深挖 ASIC 芯片设计成本，我们问了 ProgPow 核心开发团队九个问题
对于那些更熟悉代码、却不太了解扇出（fan-out）和上升时间（rise-times）的读者来说，本文可能会对他们深入了解 ProgPow 算法有所帮助。
另一方面，加密货币生态系统里其实并没有太多文章介绍硬件知识。当然，加密货币本身就是一个以软件为主导的行业，而且绝大多数硬件工程都是在一些私人公司内部“闭门”研究的。
解析 ASIC 芯片设计成本
问题一：不管挖矿算法是 ProgPow，还是 ETHash，哈希值都是由外部动态随机存取存储器（DRAM）的存储带宽决定的，是这样吗？
事实并非如此。ProgPow 的哈希值是由两个因素决定的： 这就是为什么 Ethash 和 ProgPow 之间存在差异，如下图 1 和图 2所示： 事实上，ProgPow 和 ETHash 之间唯一的相似之处就是在全局内存（global memory）中使用了无环图（DAG）。从计算的角度来看，ETHash 只需要一个固定的“keccak_f1600”内核和一个模数函数（modulo function）。另一方面，ProgPow 需要的则是能够执行 16 通道宽的随机数学序列，同时还要能够访问高带宽一级缓存（L1 cache）。设计一个能够执行 ProgPow 数学序列的计算内核，比设计一个能够实现类似“keccak”这样的固定函数哈希要难得多。 另外需要注意的是，ETHash 的哈希值只取决于内存带宽，而 ProgPow 算法则同时取决于内存带宽和随机数学序列的核心计算——理解这一点非常重要。 ProgPoW 希望能够捕获全部硬件成本（尽可能地做到），由于该算法更新的部分能够捕获运行不同计算场景的计算硬件——直到架构褶皱（architectural wrinkles）——因此对于 ASIC 芯片设计来说，可能需要耗费不止 3-4 个月的时间。 如果有多个非数字数值（NaN）输入，其有效负载结果应该来自其中一个非数字数值输入，但标准却没有具体说明。 接下来，哈希率（Hashrate）和“hash-per-watt”又是什么呢？ 首先，拥有两倍的带宽优势就需要两倍的计算，这其实是一种线性扩容（linear scaling），并不能看做是一种优势。 RTX2080 不是讨论这个问题的好参照物，由于一些新功能，英伟达（Nvidia）的 RTX 系列芯片中有些模块占据了大部分芯片模片区面积，比如光线追踪核心等。ProgPow 设计则是与英伟达和 AMD 生态系统中的存量芯片产品搭配使用的，因此无法使用英伟达和 AMD 新款芯片产品中的新功能。 怎么说好呢，这听上去像是在普及芯片制造知识，或许我们需要写一篇《芯片制造 101》的培训文档。此外，对于收益计算公式可以参考一篇 2006 年发表的文章《Compare Logic-Array To ASIC-Chip Cost per Good Die》，其中你会发现，早在 13 年之前芯片收益和流程控制就已经有很大创新了。 如果你看看 AMD 的 Polaris 20 系列产品和英伟达的 GP 104 产品，会在模拟镜头下发现这些 GPU 中部署了大量微小的“可拆卸”子模块组成。 当芯片仅由计算构成，那么低电压设计才能奏效，比如一个专门针对 SHA256d 挖矿算法计算的 ASIC 矿机。集成其他原件——比如 SRAM，这也是 ProgPow 数据缓存所必需的——的难度极大，也不可能在低电压下工作。 不能仅考虑能耗问题，LPDDR4x 的带宽比 GDDR6 低很多，前者每个引脚带宽是 4.2Gb / s，后者则是 16Gb / s。LPDDR4x 计算芯片上需要四倍的内存芯片和四倍的内存接口才能达到 GDDR6 相同的性能，这样一算，其成本其实是显著增加的。 在此要说的是，规模经济是一个重要因素。GPU 行业也是在全球各种销售渠道中摊销，目前总市场规模大约为 4200 亿美元，其中 AMD 市值约为 116 亿美元，英伟达约为 1545 亿美元，最大的英特尔约为 2548 亿美元。仅就内存市场而言，还需要在这个总规模达到 5000 亿美元的行业里分摊物理端口（PHY）和晶片的成本，其中拥有 320,671 名员工的三星电子市值约为 3259 亿美元，他们也是在美国最活跃的专利申请者；第二名是拥有 34,100 名员工的Micron Technology，其市值约为 601 亿美元，但是第一个开发出 20Gbps 高速 GDDR6 内存的芯片制造商；海力士拥有 187,903 名员工，市值约为 568 亿美元，他们开发了全球首款1Ynm 16Gb DDR5 DRAM。相比之下，用于加密货币挖矿的 ASIC 芯片行业总市值不过 1460 亿美元，其中 730 亿属于比特币。
问题二：由于 ProgPow 现有架构和算法与 ETHash 存在相似之处，Innosilicon 的下一款 ASIC 芯片将会为 ProgPow 量身定制吗？
问题三：由于 GPU 是通用加速芯片，因此设计、制造和测试 GPU 的周期通常需要大约十二个月，而且还需要进行大量硬件模拟和软件开发工作，使其能够覆盖不同的计算方案和场景。
问题四：相比于 GPU，ASIC 芯片生产商可以使用较小的 GDDR6 内存来获得成本优势。在保持内存成本水平的同时，16 个 GDDR6 4GB 的内存条能够实现两倍的带宽优势，是这样吗？
问题五：RTX2090 芯片中有许多模块占用了大量芯片模片区面积，而且对 ProgPow 毫无用处，包括 PCIE、NVLINK、L2Cache、3072 分片单元、64 个 ROP、192 个时间测量单元（TMU）等，如何看待这个问题？
问题六：与大芯片相比，小芯片的收益会更高吗？
问题七：ASIC 矿机电压可以很轻松地降低到 0.4V，只有 GPU 的二分之一……这样低电压的 ASIC 设计已经被比特币挖矿设备 ASIC 矿机制造商所采用，所以现在我们没有理由不相信他们不会把这种策略应用在 ProgPow ASIC 矿机上，能谈谈这个问题吗？
问题八：同样的节能效果也能在 LPDDR4x DRAM 上实现，其功耗比 GDDR6 还低，谈谈这个问题吧。
问题九：像英伟达这样的 GPU 生产商雇佣了大约 8000 人来开发 GPU，这些 GPU 也非常复杂；而像 LinZhi 这样的 ASIC 生产商只雇佣了十几个人，而且只开发用于 ETHash 挖矿算法的 ASIC 矿机。这些公司的劳动力成本相差 100 被，因此可不可以说 ASIC 芯片在成本和上市时间方面比 GPU 芯片更具优势。
ProgPow 核心开发团队 IfDefElse 的最后一点想法
