两大矿业市场总规模约 76 亿美元，手续费占比持续提高

行业规模是行业基本面的重要构成因素，能耗是反应行业实际规模的一个指标。根据 Digiconomist 预估的能耗规模来看，BTC 矿业全年能耗规模基本稳定，年增长约为 6.37%。全年最高预估能耗约为 77.78 TWh，与智利一国相当，最低预估能耗约为 56.58 TWh，且预估能耗在 BTC 第三次减产后有一段短暂的下跌期，一直到 6 月初才逐步恢复。

受益于 DeFi 的爆发式增长，ETH 矿业规模在 2020 年有了很大的增长。ETH 矿业的预估能耗从年初的 8.11TWh 增长至年末的 14.64TWh，年涨幅约为 80.52%，全年涨势显著。年内最高预估能耗约为 14.64 TWh，约是 BTC 矿业最高预估能耗的 1/5，相当于突尼斯一国的能耗规模。

能耗规模的年度变化与两大矿业的产出规模变化基本一致。根据 PAData 早前的全景回顾，2020 年 BTC 矿业的总产出规模约为 50.12 亿美元，较 2019 年「缩水」3.78%，基本持平，而 ETH 矿业的总产出规模则大约为 26.90 亿美元，较 2019 年大幅上涨。

值得注意的是，2020 年 8 月和 9 月，随着 DeFi 流动性挖矿刺激用户日益增长和交易量日益增长，ETH 矿业的月产出规模一度高于 BTC 矿业，尤其是 9 月，ETH 矿业的月产出总额约为 4.89 亿美元，比同期 BTC 矿业的产出总额多 1.62 亿美元，相当于高出了 48.98%。ETH 矿业月产出规模的峰值是未来 ETH 矿业的规模潜力的一个「剪影」。

BTC 和 ETH 两大矿业的产出构成均包含了区块奖励和交易手续费两大部分，从两部分所占的比重来看，BTC 矿业相对更依赖区块奖励，ETH 矿业的手续费相对有更高占比。

相比之下，2020 年 ETH 矿业的手续费总额约为 6.31 亿美元，且全年增长态势显著，尤其是三季度，火爆的 DeFi 流动性挖矿致使以太坊网络变得拥挤，手续费快速上涨，手续费占矿工收入的比重也从季度初的 17.34% 提高至季度末的 30.05%。受此影响，全年 ETH 矿业手续费收入占总收入的平均比重也达到了 16.06%，较同期比特币的手续费占比高出近 10 个百分点。

挖矿难度持续上调，超额收益仍然存在

从网络状态来看，比特币网络的挖矿难度全年共调整了 28 次，其中仅 9 次下调了难度，其余 17 次均上调了难度，其中 6 月 16 日上调幅度最大，单次上调了约 14.95%，另外还有 4 次难度上调幅度超过 8%。全年累计上调难度约 43.79%，相比 2019 年累计上调 97.67% 而言，今年难度调整相对更温和。

以太坊全年挖矿难度的调整幅度则较比特币同期略高，挖矿难度从年初的 2456 T 上涨至年末的 3728 T，全年上调了约 52.20%，与 2019 年全年上调 5.32% 相比，今年 ETH 的挖矿难度有了大幅的提高。

挖矿难度的变化与算力的变化密不可分。在矿业周期中，币价上涨——算力上升——难度上调已经构成了一个因果连锁反应。BTC 挖矿难度温和上涨是其全网算力温和上涨的体现。根据统计，2020 年比特币全网算力从年初的 112.93 EH/s 上涨至年末的 153.48 EH/s，全年涨幅约为 35.91%，较 2019 年全网算力上涨 143.59% 大幅回落。与 2020 年 BTC 上涨 304.74% 相比，温和的算力涨幅使矿业在理论上有机会获得超额利润。

另一方面，ETH 挖矿难度大幅上涨同样也是全网算力大幅提高的体现。根据统计，2020 年以太坊全网算力从年初的 141.55 TH/s 上涨至年末的 281.37 TH/s，全年涨幅约为 98.78%。与 2019 年下跌 10.54% 相比，2020 年以太坊全网算力大幅上涨，矿业基本面有了很大的改善。

