比特幣挖礦成本及經濟模型探討

近期，比特幣價格波動較大，一度跌破5.4萬美元，觸及部分礦機的"關機價"。數據顯示，當比特幣價格在5.4萬美元時，只有效率超過23W/T的ASIC礦機才能盈利，僅有5種型號礦機可以維持運營。這意味着如果價格進一步下跌，一些抗風險能力較弱的礦工可能被迫退出，導致比特幣被拋售和礦機賤賣，進而引發價格進一步下跌，形成所謂的"礦工投降"現象。

所謂"關機價"實際上就是比特幣挖礦的成本價。要理解這一概念，我們需要先了解比特幣的經濟模型和工作量證明(PoW)機制。

比特幣總供應量被限制在2100萬枚，約每10分鍾開採一個區塊，獎勵礦工一定數量的比特幣。初始每個區塊獎勵50個比特幣，之後每21萬個區塊(約4年)獎勵減半一次。最近一次減半發生在2024年4月23日，區塊高度爲84萬，獎勵降至每個區塊3.125個比特幣。除區塊獎勵外，礦工還會獲得交易手續費，通常每筆交易收取0.0001-0.0005個比特幣不等。手續費由市場決定，網路擁堵時費用會上升。

比特幣交易會先進入內存池，礦工從中選擇交易組成新區塊。礦工需要通過大量計算找到一個特定的隨機數，將其與區塊數據結合生成符合難度目標的哈希值，這個過程就是"挖礦"。誰先計算出符合條件的哈希值，誰就獲得記帳權和獎勵。難度目標每2016個區塊(約兩周)調整一次，以保持平均出塊時間在10分鍾左右。

算力是衡量礦機挖礦能力的指標，單位通常爲TH/s(每秒兆次哈希運算)。目前全網算力約630 EH/s，即每秒6.310^20次哈希運算。據此可推算每T算力每天理論上可挖出810^(-7)個比特幣。對礦工而來，除了礦機購置和運營成本外，主要支出是電費。以螞蟻S19 pro礦機爲例，額定算力110T，功耗3250W，每T算力每天耗電約0.709kW。按0.055美元/度電計算，一個比特幣的挖礦成本在5萬美元左右。

需要注意的是，"關機價"並非固定不變。當出現"礦工投降"時，全網算力下降會導致單個比特幣的開採成本降低。反之，如果比特幣價格漲，更多礦工加入會使全網算力上升，開採成本也隨之提高。因此，"關機價"實際上是市場調節和礦工博弈的結果，建立在比特幣簡潔有效的經濟模型之上。

PoS公鏈的經濟模型

與以比特幣爲代表的PoW公鏈不同，PoS(權益證明)公鏈如以太坊和Solana沒有礦工角色，其經濟模型也有所不同。

PoS機制的主要特點是通過質押(Staking)實現準入機制。節點需質押一定數量的平台代幣才能參與網路共識，同時獲得區塊獎勵。這些參與共識的節點通常被稱爲驗證者(Validator)。

對於採用無限增發模式的平台代幣(如以太坊和Solana)，還需考慮通脹問題。通常通過驗證者區塊獎勵實現增發，通過交易費銷毀等方式實現回收，以維持經濟穩定。

此外，PoS平台代幣往往具有生息功能，部分平台還設計了委托質押機制，可降低市場流通量，有助於維護經濟穩定。市場上常見的流動性質押通常基於委托質押設計，收益來自質押獎勵和MEV(最大可提取價值)。

以太坊

以太坊網路初始供應量爲7200萬，其中6000萬通過眾籌分配，1200萬分給早期貢獻者和以太坊基金會。目前總供應量約爲1.2億。

2022年9月以太坊轉爲PoS後，年增發量從484萬ETH降至301萬ETH，通脹率從4%降至2.5%。由於EIP-1559機制會燃燒部分交易費用，實際上以太坊大多數時候處於通縮狀態，平均通縮率爲1.4%。

以太坊驗證者需質押32個ETH。信標鏈每個時段(epoch)有32個時隙(slot)，每個時隙約12秒產生一個區塊。獎勵按時段發放，具體分配與驗證者的有效餘額和活躍驗證者總數有關。

由於原生質押門檻較高，市場出現了流動性質押(LST)協議，如Lido的stETH。這些協議允許用戶質押任意數量的ETH，獲得可交易的質押憑證。目前以太坊網路中約27%的ETH被質押，其中Lido佔30%。

Solana

Solana網路初始供應量爲5億，目前總供應量約5.8億，流通量4.6億。初始通脹率爲8%，每年遞減15%，長期通脹率爲1.5%。

Solana對驗證者沒有最低質押要求，但質押量影響投票權和獎勵分配。網路支持委托質押，用戶可將SOL委托給驗證者分享收益，同時保留SOL的所有權。目前有約1500個驗證節點，平均年化收益率(APR)在7%左右。

驗證者通過提交正確投票獲得積分，積分可按比例兌換SOL獎勵。區塊獎勵僅包括50%的交易費用，另50%被銷毀。

與以太坊不同，Solana網路中80%以上的流通SOL被質押，但LST僅佔質押量的6%。這主要是因爲Solana原生支持委托質押，且DeFi生態還不夠成熟。Jito是Solana主要的LST協議，通過支持MEV的驗證者節點提供較高收益，目前APR可達7.92%。

結語

經濟模型是區塊鏈長期運行的核心。相比PoW公鏈，PoS公鏈的經濟模型通常更爲復雜，需要考慮質押機制、激勵機制、通脹參數和代幣功能等多個方面。

大多數新公鏈選擇PoS機制，不僅因爲其更節能，還能提供更好的性能和安全性。然而，PoS也可能帶來財富集中的問題，因爲最大的利益相關者往往獲得最多回報。在設計區塊鏈經濟模型時，需要權衡這些因素，以確保系統的長期可持續性和公平性。