2025 年的比特币挖矿:新现实
比特币挖矿已进入一个竞争残酷的新时代。 继 2024 年 4 月的减半将区块奖励削减至 3.125 BTC 后,该行业面临利润压缩,哈希价格(hashprice)暴跌 60% 至每天每 PH/s 42-43 美元,而网络难度飙升至 155.97T 的历史新高。只有那些电费低于 0.05 美元/千瓦时并使用最新一代 ASIC 的矿工才能保持高盈利,这推动了前所未有的整合浪潮、向廉价能源地区的地理转移以及向人工智能基础设施的战略转型。尽管面临这些压力,比特币网络仍展现出卓越的韧性,算力(hashrate)超过 1,100 EH/s,可再生能源采用率达到 52.4%。
盈利危机重塑挖矿经济学
2024 年 4 月的减半从根本上改变了挖矿经济学。区块奖励从 6.25 BTC 削减至 3.125 BTC,立即将矿工的主要收入来源减半,而算力却反常地同比增长 56% 至 1,100-1,155 EH/s。这造成了一场完美的风暴:哈希价格从每天每 TH/s 0.12 美元暴跌至 0.049 美元,而网络难度在六个月内增加了 31%。
电费低于 0.05 美元/千瓦时的大型矿工保持 30-75% 的利润率。Marathon Digital 报告每 BTC 的能源成本为 39,235 美元,总生产成本为 26,000-28,000 美元。Riot Platforms 在德克萨斯州实现了行业领先的 0.025-0.03 美元/千瓦时电力成本。CleanSpark 的每 BTC 边际成本约为 35,000 美元。这些高效运营商在比特币交易价格为 100,000-110,000 美元时产生了可观的利润。
与此同时,电费超过 0.07 美元/千瓦时的运营面临生存压力。最新硬件的盈亏平衡电费为 0.05-0.07 美元/千瓦时,使得住宅挖矿(平均 0.12-0.15 美元/千瓦时)在经济上不可行。随着 S21 一代以 20-40% 的效率优势占据主导地位,运营旧款 S19 系列设备的小型矿工正接近无利可图。
交易费用使挑战更加复杂,在 2025 年 11 月,交易费用占矿工收入的比例不到 1%(具体为 0.62%),而历史范围为 5-15%。尽管 2024 年 4 月的减半区块因 Runes 协议投机而产生了创纪录的 240 万美元费用,但费用很快降至数月低点。这带来了长期的安全担忧,因为区块补贴将每四年减半,到 2140 年趋近于零。
硬件效率达到物理极限
2024-2025 年一代的 ASIC 代表了卓越的技术成就,但回报递减预示着物理限制的临近。比特大陆(Bitmain)的 Antminer S21 XP 风冷型号可实现 270 TH/s,功耗比为 13.5 J/TH,而 S21 XP Hyd 可实现 473 TH/s,功耗比为 12 J/TH。即将推出的 S23 Hydro(2026 年第一季度)目标是前所未有的 9.5-9.7 J/TH,算力达到 580 TH/s。
这些改进代表了从 2020 年 31 J/TH 的基线到当前领先型号的 11-13.5 J/TH 的演变,效率提高了 65%。然而,随着芯片技术接近 3-5 纳米节点,代际增益已从 50-100% 的改进放缓至 20-30%。摩尔定律面临物理极限:电子隧穿等量子效应困扰着 5 纳米以下的制造,而散热挑战也日益加剧。
三家制造商占据了 95% 以上的市场份额。比特大陆控制着全球比特币 ASIC 生产的 75-80%,其产品为 Antminer S 系列。MicroBT 以其可靠的 Whatsminer M 系列占据 15-20% 的份额。嘉楠(Canaan)尽管在 2021 年率先推出 5 纳米芯片,但仅占 3-5%。新进入者正在挑战这种双头垄断:Bitdeer 正在开发 3-4 纳米的 SEALMINER,目标是到 2026 年实现 5 J/TH 的效率,而 Block(Jack Dorsey)与 Core Scientific 合作部署 3 纳米开源 ASIC,强调去中心化。
