ビットコイン採掘産業分析

ビットコイン ネットワークは、ブロックチェーン技術をうまく応用した最初の支払い取引システムです。中央機関による信用保証がなければ、システムの「信頼値」は暗号化アルゴリズムとコンセンサスメカニズムによって作成されます。そして、その先駆的な「マイニング」行動により、より多くのネットワークノードが参加するようになり、システムの「信頼価値」が維持され、増加しました。ビットコインマイニングは、一言で言えば「システムの会計権を競い合い、報酬としてビットコインを獲得すること」と説明できます。概念を詳細に理解するには、「マイニング方法」（PoW コンセンサス メカニズム）と「マイニング対象」（インセンティブ メカニズム）を知る必要があります。

• 「マイニング方法」： PoWコンセンサスメカニズム、つまりプルーフオブワークメカニズム（Proof of Work）に従うことは、ユーザーがアカウントを保持する権利を競うための「ゲームのルール」です。大規模な分散ネットワークが合意に達することができることを保証します。同時に、ユーザーはアカウントを保持する権利を競うために代価（コンピューティング リソースと時間）を支払う必要があるため、PoW コンセンサス メカニズムはネットワーク内のノイズや意図的な攻撃も制限し、ネットワークのセキュリティを確保します。

• 「何を採掘するか」 : インセンティブ メカニズムにより、十分な数のユーザーが簿記に参加する意思があることが保証され、コンピューティング リソースの追加によってシステムの安定性とセキュリティが向上し、システムの「信頼価値」が向上します。

  
  

対応するインセンティブ メカニズムは次のとおりです。アカウントの記録に成功したすべてのユーザーは、システムによって発行されたビットコインと、取引当事者が提供する送金手数料を報酬として受け取ります。ビットコイン ネットワークが最初に作成されたとき (2009 年)、システムはトランザクションを正常に記録した各ユーザーに 50 ビットコインを報酬として与え、その後 4 年ごとに半減しました。現在のサイクルでは、システムはアカウントを正常に記録したユーザーに毎回12.5ビットコインを報酬として与えます。振込手数料は取引当事者によって設定されます。手数料の高い取引は最初にブロックにパッケージ化されます。現在、送金手数料はマイニング収益全体の約10％を占めています。会計処理が成功した後にシステムから報酬として与えられるビットコインは、すべてシステムによって設定され、初めて発行・流通されるものであることから、これはある意味、地中深くに埋まっている鉱物資源に多少似ていると言えます。そこで、この計算資源を提供して計算権を競い合う行為を比喩的に「マイニング」と呼び、マイニングに参加するユーザーを「マイナー」、使用する計算資源を「マイニングマシン」と呼ぶことにします。マイニングマシンが保有するコンピューティングリソースは「コンピューティングパワー」と呼ばれ、具体的にはハッシュ演算を実行するマイニングマシンの能力を指し、ネットワーク全体のコンピューティングパワーはネットワーク全体のマイニングマシンのコンピューティングパワーの合計を指します。マイニングの難易度はシステムによって設定され、14 日ごとに自動的に更新されます。ネットワーク全体の計算能力と同期して変化します。

ビットコインマイニングマシンは本質的にはコンピューティングチップをコアコンポーネントとするコンピューターです。具体的には、現在主流のビットコインマイニングマシンは、主にコンピューティングチップとヒートシンクを含むコンピューティングボード、ファン、コントローラ回路基板、アルミニウム合金シェル、外部電源などの部品で構成されています。ここで最も重要なコンポーネントはコンピューティング チップです。マイニングマシンの計算性能と消費電力はコンピューティングチップによって決まり、そのコストはマイニングマシンの総製造コストの約 80% を占めます。

「単位計算能力あたりの消費電力」は、マイニングマシンの性能を評価するための中核的な指標です。マイニングマシンを購入する際、マイナーは通常、1台あたりの価格を考慮せず、回収期間に焦点を当てます。その中で重要な指標となるのは「単位計算能力あたりの消費電力」です。同じ計算能力の条件下では、マイニング マシンの消費電力が低いほど、マイニング マシンのパフォーマンスは向上します。いわゆる「単位計算能力あたりの消費電力」とは、マイニングマシンの消費電力/計算能力のことです。ネットワーク全体の計算能力が全体的に向上するにつれて、マイニングを成功させることはますます困難になるでしょう。そのため、本来の収入を維持するためには、マイニングマシンを定期的に交換する必要があります。近年、主流メーカーは製品シリーズを年に 1 回アップグレードするのが一般的で、市場の状況に応じてパフォーマンス、消費電力、価格を微調整した更新バージョンをリリースすることもあります。このプロセスでは、単一のマイニングマシンの計算能力が継続的に向上し、コア指標である「計算能力単位あたりの消費電力」が継続的に削減されました。

