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FinFET凭什么应用于新一代ASIC矿机芯片?

导读: 中本聪打造比特币的时候,设计的是使用电脑(包括家用电脑)来挖矿,主要依靠CPU去计算。但是随着比特币等数字货币的价值越来越高,挖矿成为了一个产业,竞争越来越激烈,挖矿难度也不断提升,于是逐渐转移到硬件比拼上来。

中本聪打造比特币的时候,设计的是使用电脑(包括家用电脑)来挖矿,主要依靠CPU去计算。但是随着比特币等数字货币的价值越来越高,挖矿成为了一个产业,竞争越来越激烈,挖矿难度也不断提升,于是逐渐转移到硬件比拼上来。如2018年7月31日,Innosilicon突然宣布其比特币矿机Terminator系列采用三星最先进的半导体工艺FinFET技术,那么,这项技术为什么可以提供最优的矿机服务器低能耗的半导体工艺方案,来确保ASIC矿机的使用寿命?

ASIC矿机是什么?为什么要用ASIC芯片挖矿?

比特币挖矿只是进行SHA256哈希值计算,这种计算功能单一,虽然也能CPU计算,但是从成本、效率上考虑并不划算。所以矿机企业专门设计了用于SHA256(或其他算法)计算的ASIC芯片。

ASIC全称为:Application Specific Integrated Circuit,是一种专门为某种特定用途设计的电子电路(芯片)。而被用来挖矿的芯片,就被叫做矿机ASIC芯片了。

因为被设计为只进行某一挖矿需要的特定算法,所以ASIC芯片的设计可以简单的多,成本也低的多。不过最重要的是,就挖矿算力来说,ASIC可以比同时代的CPU、GPU高出几万倍甚至更多。

例如当前主流的蚂蚁矿机S9,就是一个标准的ASIC矿机,使用了189片ASIC芯片,算力达到了13.5TH/s,而整机的价格只有1万元人民币,功耗仅为1350W。作为对比,当前电脑显卡旗舰GTX1080Ti挖矿的算力基本不会超过60MH/s,60M与13.5T相差了好几十万倍,并且一块GTX1080Ti的价格就是7000元,单卡功耗基本都在300W以上。

因此,如果用GTX1080Ti做比特币矿机,要想达到一台1万元的ASIC矿机蚂蚁S9的算力,投入要上亿元,成本是相当大的。因此,挖比特币(SHA256算法)都用ASIC矿机,而不采用GPU挖矿。

尽管如此,以太坊数字货币却使用了不同的算法,相较于SHA256复杂的多,ASIC这样简单的芯片搞不定,所以以太坊无法用ASIC挖矿,而是使用GPU矿机。基于如今挖矿竞争十分激烈的局势下,随着比特币的流行,挖矿的过程出现较大变化,挖矿活动已逐渐转移到现场可编程门阵列上来,但是通过优化实现哈希速度,使挖矿效率提高是最让人头疼的事情,而FinFET的出现有效的提高了挖矿效率和哈希速度。

FinFET完成流片测试

FinFET全称Fin Field-Effect Transistor,翻译中文名叫鳍式场效应晶体管,是一种新的互补式金氧半导体晶体管。其命名是根据晶体管的形状与鱼鳍的相似性来定义。这种设计可以改善电路控制并减少漏电流,缩短晶体管的闸长,使闸长小于25纳米。据悉,未来预期可以进一步缩小至9纳米,约是人类头发宽度的1万分之1。由于在这种导体技术上的突破,所以未来芯片设计人员预设想能够将超级计算机设计成只有指甲般大小。

FinFET在传统晶体管结构中,控制电流通过的闸门,只能在闸门的一侧控制电路的接通与断开,属于平面的架构。在FinFET的架构中,闸门成类似鱼鳍的叉状3D架构,可于电路的两侧控制电路的接通与断开。这种设计可以大幅改善电路控制并减少漏电流(leakage),也可以大幅缩短晶体管的闸长。

在2011年初,英特尔公司最先推出了商业化的FinFET,闸长控制为22纳米节点,并将此技术应用到Intel Core i7-3770之后的22纳米的处理器中。由于FinFET具有功耗低,面积小的优点, TSMC等主要半导体公司已经开始计划推出自己 的FinFET晶体管,为未来的移动处理器等提供更快,更省电的处理器。FinFET从2012年就已经开始向20纳米节点和14纳米节点推进。直到2015年,三星通过独立研发完成流片,使得14纳米finfet工艺良率极好,力压台积电,要知道连美国本土资助finfet技术研发的骨干半导体企业ibm、格罗方德也必须与其合作,才能提高14纳米以下工艺良率。

FinFET携手ASIC

将FinFE作用在ASIC挖矿,以目前最高效的矿机Terminator2为例,该矿机算力高达17.2Th/s,能耗仅为1430w(+10%)。最新推出的T2-Turbo矿机在算力模式下单筒性能达到24TH/s,在功耗模式下,其墙上功耗实测低至75W/TH,毫无争议地领先市场上其他竞品30%以上。近日推出的零币矿机挖矿效率更是GPU的30倍,最新推出的以太坊矿机A10,挖矿效率高出市场现有的以太矿机好几倍。

采用低功耗FinFET技术能够在任何市场条件下都能给最苛刻的用户提供一流的下一代比特币挖矿ASIC。在全网算力高速增长的今天,FinFE作用于 ASIC上的高能效优势已经表现的很明显了。


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