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比特大陆将于本周赴港IPO,IPO能否帮助比特大陆跳离技术困境

蚂蚁矿机S7、S9矿机芯片是比特大陆的旗舰产品,然而其设计思路并非来自比特大陆的开发团队,而是来自于清华大学工程物理系博士杨作兴,而杨作兴的出走,正是比特大陆近年来出现技术瓶颈的重要原因之一。”

2018年下半年,三家中国矿机芯片公司紧锣密鼓筹备上市,在中美贸易战的大背景下尤其引人注目。其中,比特大陆以行业垄断者的地位转型AI,正以150亿美金的估值组织Pre-IPO融资,斐然至此,值得研究。

8月26日,据路透社等多家媒体报道,比特大陆将于本周向港交所提交IPO申請,启动上市流程,这次IPO的主办承销商为中金公司,上市目标估值为300亿美元。此前,比特大陆第二季度财报流出,亏损金额在
6-7
亿美元。同时,比特大陆的Pre-IPO投资人又出变故,软银、腾讯双双否认投资比特大陆。

写这篇文章的初衷

2015年以来,比特大陆一直靠S7矿机(1385芯片)和S9矿机(1387芯片)支撑市场。

我们过去一年主要做区块链基础设施的投资,公链、工具和交易,直到今天还没买过矿机、也没挖过矿,只因以下几个原因开始关注矿机芯片和比特大陆:

然而,提供这两款芯片设计思路的核心技术人员,并非来自比特大陆的开发团队,而是来自于清华大学工程物理系博士杨作兴,而杨作兴的出走,正是比特大陆近年来出现技术瓶颈的重要原因之一。

1.
早年在Berkeley读书时做过低功耗数字芯片和系统,被互联网耽误了这么多年后,忽然发现区块链行业的一块核心基石是芯片,算我的老本行。

杨作兴为深圳比特微电子科技有限公司董事长,其生产的神马矿机,被比特大陆以侵犯专利为由告上法院。

2.
虽然离开芯片行业很多年,但最近一段时间总有新老投资人朋友转比特大陆的募资PPT过来,问我意见。受人之托,总不能敷衍。

两者多次对簿公堂。最终,国家知识产权局专利复审委员给出裁定结果,比特大陆专利无效。

3.
初步了解后,让我困惑并好奇的是这样一个发现:至今,市场上比特大陆的主打产品仍然是16年推出的。在过去行情最好的两年里,比特大陆在最重要的BTC产品线上没有推出任何真正意义的新芯片、新矿机。这对于身处一个高速发展行业且居霸主地位的芯片公司,很罕见。

1.当年情:雪中送炭

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杨作兴博士曾是“烤猫”蒋信宇的员工,他曾用全定制方法学式设计了一版BE300芯片,但是因为后来“烤猫”消失,其设计的芯片未能流片。杨作兴不忍明珠暗藏,于是,将可以减少成本与能耗的芯片设计方法“全定制方法学”的实现方式告知了比特大陆詹克团。该方法可在同一工艺节点上把功耗做到极致,而后杨作兴以兼职的工作形式帮助比特大陆度过了“矿业寒冬”。

赶上这段时间正是比特大陆融资高峰,各路媒体评论如潮。细看下来,发现大部分文章和结论要么曲解芯片行业的底层逻辑、要么只关注财务数据等表象和局部,鲜有从技术、产品和行业竞争力的角度的分析。这里把我几天的调研和心得写下来,未必完整,尽量客观,与大家分享。

“2015年年初的那个熊市,很多人都离开这个行业了,但在离开这个行业之前,我有点不甘心,我觉得我的全定制方法学特别适合做比特币芯片。我就去找詹克团,告诉了他我这个全定制设计方法学怎么用。和詹克团介绍完之后,他希望我留下,加入公司,最后是以兼职的工作方式用全定制设计方法学帮他们设计了S7矿机(1385芯片)和S9矿机(1387芯片)这两款芯片。”
杨作兴告诉财经网。

