比特币挖矿清洁能源化重要一步：风冷散热转向水冷散热
作者：DeMan
曾经风光无限的挖矿产业也随之加密市场的低迷陷入困境。
“减半”临近，算力扩张停滞，算力价格呈现出整体下降趋势，整个行业充满悲观与不确定。
然而，在这似乎绝望的泥沼中，一种全新的矿机技术悄然兴起，它带来的是希望与动力。这种技术，就是水冷技术。
相比之下，传统的风冷技术已经难以满足日益提升的算力需求。超频运行可以提升效率，但风冷系统很快就会达到临界点。而水冷技术以其卓越的散热性能，完美解决了这一难题。
2022年至今的比特币哈希率单价
采用水冷的矿机，算力提升可达10%以上，同时噪音降低60%。这不仅意味着单机效率的大幅度提升，也使得挖矿场所更容易符合环境监管要求。此外，水冷技术还有望降低新机研发的投入，延缓行业集中度提升带来的不确定性风险。
简而言之，水冷技术为陷入困境的比特币挖矿业注入了一针强心剂。随着行业大洗牌在即，掌握水冷技术优势的矿机厂商，有望在新时代占据先机。
回看传统的风冷散热系统，水冷技术更适合加密挖矿行业
2009年，中本聪在比特币白皮书中提出了去中心化数字货币的设想，拉开了加密货币和区块链技术发展的历史序幕。在十余年的发展过程中，围绕比特币形成了一个庞大的产业生态系统，矿机作为其中重要的基础设施之一，经历了多次技术革新。
比特币通过工作量证明机制达成去中心化共识，矿工通过提供计算力来维护网络安全和账本记账。随着时间的推移，比特币系统会逐步减少矿工的挖矿奖励。这意味着矿工需要不断提高算力才能维持收益。因此，性能更强的专用矿机应运而生。
早期，矿机主要采用GPU来进行SHA-256算法计算。2013年，使用ASIC芯片的矿机进入市场，其效率远超GPU，引发了第一轮算力激增。此后，制程技术的进步推动了多轮矿机升级换代，目前主流矿机使用5nm或7nm工艺制成的ASIC芯片。
随着难度coef指数不断攀升，传统的风冷散热系统已经难以满足需求。超频运行可以提升算力，但也带来更大的散热压力。此外，考虑到环境可持续性，新一代矿机需要实现高效的散热与低噪音。在此背景下，水冷技术以其显著的散热优势，成为产品迭代的重要途径。
与传统的风冷技术相比，水冷技术以其卓越的散热性能和多重优势逐渐成为加密货币矿机产品的迭代新潮流。这项技术的基本工作原理是将冷却水通过密封水管循环送至矿机芯片表面，吸收芯片产生的热量，随后通过外置的散热器或冷却塔进行热交换，最终将热量排出系统。
水冷散热系统为何备受期待，这些核心优势不可替代
相较于传统的风冷系统，水冷散热系统带来了明显的优势，如下所述：
1、散热效率高：水的比热容是空气的4000倍，导热系数是空气的25倍。这意味着在相同的流量下，水冷技术能够更有效地降低芯片表面温度，具备更卓越的散热性能。
2、降低温度分布不均：相较于风冷系统，水冷技术能够均匀地覆盖整个芯片表面，有效减小温度差异，从而提高了系统的稳定性。
3、更好的超频空间：在相同的功耗下，水冷矿机可以实现更高的超频频率，这可以使Hashrate提升10%以上，为矿机性能带来显著提升。
航拍水冷散热系统设备
4、低噪音：水冷系统只需要较低的风扇转速来维持散热效果，因此运转时噪音显著降低，比风冷系统降低了60%以上。
5、高可靠性：水冷系统不包含易磨损部件，如风扇叶片，因此使用寿命更长，运维成本更低。
