比特幣挖礦成本與PoS公鏈經濟模型對比分析

2025-08-06 00:44:00

比特幣挖礦成本與公鏈經濟模型探討

近期，比特幣價格一度跌破5.4萬美元，觸及部分比特幣礦機的"關機價"。數據顯示，當比特幣價格降至5.4萬美元時，僅有效率超過23W/T的ASIC礦機仍能盈利，只有5種型號的礦機可以勉強維持。這意味着如果價格跌破關機價，一些抗風險能力較弱的小型礦工可能會選擇退出止損。這些礦工退出時往往會拋售比特幣換取現金，同時低價出售礦機，進而引發比特幣價格進一步下跌，形成所謂的"礦工投降"現象。

所謂關機價實際上就是比特幣礦機挖礦的成本價。要理解這個成本價是如何計算的，我們需要先了解比特幣的經濟模型和工作量證明(PoW)機制。

比特幣的總供應量被預先設定爲2100萬個，平均每10分鍾開採一個區塊，並獎勵礦工一定數量的比特幣。最初每個區塊獎勵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84萬時，獎勵降至每個區塊3.125個比特幣。除了區塊獎勵，礦工還能收取打包交易的手續費，每筆交易的手續費一般在0.0001~0.0005比特幣之間。手續費由市場決定，使用比特幣轉帳的用戶越多，礦工就越忙碌，如果設置的手續費過低，交易可能會被礦工忽略。

比特幣網路中的交易會被放入內存池。礦工從內存池中選擇一組交易，嘗試組成新區塊。礦工需要找出一個特定的隨機數，將其與區塊數據結合，生成滿足網路難度目標的哈希值，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，即挖礦成功。難度目標會動態調整，每2016個區塊(約兩周)調整一次，以保持比特幣的平均出塊時間在10分鍾左右。因此，全網算力越大，難度目標就會越高。

算力是比特幣礦機挖礦的能力，即每秒能進行多少次哈希碰撞。目前算力單位通常採用TH/s，即每秒10^12次哈希。全網算力約爲630 EH/s，即每秒6.310^20次哈希。因此，每T算力每天理論上能挖到810^(-7)個比特幣。對礦工而來說，除了礦機購買、礦場運營管理費用外，主要支出就是挖礦的電費。以螞蟻S19 pro礦機爲例，額定算力110 T，額定功耗3250 W，可推算出每T算力每天耗電0.709 kW。不同地區電費差異很大，按0.055美元/千瓦時計算，一個比特幣的成本在5萬美元左右。

需要注意的是，上述前提建立在全網算力爲630 EH/s的情況下。一旦出現"礦工投降"，全網算力就會下降，開採一個比特幣的成本也會隨之降低。同樣，如果比特幣價格漲，礦工有利可圖，全網算力就會上升，開採一個比特幣的成本也會隨之上升。

因此，比特幣的"關機價"實際上是市場調節和礦工博弈的結果，而這一切都建立在比特幣簡潔有效的經濟模型之上。

權益證明(PoS)下的經濟模型

在以比特幣爲代表的PoW公鏈的經濟模型中，礦工是最重要的參與者。但在PoS公鏈(如以太坊和Solana)中，並沒有礦工這個角色。那麼它們的經濟模型又是什麼樣的呢？

首先，PoS機制與PoW機制最大的不同在於，PoS下參與共識出塊的節點有準入機制，通常通過質押(Staking)來實現。在這種機制中，節點需要質押一定數量的平台代幣才能參與網路共識；同時，平台會向這些節點發放平台代幣作爲區塊獎勵，激勵它們爲網路穩定性做貢獻。在PoS下，通過質押參與網路共識的節點一般稱爲驗證者(Validator)。

其次，如果平台代幣是無限增發的(如以太坊和Solana)，還需要考慮平台代幣的通脹問題。平台代幣的增發通常由驗證者區塊獎勵實現，銷毀一般以交易費的形式進行流動性回收，如收回到項目方國庫或在協議內燃燒掉等。增發與回收需要達到平衡，允許短期內出現通脹或通縮，但不能長期通脹或通縮，以維護經濟穩定。

最後，還要考慮平台代幣的功能。不同於比特幣僅能作爲交易手續費，PoS的平台代幣由於存在質押的區塊獎勵，具備生息功能。因此一些平台還會設計委托質押，可以降低市場上平台代幣的流通量，也是維護經濟穩定的一種方式。我們常說的流動性質押，通常就是第三方協議基於委托質押設計的，APR來自於質押的區塊獎勵(和MEV)。

以太坊

以太坊網路初始供應量爲7200萬，其中6000萬於2014年7月和8月的眾籌活動中分配給了購買ETH的人(平均售價約每枚0.3美元)，剩餘1200萬於2015年網路啓動時一半分給了83位早期對協議做出貢獻的人，另一半留給了以太坊基金會。當前以太坊網路的總供應量約爲1.2億。

