Os chips de circuito integrado específicos de aplicativos (ASIC) formam a espinha dorsal da indústria de mineração de bitcoin (BTC). As máquinas ASIC são feitas para um único propósito: resolver o algoritmo SHA-256 do Bitcoin o mais rápido possível para coletar as recompensas em blocos. Eles são extremamente eficientes nisso. Uma das máquinas ASIC mais amplamente utilizadas, o Antminer S19, é capaz de realizar 82 trilhões de cálculos por segundo – 820 vezes o número de estrelas na Via Láctea. O mercado de fabricação de ASIC de US$ 30 bilhões é dominado pela Bitmain. As máquinas da empresa chinesa alimentam aproximadamente 80% da taxa de hash do Bitcoin, de acordo com TheMinerMag.
No entanto, a empresa de mineração de bitcoin com sede em Cingapura, Bitdeer (BTDR), pretende agitar as coisas com o lançamento de uma nova arquitetura de chip ASIC. Estes novos chips poderiam trazer um grande salto em eficiência, afirma a empresa, ao mesmo tempo em que melhora a transparência no processo de fabricação de ASIC. “Os dois principais jogadores [Bitmain e MicroBT] são empresas privadas e muito opacas”, disse Jeff LaBerge, chefe de mercados de capitais e iniciativas estratégicas da Bitdeer, em entrevista ao CoinDesk. “Eles realmente não interagem com a mídia ou fornecem qualquer tipo de orientação sobre o que estão fazendo do ponto de vista de P&D, e isso dificulta muito para os compradores finais planejarem”.
“Queremos que nossos clientes saibam em que ponto estamos no nosso processo de fabricação, qual é o nosso roteiro em termos de novos designs de chips, em que ponto estamos nos nossos ciclos de produção”, disse LaBerge.
Shanon Squires, diretor de mineração da empresa de hospedagem de bitcoin Compass Mining, disse ao CoinDesk que uma maior visibilidade na produção de ASIC ajudaria os mineradores a planejarem novos embarques de hardware e tornaria mais fácil prever o crescimento da dificuldade do Bitcoin. “O compromisso da Bitdeer com a transparência é ótimo para a indústria de mineração”, disse ele.
“Enquanto a Canaan divulga seu volume anual de vendas para vários modelos de mineração, a Bitdeer vai além, fornecendo atualizações de volume de entrega mais frequentes”, disse Wolfie Zhao, chefe de pesquisa do TheMinerMag, ao CoinDesk. “Embora ambos sejam jogadores menores no mercado de hardware, seus esforços demonstram boa fé na promoção da transparência. Esperamos que isso encoraje os principais incumbentes do mercado a observar”.
Buscando eficiência
Os chips ASIC têm usado principalmente o mesmo projeto desde 2014. Ao longo da última década, os maiores aumentos na eficiência energética dos ASICs vieram no nível das fundições, à medida que a principal fabricante global de chips TSMC aprimorou seu processo de fabricação. Embora os mineradores também tenham feito alterações no design do chip, tais modificações trouxeram apenas ganhos incrementais.
Mesmo assim, o progresso tem sido tremendo. O primeiro ASIC já feito, o Avalon da Canaan (2013), tinha uma eficiência energética de 6.000 joules por terahash (J/TH). O Antminer S21XP Hydro da Bitmain, a máquina mais eficiente do mercado atualmente, ostenta uma eficiência de 12 J/TH.
A Bitdeer, listada na Nasdaq, quer criar uma arquitetura completamente nova para seus ASICs. “Sentimos que será necessário entrar naquilo que chamamos de faixa de eficiência de um dígito”, disse LaBerge, referindo-se a rigs de mineração com menos de 10 J/TH de eficiência.
Escalar com o projeto tradicional significa usar chips progressivamente mais finos. Mas mais finos significa que os chips têm mais chances de ter defeitos e os rendimentos por lote tendem a cair. “Você também está competindo com a Apple e a Nvidia e algumas das maiores empresas do mundo pelos mesmos materiais”, disse LaBerge. O Diretor de Estratégia da Bitdeer, Haris Basit, está liderando uma equipe de engenheiros para criar um novo framework. Alguns membros dessa equipe trabalharam nos designs encontrados nos primeiros chips ASIC da Bitmain em 2014 – os chips cuja arquitetura se tornou o padrão da indústria. (A Bitmain não respondeu a um pedido de comentário.)
A pesquisa da Bitdeer já teve sucessos. O produto mais recente da empresa, o SEALMINER A3, alcançou uma eficiência energética de 9,7 J/TH durante os testes de desempenho, informou a empresa na segunda-feira. Isso significa que o A3 – que ainda usa o projeto tradicional de ASIC – pode acabar levando a coroa de eficiência do S21XP Hydro.
No entanto, o SEALMINER A4 da empresa, que utilizará a nova arquitetura de chip, deve consumir 5 J/TH. Provavelmente será a máquina ASIC mais eficiente do mercado por uma margem significativa.
Comparando os ASICs da Bitdeer com a mais antiga máquina de mineração de bitcoin e a melhor do mercado atual (CoinDesk) “As pessoas sabem há muito tempo que você pode reciclar [a carga elétrica] em um chip, mas ninguém realmente foi capaz de descobrir como fazer isso de uma forma que permita um alto desempenho… Nós quebramos o código sobre como fazer isso em uma aplicação de alto desempenho”, disse Basit no podcast Coin Stories em dezembro.
