «все включено» может оказаться в диапазоне 0,10–0,20 юаня/кВт-ч.

Эффект от сокращения награды за блок будет частично нивелирован более низкой стоимостью электроэнергии. Многие предприятия были вынуждены заключить контракты с электростанциями, которые обещали минимальное потребление электроэнергии. Чтобы привлечь бизнес, некоторые из них предлагают программы «совместного майнинга», когда майнеры ежемесячно оплачивают некоторую небольшую сумму и делят доход от майнинга с владельцем объекта, фактически перекладывая часть рисков на самих хостеров.

Однако это еще не значит, что низкие эксплуатационные расходы абсолютно гарантированы. Хотя мощности гидроэнергетических станций в сезон паводков обходятся дешевле, как правило, они расположены в чрезвычайно отдаленных районах. Источники питания и подключения к интернету там могут быть нестабильными. Иногда эти объекты даже рискуют быть затопленными:

@officialpoolin: Местная майнинговая ферма в провинции Сычуань, Китай, была уничтожена недавними сильными осадками в этом регионе, видео прилагается.

Еще один риск заключается в том, что политика местных властей в отношении криптовалют и их майнинга периодически меняется. До 2018 года большинство местных чиновников понятия не имели, что такое майнинг. Майнинговые предприятия регистрировались как датацентры для проектов в области больших данных или облачных вычислений. В 2018 году комитет во главе с Народным банком Китая провозгласил майнинг криптовалют «ложной инновацией», сославшись на его чрезвычайную расточительность, и постановил, что он должен быть «прекращен упорядоченным образом». Некоторые майнинговые предприятия действительно были вынуждены закрыться под этим давлением. Но в конце 2019 года Национальная комиссия по развитию и реформам (NDRC) исключила майнинг криптовалют из списка видов деятельности, подлежащих ликвидации. Нужно отметить также, что NDRC также курирует энергетическую отрасль. Огромные объемы гидроэнергии, растрачиваемые впустую во время сезона паводков, – это давняя проблема. Чиновники начинают понимать, что майнинг биткойна – это высокоэффективный способ трансформирования избыточных местных мощностей в глобальный цифровой товар.

Несколько месяцев назад некоторые города в Сычуани объявили о совместной программе под названием «Демонстрационные зоны потребления гидроэнергии» для поддержки развития «блокчейн-индустрии». К сожалению, несмотря на большее количество объектов, открытых для бизнеса, в этом году количество дождей было не таким большим, как ожидалось. На момент написания этой статьи электроэнергия, вырабатываемая гидроэлектростанциями, по мере наступления летней жары передавалась в другие районы Сычуани для бытового потребления.

На прошлой неделе уезд в провинции Сычуань выпустил еще одно уведомление, в котором гидроэлектростанциям приказывается прекратить прием и размещение майнинговых предприятий. И хотя инсайдеры на местах не ожидают, что этот указ будет исполняться, это в очередной раз напоминает о сложности местного энергетического рынка в сезон паводков. Это и близко не похоже на волшебный выключатель, по щелчку сокращающий счета майнеров за электроэнергию.

Климатический цикл – довольно специфическое явление для нынешнего этапа майнинга криптовалют. Если в будущем расположение майнинговых предприятий окажется более диверсифицированным и они станут в меньшей степени привязаны к одному источнику энергии, этот цикл уже не будет играть такой значительной роли. 

Итерация оборудования

Задача о трех телах в майнинге Биткойна

Производители постоянно пребывают в состоянии гонки вооружений с целью произвести лидирующий продукт. Долгое время на рынке доминировали Antminer S9 от Bitmain. Согласно документам IPO, поданным компанией в 2018 году, машины Bitmain занимали ~74,5% рынка ASIC. Но в последние два года такие конкурирующие продукты, как Whatsminer от компании MicroBT и Avalon от Canaan Creative, стремительно отъедают долю рынка у Bitmain.

В 2017 году продажи Whatsminer составляли ~7,2% от хешрейта сети, в 2018 – ~9%, а в 2019 году – уже ~35%. Машины для майнинга – это товарные продукты. И хотя качественные факторы, такие как стандарт обслуживания клиентов, время доставки, управление цепочкой поставок и т. д., могут помочь лидирующему производителю, конкуренция вынуждает производителей неустанно фокусироваться на двух ключевых показателях: цене единицы продукции и ее эффективности.

Эффективность измеряется в джоулях на Тхеш/сек. Чем ниже показатель, тем меньше энергии потребляет оборудование для вычисления хеш-функции. Каждое поколение майнингового оборудования определяется повышением его эффективности.

Задача о трех телах в майнинге Биткойна
*По состоянию на 31 мая 2020 года.
**Исходя из награды 6,25 BTC/блок, сложности 15.138.043.247.082 и цены 9500 $/BTC.

