比特币挖矿原理全面解析：2025还能通过挖矿赚钱吗
挖矿是什么？
在加密货币世界中，透过硬体设备处理指定任务（通常为验证、纪录交易）并获得加密货币奖励的过程称之为「挖矿」。挖矿是许多加密货币的核心机制，如比特币以及早期的以太币，由于代币的分配依赖挖矿产出，因此谁挖矿的多，谁就持有较多加密货币，这也一定程度上确保加密货币的去中心化。
挖矿必懂：区块链原理
区块链是一种去中心化的分散式帐本技术，用于记录加密货币的交易数据，而想要在区块链上纪录数据，就必须经由矿工（指参与挖矿的人）通过计算将交易数据打包成区块，并添加到区块链纪录中存放。
区块链中不仅有使用硬体设备挖取加密货币的单一方法，目前主流挖矿机制有两种：工作量证明（PoW）以及权益证明（PoS）。
- 工作量证明（PoW）
PoW 是比特币及其他早期主流加密货币（莱特币、狗狗币）采用的挖矿机制，其特色是利用电脑上的CPU、GPU 或是专门的矿机作为算力，为网路贡献工作量。 PoW 的好处在于无需持有任何货币，只要有能够提供算力的设备即可参与赚取加密货币。
- 权益证明（PoS）
PoS 是一种较新的挖矿机制，广泛用于以太坊2.0，不同之处在于PoS 不依赖硬体设备进行挖矿，取而代之的是利用持有的代币进行「质押」。省去硬体设备的困扰，自然无需花费大量金钱购买硬体设备与支付电费，不过矿工却需要持有特定币种才可进行挖矿。
比特币早期挖矿历史
既然已经知道比特币是用硬体设备挖矿，我们就来回顾一下挖矿设备历史：
- 2010 年以前：早期挖矿难度简单，大多数人皆使用电脑CPU 进行挖矿。
- 2010～2011 年：因显示卡的GPU 拥有并行计算能力，逐渐成挖矿主流。
- 2011～2012 年：FPGA（将GPU 核心晶圆单独取出并归集）提供了更高的挖矿效率，逐渐使得挖矿专业化，一般用户难以挖掘比特币区块。
- 2013 年以后：专用集成电路（ASIC）矿机的出现使得传统硬体设备难以参与比特币挖矿，在当时大多矿工转而挖取以太币并为日后挖矿热潮埋下种子。
比特币挖矿运作原理
比特币挖矿的核心任务是找到一个符合特定条件的哈希值（Hash），以验证交易并生成新区块，谁能够最先找出该哈希值，就能取得比特币挖矿奖励，详细流程如下：
- 交易发送：使用者在比特币网路上发送交易。
- 矿工打包交易：矿工将使用者的交易打包成区块。
- 运算尝试：矿工利用矿机计算哈希并找出对应的区块。
- 挖到新区块：成功找到正确哈希区块的矿工获得比特币奖励。
- 纪录区块链：将该笔交易纪录至区块链上，所有人皆可透过区块链查询此笔交易。
矿工如何竞争挖矿
挖矿的本质是竞争算力，因此如今大多矿工皆使用ASIC 矿机开采比特币，竞争方式如下：
- 算力决定胜负：矿工的算力将直接影响挖到区块的机率，例如一台算力为100 TH/s 的矿机相较于10 TH/s 的矿机而言，有10 倍的机率产出有效区块。
- 矿池的兴起：由于单独挖矿挖出区块的效率低下，许多矿工选择联合起来共同采矿，当有产出时再依照算力贡献分享奖励。
- 全球竞争：比特币挖矿不限时间、不限地点，因此哪个国家、地区的电费较低，则能取得较大优势。
挖矿难度的动态变化
比特币藉由挖矿难度的提升、挖矿产出的减半达到抑制货币产出过快的问题，截至撰文当下比特币挖矿难度已达123.23T，相较早期而言难度提升数万亿倍。
矿机是什么？