「単位演算能力あたりの消費電力」を最適化するには、汎用チップではなく専用チップを使用する必要があります。ビットコインマイニングチップの開発は、CPU、GPU、FPGA、ASICの4段階を経てきました。この過程で、コンピューティング能力を提供するチップは、汎用チップからマイニング専用チップへと徐々に移行してきました。 ASIC の特徴は、特定のアルゴリズム要件に向けられていることです。一般的な集積回路と比較して、サイズが小さく、消費電力が低く、信頼性が向上し、量産時の単価が低くなるという特徴があります。ビットコインのマイニングには特定のアルゴリズムによる反復計算が含まれるため、ASIC ソリューションを適用するとチップのパフォーマンスが大幅に向上します。

ASIC マイニング チップの製造プロセスは高度で、製品のアップグレード速度も速いです。高度なチップ製造プロセスにより、集積回路の精度が向上し、電子デバイスの特性寸法を継続的に縮小できるため、チップの集積度が継続的に高まり、消費電力が削減され、チップの計算能力が向上します。最高のパフォーマンスを得るために、ASIC マイニング チップの設計と製造は常にチップ業界の最前線にあります。現在、市場で主流のASICマイニングチップは110nm、55nm、28nmから16nmにアップグレードされており、今後6か月以内に7nm ASICマイニングチップも発売される予定です。たとえば、世界第 2 位のビットコイン ASIC マイニング マシン サプライヤーである Canaan Creative の製品とチップの変更は次のとおりです。

ビットコイン関連のバリューチェーンの参加者は次のとおりです。上流はマイニングマシンの設計、製造、テスト、パッケージング、販売です。ミッドストリームはマイニングプールとマイニングファームです。下流はビットコイン取引所とウォレットです。

Upstream はビットコインマイニング用のマイニングマシンを提供しています。これには、BitmainやCanaan Creativeなどのファブレスメーカーが含まれます。これらのメーカーは、チップの設計、マイニングマシンの組み立て、販売を主に担当し、マイニングマシンチップの製造、テスト、パッケージングをファウンドリーに委託しています。これには、TSMC や ASE など、製造、テスト、パッケージングを担当するファウンドリも含まれます。

ネットワーク内での取引を確定させるために中間層ではマイニングが行われ、同時にシステムによって発行されたビットコインがそれを通じて市場に流れ出ます。ネットワーク全体の計算能力が指数関数的に増加しているため、個々のマイニングが成功する可能性はほぼゼロです。その結果、多数のマイニングマシンの計算能力を集めてマイニングの成功確率を高め、採算権を競う大小さまざまなマイニングファームやマイニングプールが登場しました。主なプレーヤーとしては、Bitmain、Bitfury、BTC.com、Antpool、F2pool などがあります。

ダウンストリームは、ビットコインの取引、使用、および保管のサービスプロバイダーです。ビットコイン取引所は、法定通貨とビットコイン、ビットコインと他の暗号通貨間の取引を提供できます。関連する取引所には、Coinbase、Bitfinex、OKCoin、Huobi などがあります。ビットコインの支払い転送と保管機能は、ビットコイン ウォレットを通じて完了できます。主流のウォレットには、Blockchain、BitPie などがあります。

上流ファウンドリ：限られた先進的な生産能力、強い発言力

ビットコインマイニングマシンのサプライヤーは一般的にファブレスモデルを採用しています。つまり、マイニングマシンチップの設計のみを担当し、チップの製造、テスト、パッケージングは​​第三者に委託しています。チップ製造プロセスには莫大な資本支出が必要となるため、このモデルにより、ビットコインマイニングマシンサプライヤーは、合理的な価格と高度なプロセスで生産能力を獲得しながら、製品の中核であるチップの研究開発に集中することができます。

上流の OEM 工場は強い発言力を持っており、大量注文、高価格、前払いの顧客だけが最初に生産能力を確保することができます。利用可能なファウンドリーは生産能力が限られている業界のリーダーであり、主要な携帯電話チップメーカー（Apple、Qualcomm、Huaweiなど）も同時にファウンドリーの生産能力シェアを競っているため、マイニングマシンサプライヤーは上流のファウンドリーに対して比較的弱い発言力を持っています。ファウンドリーの優先顧客になれるのは、注文量が多く価格も高い企業だけであり、前払いという形で事前に生産能力を確保しておく必要があります。これにより、鉱山機械サプライヤーの規模と資本の流れに対する閾値要件が提示されます。