矿机芯片公司的核心竞争力

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任何行业都有其核心竞争力。对于矿机芯片,除了芯片成本,最核心的指标只有一个:功耗比,也就是挖一个比特币需要的电力或每T算力的功耗(W/Ths)。矿机芯片公司都在用尽一切办法降低W/Ths值,以降低矿机的功耗。

全定制方法学是设计集成电路的方法之一,类似方法还有定制法、半定制法以及可编程逻辑器件和逻辑单元阵列设计方法。

降低W/Ths有两条基本路径,一是优化芯片设计,在各个环节降低功耗,这种优化是有限度的。第二个办法:依靠芯片代工厂提升工艺来解决,从28nm提升到16nm,从16nm提升到10nm或7nm都会降低功耗,但芯片成本也会上升。这里的28nm或16nm指的是芯片上连接三极管之间导线连线的宽度(线宽)。线宽越小,功耗越少,性能越好,但线宽的减小最终也受限于物理定律,目前认为0.5nm是物理极限。台积电7nm工艺制程刚刚开始量产,5nm要2019年量产。

“半导体工艺提升一代,带来的好处接近采用全定制设计本身的好处。另外一个原因是设计越来越复杂,规模越来越大,使全定制设计周期长,不利于快速出新产品。因此近20-30年,基本没有人采用定制的方法学设计批量生产的芯片。”
杨作兴向财经网解释道。

矿机芯片公司的核心竞争力就是在芯片设计和代工厂工艺制程两个维度上不断推新,以降低功耗比;一旦停滞不前,很快会被对手赶超。芯片设计提升取决于芯片研发团队实力,工艺提升则取决于代工厂。

从16nm开始采用FINFET后,新旧两代半导体工艺带来的好处大幅度下降大约2倍左右,在工艺带来的好处下降的情况下,需要通过全定制设计方法学来提高产品的性能。杨作兴的主要贡献在于,在当前超大规模情况下,第一个采用全定制方法学,在3-6个月左右的时间里边,设计出的芯片的性能比传统APR(自动布局布线)方法学设计出来的性能好大概一个数量级。在虚拟货币领域,在别人家也开始采用全定制设计方法学的情况下,杨作兴通过设计可以再提升一倍左右的性能。

下面我们看看比特大陆是如何在矿机芯片技术迭代过程中一步步登顶、却又随后神秘落伍的。

2015年6月,当时比特大陆已经有一套1385芯片设计方案,杨作兴使用全定制方法学又设计了一套新的方案,两套方案同时做,最后,比特大陆采用了杨作兴提出的方案用于生产S7矿机。相对于比特大陆S5矿机芯片BM1384,这款芯片的功耗和成本的降低幅度将近50%。

比特大陆历代矿机竞争分析

当时,杨作兴想把全定制方法学用到一个新的芯片,该项目为无源无线摄像头,杨作兴再次找到比特大陆,希望可以拿到融资,也因此,他又继续帮比特大陆设计了S9(1387芯片)矿机。财经网向比特大陆求证,此事,未得到回应。

一、第一代矿机

2015 -2016年的那个“矿业”寒冬,比特大陆依靠功耗和成本优势明显的 S7 矿机和
S9 矿机跃居行业第一,占据了比特币矿机市场 70%以上的市场份额。

2013年8月,比特大陆第一颗BTC芯片BM1380流片,该芯片采用的是TSMC
55nm工艺。2013年10月,芯片测试结果基本符合预期指标。这颗芯片的工艺节点比当时竞争对手烤猫的BE100高了两代,功耗也好了很多,得到了矿工的认可,实现了几个亿的销售额,应该为比特大陆完成了原始积累。

2.恩义断:釜底抽薪

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经过5轮谈判,杨作兴并未拿到比特大陆的融资。2016年6月8号,杨作兴与比特大陆的谈判正式结束。雪中送炭,并不能得到回报,于是,他决定开公司,做矿机芯片,不再为比特大陆提供技术支持。