矿机指的是专为PoW 挖矿机制设置的硬体设备，主要用于解决复杂的数学运算并验证交易，接着记录至区块链上，借此赚取挖矿奖励。对于采用PoW 挖矿机制的币种而言，矿机的效率及成本决定了矿工是否能够赚钱，因此矿机通常会具备三大特点：
- 高效运算：超越一般电脑数十倍，甚至数百倍的挖矿速度。
- 稳定运行：支援长时间稳定运行，确保挖矿过程不中断。
- 能源优化：在算力与功耗之间取得平衡，以节省电费成本。
挖矿设备介绍
当前市场上主流挖矿设备分为两种：一种是专挖比特币的ASIC 矿机，另一种则是挖其他山寨币较常使用的显示卡（GPU）。
ASIC 矿机
ASIC 矿机是专为特定挖矿算法设计的硬体，针对比特币的SHA－256 算法或狗狗币的Scrypt 算法进行高度优化。主流ASIC 矿机品牌有：
- Bitmain Antminer：常听到的蚂蚁矿机，算力范围在90 －110 TH／s，功耗约3250W。
- MicroBT Whatsminer：如Whatsminer M50，算力约120 TH/s，功耗约3500W，性能与Antminer 相当。
- Canaan AvalonMiner：如AvalonMiner 1246，算力约90 TH/s，适合中型矿场。
显示卡（GPU）
虽然GPU 在比特币挖矿中早已被ASIC 取代，但在其他PoW 加密货币（如ETC、狗狗币）的挖矿中仍具竞争力。主流型号有：
- NVIDIA RTX 系列：可用于游戏、挖矿两用的显示卡，挖矿效能依个别显示卡而定。
- AMD RX 系列：与RTX 系列同样可用于游戏、挖矿两用，差别在于显示卡内存较高。
- NVIDIA CMP 系列：专为挖矿设计的显示卡，无法进行显示输出。
比特币挖矿教学
即使对于比特币挖矿而言，GPU 已被ASIC 矿机取代，不过以手边资源而言，GPU 较ASIC 矿机容易取得，因此本篇将以GPU 挖比特币为例进行教学。
现成挖矿软体
在经历加密货币挖矿热潮后，市面上已诞生许多现成的挖矿软体，本篇使用的是名为CryptoTab 的挖矿软体，在安装好该软体后，系统将自动抓取电脑可使用之CPU、GPU，待确认完成后即可开始挖比特币，操作上相当简单，仅需拉动滑杆即可。不过由于CryptoTab 限制较多（推出各种付费功能、NFT），因此将会压缩收益。
比特币挖矿成本&收益试算
促使矿工们参与比特币挖矿的重要性因素在于是否能够获利，因此计算成本及收益对于矿工而言至关重要。以下将详细介绍成本与收益的计算公式，并推荐计算挖矿收益的网站，以利评估究竟现在挖矿是否仍划算。
比特币挖矿成本
比特币挖矿成本主要包含了许多方面，以下将列出包含的所有成本，本段落将以蚂蚁矿机的Bitcoin Miner S21 XP+ Hyd. 型号进行成本及收益试算：
- 设备价格（一次性）：15,350 美金（折合约50 万台币）
- 矿机功率（持续性）：5,500 瓦／每小时
- 电费（持续性）：假设每度电4 块
- 场地与基础设施（一次性或持续性）：租矿场及购买冷却设施的成本。
- 维护及营运成本（持续性）：矿机、基础设施之维修成本。
- 矿池手续费（持续性）：大多矿池皆会向矿工收取收续费。
比特币挖矿收益
利用比特范网站内提供的挖矿收益计算器并套入上述成本后得知，每天可赚取收益约为4 块美金，且由于全网算力、挖矿难度提升等因素，导致挖矿收益将会逐渐降低，因此即使参与挖矿一年，只能回本约10％ 的矿机费用。
每颗比特币挖矿成本
根据财经M平方的数据显示，2025 年4 月份时每颗比特币挖矿成本约落在94,000 美元左右，可见与现价落差不大，因此若不在某些电费特别便宜的地区（如美国德州、冰岛、加拿大魁北克等），可能无法赚取大量利润。