限られた生産能力と寡占により、ビットコインマイニングマシンのサプライヤーは下流企業に対して強い交渉力を持つことになります。近年、ビットコインの価格は上昇し続けており、マイニングマシンに対する新たな需要を促進しています。上流の採掘機械サプライヤーは、生産能力が限られており（OEM の能力によって制限される）、寡占状態にあるため、採掘機械に対して絶対的な価格決定力を持っています。当然、マイニングマシンの価格も上昇しました。今年初めにビットコインの価格が急騰したとき、Antminer S9は華強北市場で先物単価34,000元で売られたこともあった。では、マイニングマシンの価格はどのように決まるのでしょうか?過去の価格データを使用して、次の分析を行います。

現在のマイニングマシンの価格=固定の回収期間 × 現在のマイニング日収入

過去の月間マイニングマシン価格とその月の平均日次マイニング収入（ここでは収入のみであり、利益ではありません。つまり、電気代や家賃などの費用は含まれません）をプロットすると、現在の日次マイニング収入と現在のマイニングマシン価格の間には線形関係があることがわかります。これを次の式で解釈します: P = D×(R - C)、ここで P はマイニング マシンの価格、D は回収期間、R は現在のマイニング収入、C は現在のマイニング コスト、R - C は現在のマイニング収入です。つまり、現在のマイニングマシンの価格は、現在の毎日のマイニング収入に正比例します。

上記の結果に基づいて、マイニング マシン サプライヤーの価格戦略を取得します。回収期間は約 180 日に固定され、マイニング マシンの価格は現在のマイニング収入に応じて動的に調整されます。

このような価格設定戦略では、毎日のマイニング収入は静的であること、つまり将来の毎日のマイニング収入が変わらないと仮定すると、回収期間は 180 日であることが保証されることに注意してください。将来的に通貨の価格が上昇し、日々のマイニング収入が増加した場合、実際の回収期間は短くなりますが、そうでない場合は長くなります。

マイニングファームやマイナーの観点から見ると、マイニング用のマイニングマシンを購入することは投資行為であり、その需要は「期待収益率」によって左右されます。投資商品としてのマイニングマシンの需要は、期待される投資収益率が高く、リスクが低い場合にのみ増加します。市場では一般的に「マイニング収入」が需要に影響を与えると考えられていますが、これまでの分析を通じて、マイニングマシンの購入価格は現在の「マイニング収入」に応じて動的に調整されるため、理論上はマイニングの収益率と静的な回収期間は変化せず、需要に影響を与えるとは言えないことがわかりました。実際に需要に影響を与えるのは「予想される採掘収益」です。具体的には、将来の鉱業収入が現在の鉱業収入よりも高くなると誰もが予想する場合、予想される回収期間は短縮され、「期待収益率」が増加し、それによって下流の需要が増加します。

ビットコインの「予想価格」は「予想収益率」に影響を与える主な要因であり、ビットコインの「予想価格」が下流のマイニング需要に影響を与えると推測できます。マイニング収益に影響を与える要素は、アルゴリズム、市場、マイニング ファーム、ハードウェアの 4 つです。ここでは具体的な要因については詳しく説明しません。 4 つの影響要因のうち、市場要因が支配的な役割を果たします。これは主に、ビットコインの価格変動が他の要因よりも大きいためです。 Canaan Creative の Avalon Miner A721 を例にとると、ビットコインで価格設定した場合、毎日のマイニング収入は時間の経過とともに指数関数的に減少しますが、これは主にネットワーク全体の計算能力が継続的に増加していることが原因です。米ドルで価格設定すると、毎日のマイニング収入はビットコインの価格の時間曲線と同様に時間の経過とともに変化します。これは、マイニング収益に影響を与える最大の要因が依然としてビットコインの価格であることを完全に証明しています。これから推測すると、「期待収益率」に影響を与える主な要因はビットコインの「期待価格」です。

上記の観点をさらに明確にすると、マイニングマシンはビットコインの価格に対する「コールオプション」と見なすことができます。マイナーがマイニングマシンを購入すると、将来的に一定の価格で比較的一定量のビットコインを取得します（ネットワーク全体の将来の計算能力は不確実ですが、おおよその範囲を推定することはできます）。マイナーがマイニングマシンを購入するという考えは、将来のビットコインの価格が現在よりも高くなり、「予想されるマイニング収入」が現在のマイニング収入よりも高くなり、超過収益をもたらすという期待から生まれます。この観点から見ると、マイナーが将来的に市場価格よりも安い価格でビットコインを購入できることに相当し、マイニングマシンは通貨価格の「コールオプション」とみなすことができます。