“Em vez de usar [a carga] apenas uma vez e descarregá-la, usamos várias vezes, quatro, cinco, seis vezes. Portanto, obtemos uma melhoria de 75-80% na eficiência ao fazer isso”, acrescentou Basit. “Nossos chips SEALMINER A4 usarão essa tecnologia, mas ela também deve ser aplicável mais geralmente em chips digitais, especialmente chips digitais que são altamente ativos, como GPUs e chips de processamento de sinal.”
Fabricação de chips
Fabricar ASICs não é fácil. A equipe de pesquisa da Bitdeer está dividida em duas unidades (uma em Cingapura, outra no Vale do Silício) que trabalham em novos designs de chips. “Para uma máquina tão simples – tudo o que ela faz é resolver o algoritmo SHA-256 – é extremamente complicado de projetar. Temos alguns dos melhores engenheiros do mundo trabalhando nisso”, disse LaBerge. A empresa gasta aproximadamente US$ 6-8 milhões em pesquisa a cada trimestre.
Até agora, a empresa tem lançado novos produtos em um ritmo acelerado. A Bitdeer lançou tanto o SEALMINER A1 quanto o A2 em 2024 e espera que o A3 entre em produção em massa no segundo semestre de 2025. Diz-se que o A4 deve atingir o “tape-out” (a última etapa do seu processo de design) no terceiro trimestre do ano, com um lançamento provável no final de 2025 ou início de 2026.
Quando um novo design de chip é finalizado, a Bitdeer envia os planos para a TSMC. Não apenas a empresa taiwanesa é a maior fabricante de chips do mundo, mas também a mais avançada em termos tecnológicos, o que torna crucial a parceria da Bitdeer com ela.
“Você não pode simplesmente ir para a TSMC e dizer: ‘Ei, eu quero 100 exahash em chips nos próximos três meses’. Há um processo para passar por isso”, disse LaBerge. “Você entra e pede a alocação de chips, e eles a fornecerão com base na prioridade.”
Quando a Bitdeer recebe os planos, a TSMC produz uma máscara, que essencialmente funciona como um modelo para os chips – como o platô em uma impressora. A máscara é enviada para a Bitdeer junto com chips de risco (um pequeno lote de chips que a empresa pode usar para testes) para garantir que o design funcione corretamente. Se a empresa precisar de alterações no design, é nesse momento que elas acontecem. Nesse caso, a TSMC faz correções com base no feedback da Bitdeer e envia uma nova máscara com novos chips de risco. Tudo isso tem um custo significativo. A Bitdeer gastou US$ 14 milhões no tape-out do A2 e US$ 26 milhões no do A3.
Quando a Bitdeer está satisfeita com um design, a TSMC usa a máscara para produzir em massa as wafers. LaBerge comparou as wafers a folhas, cada uma contendo centenas de chips. Tecnicamente, uma máscara pode ser usada para criar um número quase ilimitado de wafers, mas a TSMC tem recursos finitos e só pode produzir um número certo de chips, então as empresas acabam competindo por eles.
Uma das vantagens do design do A4, de acordo com LaBerge, é que ele deverá tornar o processo de alocação de chips da empresa mais fácil. “[Basit] desafiou a equipe a criar uma nova arquitetura que não precisasse passar pelos processos mais recentes da TSMC, mas pudesse voltar algumas gerações, o que nos permitiria usar um nó muito menos procurado”, disse ele. Um nó semicondutor é basicamente uma versão específica da tecnologia de fabricação de chips da empresa; a TSMC está constantemente construindo novos nós na tentativa de refinar seus processos.
Leva aproximadamente três meses para a Bitdeer receber sua máscara e chips de risco depois de enviar seu design inicial para a TSMC. Em seguida, são mais três ou quatro meses para a empresa receber seus chips depois de dar o sinal verde para a produção em massa. Os chips são enviados diretamente para as instalações de fabricação da Bitdeer na Ásia. A partir daí, pode levar de quatro a oito semanas para que as máquinas de mineração sejam totalmente construídas e embaladas.
Mirando o topo
Apesar de todos os custos incorridos durante a produção, parte do capital necessário para fabricar ASICs vem dos clientes da Bitdeer.
Os mineradores interessados em adquirir os ASICs da Bitdeer geralmente pagam um depósito de 25% a 50% do custo total do pedido. O ciclo de produção costuma durar em média seis a sete meses, então não demora muito para a empresa recuperar seu dinheiro e obter lucro.
A construção de ASICs também cria vantagens para as próprias operações de mineração da Bitdeer. Até recentemente, a empresa, fundada em 2021, focava no negócio de hospedagem, ou seja, fornecia instalações para que outros mineradores de bitcoin colocassem suas máquinas. A Bitdeer está lentamente saindo desse modelo e expandindo suas próprias operações de mineração ao lado de seu braço de fabricação de ASICs.
A aquisição de ASICs é tipicamente a parte mais cara de construir uma operação de mineração de bitcoin. Essas máquinas geralmente duram apenas cerca de três ou quatro anos antes que modelos mais novos as tornem obsoletas, então as empresas de mineração de bitcoin estão constantemente procurando adquirir mais.
Não apenas a Bitdeer é capaz de reduzir consideravelmente esses custos produzindo suas próprias máquinas, mas também tem a opção de vender suas máquinas de mineração para outras empresas, dependendo de suas necessidades.
No futuro, a Bitdeer pretende competir com a Bitmain e a MicroBT, e interromper o que LaBerge chamou de duopólio do mercado de ASICs. “Queremos ser o principal jogador do mercado, com certeza”, disse LaBerge. “Acreditamos que temos a equipe e a tecnologia para fazer isso.”
ATUALIZAÇÃO (14 de março de 2025, 15:30 UTC): Adicionado o custo do tape-out do SEALMINER A3.