挖矿面临的挑战&发展趋势
比特币采用PoW 挖矿机制确保其网络的安全性与去中心化。然而随着挖矿行业的迅速发展，却出现了许多质疑及不满的声浪，其中以能源消耗与环保的议题最为严重，因此本段落来讨论挖矿产业未来可能面临的挑战及发展趋势。
现阶段困境
比特币挖矿面临的处境包括技术、经济、环保三大方面：
技术及经济挑战
技术及经济挑战是矿工需要克服的难题，毕竟谁拥有的资源多、成本低，挖矿的收益就容易高于他人。
- 高昂的硬体成本：如上述提到的蚂蚁矿机一台动辄50 万台币，且矿机时常推陈出新，需要每隔数年更换一批，折旧成本高。
- 挖矿难度提升：全网算力逐渐增长，导致比特币挖矿难度约每两周就上调一次，使得矿机收益降低。
能源消耗
能源消耗则是外界普遍诟病的因素，原因如下：
- 高能耗问题：上述举例的蚂蚁矿机，每小时需耗费5,500 瓦的电量，这一数据高于日常生活中使用的家电，且矿场通常不会只摆放一台矿机，综观起来耗电量极为夸张。
- 环境影响：高耗能也将导致碳排放问题，尤其是在依赖煤炭等燃料进行发电的地区。据统计，比特币挖矿的碳足迹与某些工业部门相当，引发环境组织的批评。
未来发展趋势
尽管面临发展困境，矿机制造商及矿工们仍致力于寻求突破，以下是主要的发展趋势：
- 可再生能源的利用
为应对环境争议，越来越多矿场转向可再生能源（如水电、太阳能、风能），这将有效降低碳足迹并同时降低电费成本。 - 高效矿机
随着矿机的推出，新一代矿机在每TH/s 的算力上需付出的耗电量显著下降，上述的Bitcoin Miner S21 XP+ Hyd. 目前已达到11J/T 的节能效果，未来有望降低至5～8J/T。 - 去中心化挖矿
近期许多项目试图改善挖矿协益，使得一般民众能够重新参与挖矿，并在挖矿的同时利用设备温度作为暖气使用。
挖矿常见问题
矿工能够赚多少钱？
矿工的收入取决于多个面向，包括矿机算力、全网算力、电费、比特币价格，而收益则取决于比特币当时的区块奖励及价格。
如何节省挖矿成本？
挖矿成本主要来源于硬体设备、电费，因此节省方法如下：
- 批量采购硬体：一次性采购大量矿机，以量制价。
- 低电价地区：许多矿工选择将矿场设置在低电价地区以节省电费支出。
- 投资高效矿机：选购低能效比的ASIC 矿机，降低电费支出。
比特币还可以挖多久？
依目前挖矿情形而言，推论比特币最后一个区块将于2140 年采出，不过若币价停滞不前、全网算力仍在提升的话，有可能导致矿工关机，进而导致无人参与挖矿。
现在还有哪些币种能挖？
除了比特币外，狗狗币、LTC、ETC、XMR 这些依靠PoW 挖矿机制的币种仍能参与挖矿。
挖矿会损坏硬体吗？
这将取决于使用何种硬体挖矿，ASIC 是专为挖矿设计的硬体，较能承载长时间的运作，GPU 若长时间满载、保持高温则容易导致电容老化。
云挖矿是什么？
云挖矿是指用户租用矿场的算力进行挖矿，无需自行购买或维护设备，对于初新者而言门槛较低，但挖矿收益也较为不透明。
结语
比特币挖矿是支撑其去中心化与安全性的基石，透过PoW 机制使得矿工不仅验证交易，还参与比特币的发行。虽然矿工们初期需面临高昂的成本，不过随着科技的发达以及比特币价格的持续上升，相信只要是存在利润的市场，矿工们仍能解决难题，持续推进挖矿进度。
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