Máy đào ASIC là gì? Con chip đã thay đổi cách đào Bitcoin

Khi mới tìm hiểu về “đào Bitcoin là gì?”, mình từng nghĩ chỉ cần một chiếc máy tính mạnh là đủ. Nhưng rồi mình phát hiện ra rằng đằng sau đó là cả một cuộc chạy đua công nghệ, những con chip ASIC mới thật sự là kẻ thống trị cuộc chơi.

Máy đào ASIC là gì?

ASIC là viết tắt của Application-Specific Integrated Circuit, nghĩa là mạch tích hợp dành riêng cho một ứng dụng cụ thể. Khác với CPU hay GPU có thể xử lý đa tác vụ, ASIC được thiết kế chỉ để thực hiện một nhiệm vụ duy nhất và thực hiện nó một cách tốt nhất.

Bitcoin sử dụng thuật toán SHA-256 nên khi đào Bitcoin những máy ASIC có tốc độ xử lý cao hơn rất nhiều lần so với CPU hay GPU, đồng thời tiêu tốn ít điện năng hơn nếu tính theo sức mạnh tính toán.

Lịch sử và sự ra đời của máy đào Bitcoin ASIC

Khi Bitcoin mới ra đời vào năm 2009, Satoshi Nakamoto thiết kế hệ thống để ai cũng có thể tham gia đào coin bằng máy tính cá nhân. Thời kỳ đầu, người dùng chỉ cần một chiếc CPU phổ thông là đã có thể giải thuật SHA-256 và nhận phần thưởng cực dễ. Tuy nhiên, chỉ sau vài năm, cạnh tranh ngày càng tăng, độ khó đào liên tục bị điều chỉnh khiến CPU trở nên lỗi thời. Người dùng chuyển sang GPU khi rất mạnh trong việc xử lý tính toán song song.

Sau đó đến khoảng năm 2011–2012, FPGA (mạch lập trình linh hoạt) bắt đầu xuất hiện như một giải pháp tiết kiệm điện và hiệu quả hơn GPU. Nhưng bước ngoặt thực sự xảy ra vào cuối năm 2012 đầu 2013, khi những con chip ASIC đầu tiên được tung ra thị trường và đã đá nhưng con VGA ra khỏi cuộc chơi.

Một dàn máy đào Bitcoin tự chế tại nhà dựa trên mạch EPFA dựa trên bo mạch Acorn.

Mở đầu là những chiếc máy đào ASIC đầu tiên như AvalonMiner và Butterfly Labs có tốc độ và hiệu suất vượt trội so với GPU hay FPGA. Một thời gian sau các công ty như Bitmain, Canaan, và MicroBT dần chiếm lĩnh thị trường, liên tục nâng cấp công suất và đã tạo ra một cuộc đua khốc liệt giữa các thợ đào Bitcoin.

Xem thêm:

Đào Bitcoin là gì? Hướng dẫn đào Bitcoin cho người mới

Cách hoạt động của máy đào ASIC

Nguyên lý hoạt động

Máy đào ASIC hoạt động dựa trên việc thực hiện lặp đi lặp lại các phép tính (hash) để giải thuật toán SHA-256 đã được lập trình sẵn trong mạng lưới Bitcoin. Mỗi lần máy đào ASIC tính toán ra một “hash” hợp lệ, tức là thấp hơn một giá trị mục tiêu do mạng lưới quy định, thợ đào sẽ nhận phần thưởng của khối đó.

Một quá trình hoạt động của ASIC miner tóm tắt đơn giản như sau:

Nhận block header từ mạng Bitcoin (gồm giao dịch, thời gian, nonce, hash khối trước).
Tăng nonce liên tục để thử các tổ hợp khác nhau.
Tính SHA-256 hai lần cho mỗi tổ hợp dữ liệu.
So sánh kết quả hash với độ khó hiện tại của mạng.
Nếu hash nhỏ hơn mục tiêu, block hợp lệ → nhận thưởng.
Nếu không, lặp lại quá trình với nonce mới, hàng tỷ lần mỗi giây.

Khác biệt so với GPU và CPU khi giải thuật SHA-256

Mối liên quan giữa công suất và năng lực tính toán của máy đào ASIC, CPU và GPU.

ASIC được thiết kế chuyên biệt chỉ để băm SHA-256, mang lại tốc độ xử lý cực cao và tiết kiệm năng lượng nhờ tối ưu hóa phần cứng. Trong khi đó, GPU tuy có khả năng xử lý song song tốt hơn CPU nhờ hàng nghìn lõi, nhưng vẫn kém hiệu quả hơn ASIC do phải đảm nhiệm nhiều tác vụ đa dạng. CPU là lựa chọn chậm nhất, vì kiến trúc tính toán logic của nó không phù hợp với các phép tính lặp lại như SHA-256.