受到以太坊生态应用的利好刺激，ETH 全年上涨了 468.64%，远超全网算力涨幅，这使得理论上 ETH 矿业比 BTC 矿业更可能在 2020 年获得超额利润。

F2Pool 和 SparkPool 分别主导两大矿业，8 家矿池预估年收入过千万

矿池是矿业的主要参与者，也是矿业成熟的标志之一。从全年平均算力份额来看，2020 年 F2Pool 是算力份额最高的矿池，年均算力份额约为 17.53%，其次是 Poolin 和 BTC.com，年均算力份额约为 14.81% 和 12.30%，另外，AntPool 的年均算力份额也超过了 10%，约为 10.97%。

如果以更小的时间周期来观察主要矿池的算力份额变化的话，可以发现，BTC 大矿池之间的竞争仍然非常激烈。今年以来，除了 F2Pool 基本稳定持有最高算力份额以外，其他矿池的算力份额排位都在不断变化。比如算力份额排在第二至四之间的 Poolin、BTC.com 和 AntPool，其排位市场发生交替，而算力份额排名靠后的矿池之间的份额之争则更为激烈。

但与交易所类似的一点在于，BTC 大矿池的规模效应已经凸显，这些相对较小的矿池已经很难与大矿池一争高下了，即使是在今年 5 月以超过 5% 的算力份额「空降」市场第 5 位的路边矿池也未能延续强劲的发展势头更进一步占领份额。

ETH 矿池的算力份额则相对稳定，算力集中程度更高。SparkPool、Ethermine 和 F2Pool 三大矿池的年均算力份额综合达到了 75.51%，其中 SparkPool 的年均算力份额就占据了 32.69%。从每月的算力份额变化来看，除了 F2Pool 在 6 月时突然占据了全网 73.47% 的算力份额以外，其他时间内 SparkPool 都稳居 ETH 矿池的头把交椅。

从各大 BTC 矿池的区块产量和算力份额相关性来看，2020 年 Binance Pool 是「节奏感」最好的一个矿池，全年算力大小与区块链产量高低之间成高度正相关，皮尔森系数超过了 0.9。其他「节奏感」比较好的矿池还包括 Huobi.pool 和 ViaBTC，两家矿池的算力和产量呈弱正相关关系，皮尔森系数大约在 0.6 以上。这些矿池的一个共同之处在于，第四季度，当 BTC 价格开始快速攀升时，其算力份额也在增长。

相反，Poolin 和 SlushPool 两家矿池的算力和区块链产量则呈负相关，皮尔森系数分别达到了约-0.81 和-0.63，其共同特征表现为，第四季度，当 BTC 价格开始快速攀升时，其算力份额有所降低，区块产量下降。

其他大矿池，比如 AntPool、BTC.com、F2Pool 的表现都比较稳定，算力与区块产量基本不构成统计相关。

在以太坊矿池中，Spider Pool 是唯一一个算力与区块产量高度正相关的矿池，皮尔森系数大约为 0.77，这意味着 Spider Pool 的算力份额增长时恰逢 ETH 币价也在增长。相反，UUPool 和 BWPool 的算力与区块产量则呈高度负相关，皮尔森系数在-0.7 左右。

与 BTC 矿池一样，ETH 大矿池，比如 SparkPool、Ethermine 和 F2Pool，其算力与区块产量也不构成统计相关，全年区块产量比较稳定。

理论上，矿池的算力与收入直接相关，算力越高，出块量越大，收入也就越高。另一方面，收入与币价也相关，但由于分配币本位收入后，矿池不一定转化为法币本位的收入，所以币价对矿池收入的影响存在很大的随机性。为了统一观察矿池的收入，本文将按照当日币价对挖矿收入进行预估。

根据统计，BTC 矿池中算力份额最高的 F2Pool、Poolin、BTC.com 和 AntPool 预估年产出总额也最高，2020 年分别预计挖矿产出都超过 5 亿美元，其中最高的 F2Pool 预计产出 8.88 亿美元。如果按照 3% 的服务手续费来预估，服务手续费收入超过 1000 万美元的共有 6 家矿池，其中 F2Pool 和 Poolin 的服务手续费收入超过了 2000 万美元。