二、再接再厉

“我把全定制方法学的具体实现留在了比特大陆,他们大概知道我做的东西,但他们不理解其中的缘由,很难在我的基础上继续演进。技术这个东西,不是一成不变的,它在不停的演进。这就是我终止跟他们合作以后,他们再也没有新品的原因。”
杨作兴向财经网表示。

首战告捷后,比特大陆切实尝到了先进工艺的甜头,立刻在TSMC
28nm工艺的基础上开始了第二颗BTC芯片BM1382的开发。

2016年7月份,杨作兴成立了深圳比特微电子科技有限公司,其主要产品是用于比特币挖矿的神马矿机。

比特大陆第二颗芯片BM1382于2014年4月流片、6月回来,该颗芯片与40nm工艺节点的烤猫BE200相比,功耗略有优势:

合作终止以后,作为行业第一的比特大陆,却在BTC产品线上止步不前甚至逆行。

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近两年,比特大陆再没有推出过任何像S7、S9矿机那样具有颠覆性优势的新芯片、新矿机。比特大陆16nm(纳米)BM1X89芯片、12nm
BM1X90芯片、10nm
BM1X93芯片设计也全部以失败告终,其即将采用的7纳米工艺也已被国内外多家厂商使用,并未竞争优势。

从技术角度说,比特大陆这代芯片与烤猫的BE200相比,优势并不明显。但机缘巧合,烤猫团队错误地采用了方案商做矿机的模式,使比特大陆得以继续领先,这颗芯片又为比特大陆贡献了几个亿的销售收入。

除此之外,比特大陆的的莱特币L3、以太坊D3、Zcash
Z9等技术指标也被竞争对手“芯动科技”等对手赶超。而比特大陆重金打造的AI芯片Sophon
BM1682功耗是其竞争对手寒武纪的3倍多,其功耗为10(W/Ths),而寒武纪dadiannao的功耗仅为2.8(W/Ths)。

三、低谷期,对手神秘消失

杨作兴解释称,全定制方法学,对设计人员的要求很高,需要一流设计工程师,经过项目磨炼后,才可以慢慢把握。方法学的优化主要体现在四个方面:CELL的优化,PLACEMENT的优化,时钟优化和门级网表优化。从蚂蚁矿机S9到神马矿机M10,
同样的工艺条件下,性能超越了一倍,就是方法学具体实现的某些部分在不停的超越。

第二颗BTC芯片1382的功耗并不理想,比特大陆在28nm工艺下继续优化。2014年10月,第三颗芯片BM1384流片。BM1384的功耗比BM1382有了大幅度的优化,但与烤猫28nm的BE300相比,已经落后了。

3.狙击战:专利之争

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不久,比特大陆以侵犯专利为由,起诉了比特微,并以起诉书要求供应商停止与深圳比特微合作。2018年4月8日,国家知识产权局专利复审委员宣判比特大陆专利无效。

这种情况下,比特大陆依然订购了大量的BM1384的WAFER,进而投资生产了大批S5矿机。该批S5矿机的生产成本应该耗光了比特大陆之前积累的所有利润。

“如果一项权利要求的技术方案与现有技术相比存在区别技术特征,但该区别技术特征属于本领域公知常识,将该公知常识结合到现有技术中是显而易见的,则该权利要求的技术方案不具备创造性。”这是国家知识产权局专利复审委员在无效宣告请求审查决定(第35537号)一文书中给出的决定要点。

整个2014年比特币都是下行走势,到2014年8月大跌到2000多人民币/BTC,
之后继续下跌,到2015年1月下跌到900多人民币/BTC的历史新低。比特大陆跟随整个行业陷入了低谷。

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然而,这个低谷却戏剧性地成为了比特大陆称霸行业的历史节点,因为就在这个行业低谷期,比特大陆最大的竞争对手

比特大陆申诉的专利叫做串联供电,是矿机芯片厂商经常使用的一个基础技术。这项专利很多年前就被国外的技术人员申请成功。

  • 烤猫,神秘消失了。烤猫的公司 – 深圳比特泉,被解散了。

2013年,俄罗斯的Bitfury公司的工程师瓦西里看到一些关于串联供电的专利文献,发现芯片也可以像LED灯一样串联起来。瓦西里受到启发,第一次把串联供电用到了挖矿芯片的版上。