硬件定价反映了效率溢价。最新的 S21 XP 型号每太哈希(terahash)售价 23.87 美元(每台 6,445 美元),而二手市场上的 S19 系列为 10.76 美元/TH。总拥有成本不仅限于硬件,还包括基础设施:水冷系统每台增加 500-1,000 美元,而浸没式系统需要 2,000-5,000 美元的预投资,尽管它们可节省 20-40% 的运营成本,并通过超频将算力提高 25-50%。
冷却创新驱动竞争优势
先进的冷却技术已从锦上添花的优化演变为战略必需品。传统的风冷矿机在 75-76 dB 的噪音水平下运行,需要大量的通风,同时限制了哈希密度。浸没式冷却将 ASIC 浸入非导电介电液中,完全消除了风扇,实现了静音运行,并通过安全超频将算力提高 40%。该技术的热传递效 率比空气高 1,600 倍,电源使用效率(PUE)低至 1.05,而行业平均水平为 1.18。
目前,27% 的大型挖矿设施部署了浸没式冷却,并在高成本冷却地区迅速增长。该技术可将冷却能耗降低 20-40%,同时将硬件寿命延长至 4-5 年,而风冷设备的寿命为 1-3 年。这在竞争激烈的环境中极大地影响了投资回报率(ROI)计算。
水冷代表了中间地带,通过与挖矿芯片直接接触的冷板循环去离子水。领先的水冷型号,如 S21 XP Hyd 和 MicroBT M63S+,输出 70-80°C 的水,可用于农业应用、区域供暖或工业过程的热回收。噪音水平降至 50 dB(降低 80%),使得水冷挖矿在人口稠密地区可行,而风冷运营则面临监管阻力。
第三方固件增加了 5-20% 的性能层。LuxOS 通过自动调优配置文件、基于哈希价格的动态算力调整以及快速需求响应能力,使 S21 Pro 的效率提高了 8.85-18.67%。Braiins OS 提供了开源替代方案,AsicBoost 在旧硬件上实现了 13% 的改进。然而,比特大陆锁定的控制板(2024 年 3 月以后)需要硬件解锁程序,增加了固件优化策略的复杂性。
可再生能源采用率显著加速
2022-2025 年,比特币挖矿的环境状况显著改善。根据剑桥替代金融中心 2025 年 4 月涵盖全球 48% 算力的研究,可持续能源占挖矿总电力的 52.4%(42.6% 可再生能源 + 9.8% 核能)。这比 2022 年的 37.6% 增长了 39%。
能源结构转型令人瞩目:煤炭从 36.6% 暴跌 76% 至 8.9%,而天然气上升至 38.2%,成为主要的化石燃料。水力发电提供 了超过 16% 的挖矿电力,风力发电贡献 5%,太阳能贡献 2%。矿工战略性地将运营地点设在可再生能源附近:冰岛和挪威通过地热和水力发电接近 100% 可再生能源,而北美运营则越来越多地聚集在风能和太阳能农场周围。
总能耗估计每年为 138-173 TWh(剑桥:基于调查运营为 138 TWh),占全球电力的 0.5-0.6%。这超过了挪威的 124 TWh,但仍低于全球数据中心的 205 TWh。碳排放量每年为 39.8-98 MtCO2e,具体取决于方法,剑桥的 39.8 MtCO2e 数字反映了改进的能源结构。
废弃能源利用带来了重大的可持续发展机遇。全球每年天然气燃烧总量为 1400 亿立方米,但只有 250 亿立方米就能为整个比特币网络供电。在井口燃烧现场的挖矿作业比持续燃烧减少 63% 的排放,同时将废气转化为经济价值。Crusoe Energy、Upstream Data 和 EZ Blockchain 等公司部署的移动挖矿集装箱的甲烷燃烧效率达到 99.89%,而标准燃烧的效率为 93%。
主要挖矿公司奉行积极的可再生能源战略。Marathon 运营着一个 114 兆瓦的德克萨斯风电场,实现了 68% 的可再生能源采购,成本为 0.04 美元/千瓦时。Iris Energy 和 TeraWulf 保持 90% 以上的零碳运营。CleanSpark 专注于低碳地区。这种定位吸引了注重 ESG 的投资者,同时减少了碳税和环境法规的风险。
尽管有所改善,环境问题依然存在。2020-2021 年,直接冷却和间接发电的用水量达到 1.65 立方公里(足够 3 亿人使用)。2025 年《自然通讯》的一项研究发现,美国 34 个大型矿场消耗了 32.3 TWh 的电力,其中 85% 来自化石燃料,使 190 万人暴露于增加的 PM2.5 空气污染中。平均 1.3 年的 ASIC 生命周期产生的电子垃圾以及风冷设施的噪音污染引发了当地反对和监管压力。