与 2019 年相比，在相同手续费率下，不同矿池因算力份额的变化，收入也随之变化。比如，2019 年 BTC.com 年均算力份额最高，收入也最高，大约为 2622 万美元，2020 年 F2Pool 年均算力份额最高，收入大约为 2664 万美元。但从整体上看，BTC 矿业的收入较为稳定，根据统计，拥有全网 1% 的算力，2019 年预计获得的服务手续费约为 154 万美元，2020 年预计可获得的服务手续费约为 149 万美元，这与 BTC 矿业于近两年保持总产出规模相近有一定的关系。

为了对 ETH 矿池的年产出总额进行估算，PAData 将矿池的算力份额等同为其在 ETH 矿业总产出总额中的份额，进而估算各个矿池全年总产出，但是，这里的年产出总额不考虑叔块和空块奖励，因此实际产出总额可能高于预估值。

根据统计，Spark Pool、Ethermine 和 F2Pool 三大算力份额最高的矿池同样是产出收入最高的矿池，预计年产出分别达到约 7.72 亿美元、5.82 亿美元和 2.57 亿美元。值得关注的是，ETH 头部矿池 Spark Pool 的年产出总额已经与 BTC 头部矿池的年产出总额相当了。另外，Spider Pool 和 Nano Pool 的预计年产出总额也超过了 1000 万美元。如果按照 2% 的服务手续费率预估矿池的挖矿服务费收入，仅 Spark Pool 和 Ethermine 的预估服务手续费超过 1000 万美元。

比特大陆仍主导 BTC 矿机，以太坊品牌定制机市场兴起

除了矿池，矿机生厂商也是矿业的重要参与者，而且相比于矿池，矿机生厂商处于行业更上游的位置。根据 F2Pool 对矿机市场的监测，截至 2021 年 1 月末，目前市场上共有 101 款 BTC 矿机。按照品牌分类，比特大陆、比特微和嘉楠耘智是生产矿机最多的三家厂商，其中，比特大陆共生产了 25 款 BTC 矿机，比特微和嘉楠耘智分别生产了 19 款和 17 款 BTC 矿机。传统矿机三巨头之一的亿邦国际只生产了 10 款矿机，与芯动生产的矿机数量相当。

目前市面上盈利表现最好的 15 款矿机中，比特大陆和比特微各有 4 款，嘉楠耘智和犀鸟各有 2 款。15 款矿机的平均算力达到了 89 T，按照 0.34 元 / 度的价钱计算成本的话，这些矿机的平均日净收益约为 94.33 元。日净收益超过 100 元的有 4 款矿机，分别是神马 M30S++、蚂蚁 S19 Pro、神马 M30S+和蚂蚁 S19，其中收益最高的神马 M30S++达到了 124.5 元。

ETH 矿机可以分为拼装机和定制机，2020 年定制机的快速发展是 ETH 矿业逐渐成熟的一个标志，也是未来 ETH 矿业的一个发展方向。根据 F2Pool 的统计，截至 2021 年 1 月末，市场上共有 60 款 ETH 矿机，其中拼装机共有 35 款，占比 58.33%，定制约为 25 款，占比约为 41.67%。

在拼装机中，RX 显卡的矿机有 13 款，GTX 显卡的矿机有 10 款，两者合计占拼装机总量的 65.71%。在定制机中，芯动、熊猫和狼神是较为主流的品牌，其中芯动有推出了 5 款定制矿机，熊猫和狼神分别推出了 3 款定制矿机，三者合计占定制机市场的 47.83%。

从 ETH 矿机的营收表现来看，日净收益最高的 15 款矿机中，拼装机共有 8 款，定制机共有 7 款。在定制机中，芯动共有 4 款收益表现较好，是所有定制厂商中产品营收能力最强的。

15 款矿机的平均算力约为 747 M，其中算力最高的是 Linzhi Phoenix 凤，算力达到了 2600M，远高于市面上其他 ETH 矿机。如果按照 0.34 元 / 度的价钱计算成本的话，这 15 款矿机的平均日净收益约为 418 元，其中 Linzhi Phoenix 凤的日净收益达到了 1477 元，同样远高于市面上其他矿机。