2022年9月，以太坊由PoW轉爲PoS(The Merge)，啓動了信標鏈。以太坊網路的通脹設計以此爲界，分爲兩個階段：在轉爲PoS前，每年增發約484萬ETH，通脹率約4%；轉爲PoS後，每年增發約301萬ETH，通脹率約2.5%。實際上，自以太坊轉爲POS以來，由於EIP-1559約定每筆交易會燃燒一部分ETH作爲網路的基礎費用，因此大部分時間ETH是通縮的，平均通縮率爲1.4%。

在以太坊網路中，如果一個節點想要成爲信標鏈的驗證者，需要質押32個ETH，超過32個ETH不會增加該驗證者在網路上的權重。信標鏈中每個時段(epoch)有32個時隙(slot)，每個時隙大概12秒，會產生一個區塊。以太坊以時段發放獎勵，其數額是從基礎獎勵計算的，基礎獎勵代表了在每個時段的最佳條件下每個驗證者的平均獎勵，其中區塊的提議者可以拿走1/8的基礎獎勵，其他獎勵會分給投票者(前提是作出與大多數其他驗證者一致的投票)和同步委員會的參與者，獎勵分配與驗證者的有效餘額以及活躍驗證者的總數有關。

由於以太坊質押至少需要32個ETH，不支持將ETH委托給其他驗證者質押，並且提出質押的ETH還有27個小時的解鎖期。這些規則對質押者來說存在一定阻礙，因此，爲了給用戶提供更便於參與的質押環境，市場上出現了流動性質押(Liquid staking token, LST)協議。原理是通過將ETH匯集在一起，以繞過32個ETH的最低要求，不需要每個用戶操作自己的驗證器，質押池會處理相應操作，並且還能給用戶提供相應的質押憑證，以參與其他的DeFi應用，提高資金利用率。

以太坊流動性質押領域的行業領導者Lido推出的stETH，已經佔據了以太坊LST賽道大部分的市場份額。Lido讓普通用戶可以通過其平台質押任意數量的ETH，質押後的ETH變成stETH可隨時換成ETH，解決了原生質押的痛點。當前以太坊網路中，質押的ETH爲3254萬，佔總供應量的27%，其中Lido貢獻了980萬，stETH佔質押ETH的30%。

Solana

Solana網路初始供應量爲5億，其中38%給社區儲備基金，12.5%給團隊成員，12.5%給Solana基金會，剩餘37%給投資者。當前Solana網路的總供應量約爲5.8億，流通4.6億，流通率約80%。剩下20%的SOL鎖定在投資者和團隊手中，最顯著的解鎖將在2025年3月發生，約4500萬枚。

Solana的初始通脹率爲8%，每年遞減率爲-15%，長期通脹率爲1.5%。

Solana網路對於驗證者的最低質押金額沒有要求，但驗證者的投票權力和質押獎勵會按照其質押金額的比例進行分配。Solana網路支持委托質押(delegate staking)，用戶可以通過委托質押的方式，將自身的SOL質押給已存在的驗證者來分享收益。委托質押並不意味着將SOL委托給驗證者，SOL仍然保留在用戶的錢包中，這使其與持有它們一樣安全。目前有1500個驗證節點，APR平均在7%左右。

驗證者執行驗證交易和提議區塊的工作：每當驗證者提交正確且成功的投票(這本身就是一筆交易，驗證者支付交易費用)時，他們就會獲得積分；提議區塊沒有額外的積分，區塊獎勵僅包括區塊中包含的交易費用，並且只有50%的費用作爲區塊獎勵流向驗證者，另外50%將被銷毀。在一個時段中，驗證者會積累這些積分，然後它們可以在時段結束時"兌換"一定比例的SOL獎勵，積分到獎勵的"兌換"是通過權益加權計算，即驗證者佔總積分(所有驗證者的積分之和)的百分比獲得相應的SOL。

Solana網路上的LST現狀與以太坊顯著不同。Solana網路中流通中的SOL的質押比例超過80%，遠高於以太坊的27%。然而，LST僅佔質押供應量的6%(相比之下，以太坊超過40%)。主要原因是Solana網路原生支持委托質押，且DeFi協議生態尚處於早期，Lido及其同類產品在以太坊上試圖解決的問題在Solana上並不存在。Jito是Solana網路LST的龍頭，Jito將用戶的SOL委托給支持MEV(Jito-Solana驗證器客戶端)的驗證者節點變成JitoSOL，其中MEV收益作爲額外收益分配給質押者。因此Jito平台的APR比委托質押更高，目前可以達到7.92%，JitoSOL佔質押SOL的3%。