Lịch sử thống trị của Bitcoin cho thấy rằng thuật toán SHA-256 tuy gây tốn năng lượng để khai thác nhưng đổi lại nó mang lại sự an toàn tuyệt đối cho mạng. Những cuộc tấn công 51% đảo ngược giao dịch gần như không thể xảy ra vì chi phí cực kỳ lớn lên tới hàng tỷ đô.

Ưu điểm và nhược điểm của ASIC

Ưu điểm:

Hiệu suất cực cao: ASIC được tối ưu hóa phần cứng cho việc đào Bitcoin nên có khả năng tính toán vượt trội hơn so với CPU và GPU.
Tiết kiệm điện: Do tập trung vào một nhiệm vụ duy nhất, ASIC tiêu thụ ít điện năng hơn nếu tính theo số lượng đơn vị tính toán/watt điện.
Ổn định cao: ASIC ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ hoặc xung nhịp.
Chi phí vận hành thấp: Hiệu suất năng lượng tốt, chi phí điện cho các hệ thống ASIC thường thấp hơn so với GPU hoặc CPU khi thực hiện cùng tác vụ.

Nhược điểm:

Không linh hoạt: ASIC chỉ thực hiện được một nhiệm vụ cố định nên gần như dùng việc gì thì sản xuất đặc thù riêng.
Chi phí sản xuất cao: Thiết kế và sản xuất ASIC đòi hỏi đầu tư lớn, chỉ phù hợp với việc đào Bitcoin nói riêng.
Nhanh lỗi thời: ASIC có thể trở nên vô dụng (ví dụ: ASIC đào Bitcoin không thể dùng cho các thuật toán khác như Ethash).
Không thể tái sử dụng: Nếu bị loại bỏ, những máy đào Bitcoin ASIC gần như chỉ có vứt đi.

Các dòng máy đào ASIC phổ biến hiện nay

Bitmain Antminer (S9, S19, S21…)

Khi nhắc đến ASIC đào Bitcoin, Bitmain Antminer chính là cái tên phổ biến nhất trong khoảng 10 năm trở lại đây. Ra mắt năm 2016, Antminer S9 từng là “vua hiệu suất” với chip BM1387, mang lại sức mạnh băm 14 TH/s ở mức tiêu thụ điện chỉ 1.300W. Dù nay đã lỗi thời, S9 vẫn được coi là biểu tượng của thời kỳ ASIC giá rẻ, giúp thợ đào cá nhân dễ dàng tham gia thị trường.

Đến năm 2020, Antminer S19 series (S19 Pro, S19j Pro) gây chấn động với hiệu suất gấp 10 lần thế hệ cũ đạt 110 TH/s, sử dụng chip BM1398 mạnh mẽ.

Hiện tại Antminer S21 (200 TH/s) và S21 Hydro (335 TH/s) tiếp tục trình làng khi được xây dựng trên tiến trình chip 3nm tiết kiệm điện. Tuy nhiên, giá thành cao và nhu cầu điện lớn khiến chúng chỉ phù hợp với các trang trại đào lớn.

Một chiếc máy đào Bitcoin ASIC Bitmain Antminer S21 mới toanh mới khui hộp.

Xem thêm:

Hashrate là gì? Sự khác biệt giữa TH/s, MH/s, PH/s…

MicroBT WhatsMiner

Ra mắt năm 2017 bởi Yang Zuoxing – cựu kỹ sư của Bitmain, dòng máy đào ASIC WhatsMiner M10, M20, đến M30 series được đánh giá có khả năng đào Bitcoin tốt. WhatsMiner M30S++ (112 TH/s) từng là “át chủ bài” cạnh tranh trực tiếp với Antminer S19 Pro, với ưu thế về độ ổn định và tản nhiệt.

Năm 2022, MicroBT tiếp tục cho ra lò WhatsMiner M50 series, sử dụng chip 5nm, đạt 126 TH/s nhưng tiết kiệm điện hơn 20% so với thế hệ trước. Đến 2023, M60 series (M60S, M63) tiếp tục đẩy giới hạn lên 270–300 TH/s, nhắm thẳng vào phân khúc cao cấp mà Bitmain S21 Hydro đang thống trị.

Canaan AvalonMiner

Là công ty ASIC Bitcoin đầu tiên niêm yết trên NASDAQ (2019), Canaan ghi dấu ấn với dòng AvalonMiner 7 series (2018), sử dụng chip A3210 16nm, cho hiệu suất 73 TH/s được coi là mạnh khi đó.

