比特币“挖矿”：能耗黑洞！

视觉中国

2016年8月，四川甘孜一家比特币“矿场”。

期待从比特币风口中分一杯羹的人们涌向“矿厂”，投入到“挖矿”掘金的热潮中。与此同时，比特币“挖矿”的惊人耗电量引人瞩目。

能源价格比较服务 站PowerCompare.co.uk研究显示，2017年用在比特币“挖矿”上的电量超过29.05太瓦时（1太瓦时为1亿度电），超过了全球159个国家的年均用电量。爱尔兰全国（477万人口）一年的用电量也只有25太瓦时的电力。

近日又有 道称，云南昆明某小区内有住户由于进行比特币“挖矿”，导致小区内大面积跳闸，变压器被烧毁，400多米的电缆因此受损。

挖个比特币，为什么这么耗电？

集成电路功耗是根本原因

这种特殊的计算设备是如何挖到比特币的呢？

在比特币的世界里，大约每10分钟会记录一个数据块。所有的挖矿计算机都在尝试打包这个数据块的同时完成提交任务，而最终成功生成这个数据块的人，就可以得到一笔比特币 酬。矿机的算力越强，“挖矿”速度越快，挖到比特币的概率也就越高。

现在比特币“挖矿”正在从“矿工”单打独斗进入“组队挖矿”时代，也就是通过“矿池”来“挖矿”。假如你的矿机算力占整个“矿池”算力的五分之一，如果“矿池”一天能挖到5个比特币，那么你可以分到1个比特币。

在争分夺秒的“挖矿”竞争背后，电费是不可忽视的重要成本。有“矿工”算了一笔账：按照矿机每天运行24个小时可以挖出0.0018个比特币来计算，556天可以挖出一枚比特币。他的矿机功率为1350瓦，功率1000瓦的矿机每小时约用一度电，两台矿机每天耗电量32.4度，每天电费16.8元。也就是说，挖到一枚比特币要花费9367元。

吸电“狂魔”不只有挖矿机

其实，除了比特币“挖矿”，计算设备耗电量惊人的新闻十分常见。

比如超级计算机。 道显示，天河二 超级计算机每年产生的电费接近1亿元人民币，相当于一座中小城市一年的耗电量。“神威·太湖之光”超级计算机每年耗电量约为15兆瓦时，相当于3个清华大学的用电量。耗电量依然惊人。

吕天文介绍，PUE（Power Usage Effectiveness，电源使用效率）是衡量数据中心能源效率的重要指标，它是将数据中心总设备能耗除以IT设备能耗得出的数值。目前国内数据中心的平均PUE水平在2以上，也就是说非IT设备的耗电量超过了IT设备本身的耗电量。

突破摩尔定律限制成为关键

但吕天文承认，在数据中心中，IT设备的节能才是最根本的。因为IT设备能耗占主要部分，而且供配电系统、新风制冷系统都是为IT设备服务的。

这意味着，一旦IT设备能耗降下来，整个数据中心的能耗也会显著下降。

那么IT设备的能耗又是怎么产生的？吕天文解释说，数据中心的IT设备能耗“大户”为 络存储设备和服务器，其中 络存储的能耗占60%左右。以前机械式硬盘的能耗就比较高，现在数据中心越来越多地使用SSD固态硬盘等 络存储技术，可以显著减少这方面的能耗。

“无论是比特币‘挖矿’，还是数据中心，或者是超级计算机，本质上其功耗问题都与最底层的集成电路有关。”在曹军威看来，随着芯片技术的发展，单位面积集成电路上的器件越来越多，功能越来越复杂，与此同时单位面积集成电路的功耗也越来越高。

曹军威介绍，除此之外，从软件层面来看，其功耗又与算法的设计、软件的效率有关。从系统层面来看，要看好多IT设备搭建的集群采用的是什么 络结构、是否高效。而从环境因素来看，又涉及散热、制冷等系统。

至于如何从根本上让这些计算设备不再如此耗电，长远来看，恐怕需要通过量子计算和新半导体材料等来突破摩尔定律的限制，让计算设备更高效、更节能。