6、良好适应性：水冷技术采用模块化设计，可根据不同环境需求进行组合部署，因此更易实现全球化布局。特别是在高温高湿地区，水冷技术显示出其优势，为矿机运行提供了可靠的解决方案。
在中东、德州等矿场密集的地区，水冷技术的优势愈发显著。中东地区面临高温和高湿的环境，这些因素对矿机的运行构成挑战。然而，水冷技术恰好解决了这些问题。
一家位于阿曼的企业Exahertz的CEO表示：“水冷技术绝佳的散热性能为我们在沙漠地区挖矿提供了充足的保障，而在过去，这几乎是不可能的。水冷矿机在阿曼能够非常顺利地运行，我们没有经历过任何停机时刻，几乎保持了100%的在线率。” 这个例子生动地展示了水冷技术在极端环境下的卓越表现。
水冷散热在能效比方面表现优异，利好比特币挖矿收益
在比特币持续增发但区块奖励逐步减半的背景下，能效比已经成为衡量矿机产品竞争力的关键指标。能效比即矿机输出1T算力需要多少电，数值越低矿机性能越好。
加密挖矿业能效比持续下降
随着全球能源价格稳步上涨，电力成本占矿场运营成本的比重越来越高。另一方面，挖矿难度不断提升，使得提高单机算力迫在眉睫。在这样的大背景下，能效比的重要性日益凸显。
对矿工来说，选择能效比高的矿机既可以在相同功率下获取更高的算力产出，也有助于降低耗电量，减轻运营成本压力。此外，高能效设计还使矿机更容易满足环境监管方面的要求。
比特大陆于2023全球数字矿业峰会（WDMS 2023）期间发布最新款ANTMINER水冷矿机S21 Hyd
而对矿机生产商来说，在产品研发和设计上提升能效比，是保持市场竞争力的必由之路。掌握领先的水冷技术，开发出能效比达到行业最高水准的产品，将助力厂商在市场中取得先发优势。
综上所述，能效比已经成为评判矿机产品优劣、决定市场竞争力的重要指标。 矿机生产商必须高度重视能效技术创新，以提升产品的能效比，使其在激烈的市场竞争中脱颖而出。
高收益高性能背后是更高的部署成本：读懂水冷矿机的关键零部件
尽管液冷式挖矿系统具有各项优势，但并不适合所有的挖矿运作。因为与风冷操作相比，其初始资本投资支出过高并且对专业知识要求严格。
水冷矿机的成功运行离不开多个关键零部件，这些部件在应对不同工作环境需求时发挥着重要作用。水冷矿机的主要零部件包括冷却板、水管、水泵、散热器和风扇等组成，而根据工作环境的特殊要求，可配置为开敞式或封闭式水循环系统。
水冷矿机零部件
1、冷却板：
冷却板是与芯片直接接触的组件，它具有大面积的微细流道，可以确保冷却液均匀地吸收热量。通常采用铜或铜合金材料，以提高热传导性能。这个关键组件有效地将热量传递给冷却液，从而确保矿机的稳定运行。
2、水管：
水管用于连接冷却板和散热器，完成冷却液的循环。为了满足机械强度和抗腐蚀的要求，通常选用高品质的材料，如钢、塑料或橡胶管路。这些管道起到了连接各个组件的关键作用，确保冷却液能够流动顺畅。
3、水泵：
水泵是水冷系统的动力来源，它负责将冷却液从散热器抽取并送至冷却板。水泵的性能需要与水管路的流量需求相匹配，并提供足够的压力头，以确保冷却液能够顺畅地循环。
4、散热器：
散热器是一个重要的组件，它具有大面积的散热器，用于实现冷却液与周围空气的热交换，从而将系统产生的热量有效地排出。通过强制空气对流的方式，通常使用风扇来提升散热器的效率。
5、风扇：
风扇是散热系统中的关键组成部分，它为散热器提供强制气流，加速热量的散发。与传统的风冷系统相比，液冷系统的风扇通常可以运行在较低的转速下，从而降低了能耗和噪音。