Năm 2023, Canaan ra mắt AvalonMiner A1266 (130 TH/s) và A1366 (150 TH/s) sử dụng chip tiến trình 5nm, cạnh tranh trực tiếp với WhatsMiner M50.

Những dòng máy đào ASIC miner của Canaan có một khả năng rất hay là overclock (hay còn gọi là ép xung) khá linh hoạt.

Tác động của ASIC đến hệ sinh thái Bitcoin

Tập trung hóa sức mạnh đào

Sự ra đời của máy đào ASIC đã “đá đít” các thợ đào cá nhân khi yêu cầu lượng vốn đầu tư lớn và trang trại rộng cùng lượng điện phải rẻ.

Các pool đào lớn như Foundry USA, Antpool, F2Pool kiểm soát phần lớn sức mạnh tính toán của mạng. Dù bạn có phần cứng mạnh tới đâu thì khó có thể đọ được các trại đào quy mô hàng trăm nghìn máy.

Do tập trung sức mạnh tính toán cao nên có thể làm giảm sự phi tập trung hoá, điều Bitcoin luôn hướng tới từ ban đầu.

Cạnh tranh hashrate

Càng nhiều ASIC tham gia, Bitcoin càng tự điều chỉnh độ khó, khiến lợi nhuận từ đào coin giảm dần trừ những ai có thiết bị mạnh nhất. Thợ đào nhỏ buộc phải gia nhập các mining pool để tồn tại nếu không bị muốn đá khỏi cuộc chơi.

ASIC có dùng được cho các coin khác không?

ASIC chỉ hoạt động hiệu quả với những đồng coin sử dụng cùng thuật toán mà nó được thiết kế. Ví dụ, ASIC đào Bitcoin (SHA-256) có thể dùng để đào các fork của Bitcoin như Bitcoin Cash, nhưng không thể chuyển sang đào các coin khác thuật toán được.

Altcoin nào có thuật toán đào ASIC

Nhiều altcoin sử dụng thuật toán tương thích ASIC, chủ yếu là các đồng dựa trên SHA-256 (Bitcoin Cash, Bitcoin SV), Scrypt (Litecoin, Dogecoin), hoặc Ethash (Ethereum Classic trước đây).

ASIC-resistant là gì?

ASIC-resistant là thuật toán được thiết kế để chống lại hiệu quả của ASIC, nhằm đảm bảo tính phi tập trung. Chúng thường yêu cầu bộ nhớ lớn (như Ethash) hoặc thay đổi thuật toán liên tục (như Monero sử dụng RandomX), khiến ASIC khó tối ưu hóa. Mục tiêu là để GPU và CPU vẫn có thể cạnh tranh, giúp người đào nhỏ không bị loại khỏi thị trường.

Có nên đầu tư vào máy đào ASIC không?

ASIC phù hợp với những người có vốn lớn, tiếp cận nguồn điện giá rẻ và có lượng vốn dự phòng đủ để nuôi trại nếu giá Bitcoin xuống thấp hơn chi phí đào.

Lợi nhuận của việc đào Bitcoin phụ thuộc vào ba yếu tố chính: giá Bitcoin trên thị trường, độ khó của mạng lưới và tiền điện – trong đó điện chiếm gần như hết lợi nhuận. Hầu hết các trại đào Bitcoin nđều đặt ở nơi có điện dồi dào như điện hạt nhân hay thuỷ điện.

Tương lai của ASIC trong ngành crypto

ASIC vẫn sẽ giữ vai trò quan trọng trong các mạng blockchain sử dụng cơ chế PoW, đặc biệt là Bitcoin thì chắc chắn rằng PoW sẽ là nòng cốt chính so với các cơ chế tiết kiệm hơn như Proof-of-Stake (PoS).

Các đồng coin đời đầu vẫn sử dụng ASIC để đào nhưng đã update thêm thuật toán ASIC-resistant để hạn chế việc tập trung hoá sức mạnh tại một nơi có thể làm giảm phi tập trung cho đồng coin đó.

Kết luận

Có thể tóm gọn là máy đào ASIC đã công nghiệp hoá việc đào Bitcoin từ cá nhân đã chuyển sang mô hình công ty với các trại đào khổng lồ khắp thế giới. Cá nhân mình cho rằng, ASIC phù hợp với những công ty có vốn cực lớn – trong thế giới crypto luôn biến động, không có công cụ nào là vĩnh cửu – quan trọng là biết cân nhắc giữa rủi ro và cơ hội.