世界のブロックチェーン ハードウェア市場は大きな可能性を秘めており、急速に成長しており、2018 年には 500 億ドル近くに達しました。ブロックチェーン関連のハードウェア機器は、主に暗号通貨のマイニングに使用されるマイニングマシンです。フロスト＆サリバンの統計によると、世界のブロックチェーンハードウェアの売上高は2012年の7,000万人民元から2017年には193億人民元に増加し、年平均成長率は200％を超えました。同時に、将来さまざまな業界でブロックチェーン技術が広く応用されれば、ブロックチェーン ハードウェアの需要も増加するでしょう。今後 3 年間、市場全体の年間複合成長率は 72% を維持するでしょう。 2018年には世界市場規模は456億ドルに達するでしょう。 2020 年までに、世界のブロックチェーン ハードウェア市場規模は 1,000 億ドル近くに達するでしょう。

マイニング業界は寒い冬に入ったという市場の見方とは異なり、当社は新しいコンピューティングパワーの需要がまだ急成長段階にあると考えており、2018年の前年比成長率は165％に達すると中立的に予測しています。年初からのビットコイン市場の下落傾向の影響を受け、通貨価格とマイニング収益が急落し、新しいマイニングマシンの需要の伸び率が鈍化しました。しかし、データから、2018 年の残りの期間の BTC の予想価格が 10,000 ドルの場合、2018 年には 39,930 PH/S の追加コンピューティング パワー需要が発生し、昨年より 165% 増加することがわかりました。昨年に比べると減少しているものの、このような成長率は、コンピューティング能力に対する需要が依然として急速な発展段階にあることを示しています。本質的な理由は次の 4 つの要素です。

1. マイニングマシン製品は急速に更新されており、高性能のマイニングマシンが需要の発展を促進します。

2. マイニングマシンの価格はコインの価格とマイニング収益とともに下落しているため、マイニングマシン投資家の静的な回収期間は大きく変わっていません。

3. 現在の通貨価格は比較的低く、ほとんどのマイニングマシン投資家は下半期の BTC 市場に楽観的であるため、この時点でマイニングマシンを購入することを選択しています。

4. 世界には電気料金や家賃が低い地域が常に存在し、それが現地での採掘の需要を継続的に高めています。

BTC の価格は大きく変動するため、BTC の価格を影響要因として、2018 年の追加コンピューティング能力の需要に関する感度分析を実施しました。予想価格が 6,000 ドル (悲観的予想)、10,000 ドル (中立的予想)、14,000 ドル (楽観的予想) の場合、対応する追加のコンピューティング パワー需要はそれぞれ 29,000、40,000、50,000 PH/s となり、2017 年と比較した前年比成長率はそれぞれ 96%、165%、235% となります。

注目すべきは、6月までのデータによれば、マイニングマシンメーカーのデータは依然として良好だが、BTC価格が横ばい、あるいはさらに下落した場合、下半期のメーカーの出荷状況は悪化する可能性が高いということだ。理由は、年初はコインの価格が高かったため、多くのマイナーが高値でマイニングマシンを購入して市場に参入したためです（二次市場でのS9のスポット価格は一時3万にも達しましたが、現在は4,000以下です）。この投資部分は「沈黙」していた。変動コスト（電気代、手作業による操作やメンテナンスなど）よりも高い限り、BTCの価格が回復することを期待して、マイニングマシンへの投資は継続されるでしょう。しかし同時に、外部の投資家はマイニングマシンの購入に消極的になり、より慎重になる可能性もあります。

世界のビットコイン採掘機市場は寡占パターンを呈している

ビットコイン ASIC マイニング マシンを例にとると、Bitmain と Canaan Creative の 2 社で市場シェアの 80% 以上を占めています。 2017年のマイニングマシンの出荷量から判断すると、Bitmainだけで70%近くを占め、Canaan Creativeが約20%を占めています。迅速かつ強力な研究開発能力、強力な資本保証、上流の OEM 工場との良好な関係、規模の経済性はすべて、業界のリーダーがしっかりと把握している独自のリソースです。それに応じて、彼らはトップの市場シェアと絶対的な製品価格決定力を享受しています。

製品を比較すると、市場リーダーである Bitmain と Canaan Creative は、製品の 2 つのコアパラメータ (「単位コンピューティング パワーあたりの消費電力」と「単位コンピューティング パワーあたりの価格」) で優位性を持っていることがわかります。毎年継続的に新製品をリリースしていることも、両社の研究開発能力の持続性を証明しています。それに比べて、他のマイニングマシンサプライヤーは、規模の経済性が不十分、製品価格が高すぎる、シリーズ開発能力が不十分などの問題を抱えている可能性があります。これら2社は今後もビットコイン市場における主導的地位を維持し続けるだろう。