根据不同的应用场景，可以选择开敞式或封闭式的水循环方式。开敞式系统直接与周围空气进行热交换，成本较低。而封闭式系统将冷却液和散热器封闭在机箱内，适用于恶劣环境下的室外采矿场所，以保护系统免受外界干扰和腐蚀的影响。这些零部件共同构成了水冷技术的核心，为矿机性能提供了可靠的支持。
水冷技术的应用前景广阔，为整个加密行业带来一系列机遇
水冷技术目前正在展现出广阔的应用前景，涵盖了提升单机算力、降低研发迭代成本、适应恶劣环境等多个方面，为加密货币矿业带来了巨大的潜力和机遇。
1、提升单机算力：
水冷技术的引入可显著提高矿机的超频空间，使得在相同功耗下，Hashrate可比风冷方式提高10%以上。这一优势将有力地应对算力难度的持续攀升，为矿机性能提供更大的提升空间。
2、降低研发迭代成本：
当前，先进制程ASIC芯片的研发成本不断攀升，与性能提升之间的关系逐渐递减。然而，水冷技术的超频应用可以不断提高旧芯片的效率，从而降低了新一轮研发迭代的投入成本，为矿业领域节省了重要的资源。
3、适应恶劣环境：
水冷技术采用了模块化和集装箱设计，能够根据不同矿场情况迅速部署。它具备出色的抗扰动和抗腐蚀性能，从而大幅降低了维护成本。这使得水冷技术成为在恶劣环境下可靠运行的理想选择。
4、推动行业升级：
随着加密货币矿业的集中度不断提高，大型矿工有能力采用新技术和设备。水冷技术有望成为推动整个产业升级的关键技术，引领行业朝着更高效、可持续的方向发展。
5、应对环境监管：
在环境保护日益受到关注的时代，水冷技术具备降低能耗和噪音的特点，有助于提升矿场的可持续性，更好地回应环境舆论和监管要求。这将有助于整个行业更加负责任地运营。
据业内预测，未来水冷技术在新部署矿机中的渗透率将继续提升。摩根大通分析师甚至认为，到2025年，水冷矿机有望占据全球矿机总量的25%以上，进一步彰显了水冷技术在加密货币矿业中的光明前景。这一趋势将有助于提升整个行业的效率、可持续性和竞争力，为矿工和投资者带来更多机遇。
比特币挖矿转向清洁能源乃大势所趋，期待更多的投资机遇随之涌现
在监管压力下，比特币挖矿业必须提升自身的绿色和可持续形象，以求得发展。
首先，在全球碳中和的大背景下，绿色环保已经成为各行各业必经的发展道路。比特币挖矿业更需要积极采取行动，否则难以为继。业内顶级的上市挖矿公司已经组建组织，公开披露碳排放和能耗数据，并不断优化电力结构，增加可再生能源使用比例。这是向监管机构和公众传达其可持续发展决心的重要举措。
此外，挖矿企业也在积极布局廉价的清洁能源。除了美国本土，北欧的丰富水电资源是一个重要选择方向。与绿色能源企业的深度合作，也将成为大势所趋。
最后，ESG(环境、社会和公司治理)将成为挖矿业必不可少的发展核心。建立类似绿色基金会的组织，进行定期宣传和游说工作，以获得政府支持和公众认可，也势在必行。
综上所述，绿色低碳发展和政府关系处理已经成为比特币挖矿业的当务之急。只有节能减排、合法合规、与政府和公众沟通，这一产业才能在新时代占据有利地位，实现可持续发展。
同时，我们也看到，水冷技术为提升效率、降低成本、适应复杂环境提供了重要技术路径。它不仅可缩小旧机与新机的差距，还可降低研发投入。在产业升级的背景下，水冷技术有望成为引领矿机产品发展的重要动力。