四、 一支独秀

瓦西里到深圳拜访烤猫,
就把这个思想带入了中国,在“棱镜矿机”上使用了串联供电。“棱镜矿机”是国内第一次把串联供电的技术用到公开销售的产品上。

2015年6月,比特大陆继续采用28nm工艺流片了BM1385芯片。相对于BM1384,这颗芯片的功耗和成本的降低幅度将近50%。这颗芯片与以往芯片最大的不同系采用了一种新的设计方法学,但这个新的设计方法学却非来源于比特大陆初始芯片设计团队。

同年,比特大陆的S5矿机也采用了这项技术,并提交了串联供电专利。后来,杨作兴的神马矿机使用了这一技术,被比特大陆起诉。

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杨作兴聘请了两个律师团队,两次向国家知识产权局请求比特大陆专利无效,并拿出国内外已有的专利证据,最终国家知识产权局专利复审委员在无效宣告请求审查决定(第35537号)一文书中给出裁决,认定比特大陆不符合中华人民共和国专利法第二十二条第三条所示的“创造性”,比特大陆“串联供电思路、虚拟数字币挖矿机和计算机服务器”这一专利被判无效。

相对于晚BM1385三个月面世的阿瓦隆(Avalon)A6来说,芯片BM1385的功耗和成本的优势都很明显,再加上BTC整个行业形势在2015年一直上升,从而导致比特大陆S7矿机的销售情况非常之好,根据网络信息:销量20万台左右、销售额20亿人民币上下、利润率80%左右、市场占有率达到80%。

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依靠S7矿机, 比特大陆在整个虚拟货币矿机行业一时间一支独秀。

专利无效

五、称霸币圈,如日中天

注:中华人民共和国专利法第二十二条规定,
授予专利权的发明和实用新型,应当具备新颖性、创造性和实用性。新颖性,是指该发明或者实用新型不属于现有技术;也没有任何单位或者个人就同样的发明或者实用新型在申请日以前向国务院专利行政部门提出过申请,并记载在申请日以后公布的专利申请文件或者公告的专利文件中。创造性,是指与现有技术相比,该发明具有突出的实质性特点和显著的进步,该实用新型具有实质性特点和进步。实用性,是指该发明或者实用新型能够制造或者使用,并且能够产生积极效果。现有技术,是指申请日以前在国内外为公众所知的技术。

2015年12月,比特大陆采用了TSMC 16nm工艺流片了BM1387,
这颗芯片继续沿用之前提到的来自外部的设计方法学,比BM1385的功耗降低了50%多,进一步拉开了与当时竞争对手阿瓦隆(AVALON)的距离,在行业中遥遥领先。

此前比特币黄金(BTG)创始人、闪电智能CEO廖翔也曾对比特大陆在中国申请asicboost专利做过无效抗争,称该专利在国外已有人申请,同时多名技术人员指责比特大陆为专利流氓。

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为什么已经有国内外多名人员申请过该专利,比特大陆还能继续申请呢?周寒律师曾在百度知道上回复用户,称外国专利如果在中国未申请专利,不受中国专利法保护。

六、扩张中的隐忧

“不止国外,国内其实也有这个专利。因为大概念可以涵盖小概念,申请原始专利的时候,没有说是哪个领域,就是所有领域都可以,所以说在创新领域其实也不能申请这个专利。”
杨作兴对财经网表示。

此后的两年均为BTC行业行情上升年份,
比特大陆依靠BM1387芯片,称霸币圈。

4.战鼓擂:群雄并起

2017年年初到2018年Q1,
比特大陆销售矿机300多万台(其中S9矿机200多万台),销售额300亿人民币左右,毛利润60%左右;比特大陆某些单月的产能达到TSMC
产能的10%以上,成为TSMC仅次于海思的大陆第二大客户。

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