Повышение эффективности машин оказывает сильное влияние на прибыль. На основе текущей сложности Биткойна и средней цены бывшего в употреблении Antminer S9i (21 $/ед., 97,0 Дж на Тхеш/сек), можно рассчитать приблизительное количество дней до безубыточности при различной цене биткойна:

Задача о трех телах в майнинге Биткойна

Количество дней до безубыточности для нового Antminer S19 Pro (2407 $/ед., 29,5 Дж на Тхеш/сек):

Задача о трех телах в майнинге Биткойна

В большинстве случаев S9s неприбыльны, но майнеры с доступом к чрезвычайно дешевой энергии все еще могут эксплуатировать их с прибылью. При сравнении двух таблиц выше видно, что при стоимости электроэнергии ниже 0,04 $/кВт-ч майнер быстрее достигнет безубыточности, используя S9. Благодаря дешевым источникам энергии, оборудование не обязательно отправляется в утиль сразу по выходу на рынок новых моделей. Команда Coinmetrics оценила использование Antminer S7 в сравнении с S9 с течением времени. Как ясно видно, использование Antminer S7 не просто монотонно снижается по мере распространения S9s:

Как уже говорилось в разделе График эмиссии, предприимчивые майнеры могут стратегически использовать преимущества машин старших поколений. Такие арбитражные возможности обычно появляются, когда хешрейт сети относительно высок, а цена биткойна относительно низка. Хотя стоимость хеширующей мощности в значительной мере зависит от цены биткойна, существует разрыв между хешрейтом и ценой из-за запаздывания реакции рынка оборудования на движения на финансовом рынке. Производство кастомизированных чипов сопряжено с единовременными инженерными затратами. Производитель майнеров и его партнеры по цепочке поставок амортизируют расходы за счет количества произведенных чипов. Во многих случаях производители пластин чипов требуют полной предоплаты, если только заказчик не является долгосрочным клиентом с крупными заказами.

Время обработки заказа на производство пластин чипов обычно составляет 12–13 недель. Такой временной разрыв сильно затрудняет для производителей составление дальновидных бизнес-планов. В конце 2017 года многие производители майнеров не имели достаточных запасов для продаж во время бычьего ралли биткойна и впоследствии неправильно оценили, как долго рынок продолжит расти. Производители (в том числе и Nvidia), переоценили объемы продаж в 2018 году и вынуждены были постепенно распродавать запасы в убыток всю вторую половину года.

Задача о трех телах в майнинге Биткойна
(Источник: Bitinfochart)

Когда рынок закончит переход с 16-нм на 7-нм машины, «гонка вооружений» бэкенд-процессов закончится надолго. Средний срок службы новых машин увеличивается с прежних 2-х до 3–4 лет. Значительно большее значение при этом приобретает степень надежности оборудования. На самом деле это будет рассматриваться как один из важнейших показателей, наряду с ценой за единицу и эффективностью.

Часто возникающие механические неисправности уменьшают выходную хеширующую мощность майнера и увеличивают расходы на техническое обслуживание еще долгое время после окончания гарантии. Частые неисправности означают, что обслуживание будет съедать значительный процент дохода. Например, серия Antminer S17 имеет уровень отказов ~30% из-за неудачного термодизайна. Теплоотводы легко разрушаются и закорачивают всю хеширующую плату. Устранение этой проблемы обходится довольно дорого, и это делает S17s ужасным продуктом, несмотря на то, что в его основе лежит продвинутый бэкэнд-процесс.

@RolfVersluis: Настроив несколько Antminer S17s, нашел хеш-плату с «отвалившимся» теплоотводом, который что-то закоротил и взорвал несколько конденсаторов.

Такие вещи заметно снижают прибыльность майнинга.

Продвинутые машины подразумевают более высокие первоначальные капитальные затраты, что, в свою очередь, способствует еще большей индустриализации майнинга. Скоро все больше датацентров будут настраивать свою инфраструктуру специально под майнинг. Начинают появляться решения для майнинга с использованием факельного газа, иммерсионного охлаждения и внутреннего мониторинга.

Стоит ли нам беспокоиться о том, что индустриализация приведет к еще большей централизации горнодобывающей деятельности? Производство оборудования – это процесс репродуцирования, активно устраняющий необходимость генетических мутаций. В своем нынешнем состоянии оно выигрывает от стандартизации и централизованного управления. Индустриализацию майнинга невозможно остановить. Усилия по децентрализации майнинга лучше сосредоточить ниже по течению – например, на распределении прав голоса, как в Stratum v2.

После десятилетия дикого роста индустрия майнинга находится на перепутье. Переплетение трех описанных здесь сил приводит к непредсказуемым краткосрочным отклонениям, но в долгосрочной перспективе, по мере того как Биткойн все глубже интегрируется в остальную экономику, конкурентность и ресурсоемкость майнинга будет расти. В прошлом майнерам достаточно было сосредоточиться только на минимизации расходов. В дальнейшем уменьшение прибыльности вынудит майнеров уделять больше внимания денежному потоку и управлению рисками. В будущем индустрию будут формировать два основных тренда: индустриализация и финансиализация.

Источник