ASIC 칩 설계 비용을 자세히 알아보기 위해 ProgPow 코어 개발 팀에 9가지 질문을 했습니다.

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개요

개요

ProgPow 및 Ethash 알고리즘과 관련이 있는 한 시장에서 채굴기의 하드웨어 설계 및 개발 비용에 대한 다양한 추측이 있을 것이며 일반적으로 권위 있는 진술이 뒤따릅니다. /그녀는 관련 업계에 종사하고 있습니다. 해당 분야에서 폭넓은 경험을 가지고 있습니다. 때때로 이러한 추측은 암호화폐 ASIC 칩의 생산과 관련이 있고 다른 경우에는 집적 회로 설계에 관한 것입니다.

코드에 더 익숙하지만 팬 아웃 및 상승 시간에 대해 잘 모르는 독자의 경우 이 기사가 ProgPow 알고리즘을 심층적으로 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

(오데일리 6월오-데일리 참고: Ethash는 현재 이더리움의 작업증명 기반 채굴 합의 알고리즘이고, ProgPow는 ASIC 채굴기의 장점을 약화시키려는 채굴 알고리즘이다. 논리 게이트가 구동할 수 있는 전문 용어를 가장 많이 입력하십시오. 대부분의 TTL 논리 게이트는 10개의 다른 디지털 게이트 또는 드라이버를 공급할 수 있으므로 일반적인 TTL 논리 게이트에는 10개의 팬아웃 신호가 있습니다. 상승 시간은 펄스 기술 용어입니다. 두 순간 사이의 시간 간격입니다. 전압 상승은 네트워크 변압기의 상승 시간입니다.)

프로그래머는 스크립트 작성에서 iPhone 앱 개발, 임베디드 시스템에서 Windows 운영 체제에 이르기까지 항상 사람들에게 전능함을 제공합니다. 하지만 코드를 작성하고 애플리케이션을 개발할 수 있다고 해서 APP Store의 백엔드에서 권위자가 될 수 있다는 의미(또는 시스템 효율성 향상)를 의미하는 것은 아니며 실시간 멀티태스킹 운영 체제(RTOS)를 개발할 수 있다는 것은 Windows 운영 체제의 비용을 확장하는 데 전문가가 될 수 있다는 의미는 아닙니다. 해당 분야의 전문가를 평가하십시오.

물론 ProgPow 알고리즘의 핵심 개발팀인 IfDefElse는 Windows 디자이너가 "뛰어난 프로그래머"가 아니라고 말하는 것은 아니지만, 사람마다 기술적 배경이 다르기 때문에 이해와 이해에 차이가 생기기 쉽다는 점을 설명해야 합니다. 다양한 분야에 대한 이해 가정 편향, 특히 규모의 경제라는 주제를 논의할 때

마찬가지로 하드웨어 설계자는 전동 칫솔용 칩 설계 또는 네트워킹 장비용 칩 아키텍처(실리콘 설계자) 구축과 같은 다양한 분야에 손을 댈 수도 있습니다. 100,000개의 전기 가정용 칫솔 칩을 생산하는 엔지니어는 100만 개의 칩을 생산하는 네트워크 엔지니어가 생각하는 규모의 경제를 이해하지 못할 수 있으며, 암호화폐 ASIC 칩 설계자는 GPU-ASIC 칩 설계에 대해 거의 알지 못할 수 있습니다. 산업 간의 연결이 많고 일부는 국가 간 격차도 있습니다.

개요에서 마지막으로 언급하고 싶은 점은 프로그래밍과 엔지니어링은 실제로 일종의 기술이라는 것입니다.매일 프로그래밍하고 코드를 작성하지 않으면 곧 뒤쳐지고 권위가 될 수 없습니다. 지역이 매우 어렵습니다. 신속합니다. 그렇기 때문에 신규 암호화폐 ASIC 제조사가 SHA-256 알고리즘을 기반으로 한 채굴 시장에 진입하기 어려운 이유일 것입니다. 6년 동안의 알고리즘.

일부 "하드웨어 브릭"은 암호화폐 생태계를 이길 수 있다고 소프트웨어 엔지니어를 안심시키기 위해 노력하고 있습니다. 우리는 이미 Monero, Bitcoin 및 ZCash와 같은 암호화폐에서 이것을 보았습니다. 하지만 현실은 지금까지 이런 도전이 일어나지 않았다는 것입니다. 생각해보세요. 비트메인이나 이노실리콘이 CPU를 만들려고 한다면 인텔과 AMD를 이길 수 있을까요?

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ASIC 칩 설계 비용 분석

규모의 경제는 비용 측면에서든 경험 측면에서든 항상 널리 퍼져 있습니다. ASIC 칩 설계 비용에 대해 칩 설계자들은 항상 큰 논쟁을 벌이는 것 같습니다.Odaily (WeChat: o-daily) 씨가 업계의 관심을 끌었던 9가지 문제를 모두 살펴보고 분석하게 하십시오.

질문 1: 채굴 알고리즘이 ProgPow인지 ETHash인지, 해시 값은 외부 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 저장 대역폭에 의해 결정됩니다. 사실인가요?

하지만 사실은 그렇지 않습니다. ProgPow의 해시 값은 다음 두 가지 요소에 의해 결정됩니다.

1. 컴퓨팅 코어

2. 메모리 대역폭

이것이 Ethash와 ProgPow 사이에 차이가 있는 이유입니다(아래 그림 1과 그림 2 참조).

그림 1: Nvidia 칩 제품의 채굴 해시율 비교

그림 2: AMD 칩 제품의 채굴 해시율 비교

이 단계에서 ETHash 마이닝은 더 수익성이 있습니다. 이 알고리즘에 대한 메모리 수요가 크게 증가했습니다. 고대역폭 메모리에 대한 수요 증가는 또한 GDDR6(대역폭 포함)과 같은 차세대 고속 메모리 기술의 개발을 촉발했습니다. 속도 768GB/s ) 및 HMB2(대역폭 속도 최대 256GB/s).

고대역폭 메모리에 대한 모든 수요가 "Ethash"에서 오는 것은 아닙니다. 고대역폭 메모리에 대한 핵심 시장 요구 사항에는 주로 GPU, FPGA(Field Programmable Gate Array), AI(Artificial Intelligence), HPC(High Performance Computing) 및 게임이 포함됩니다. 1조 2천억 달러 규모의 인공 지능 시장, 300억 달러 규모의 PC 게임 시장, 350억 달러 규모의 휴대용 게임 콘솔 시장, 290억 달러 규모의 고성능 컴퓨팅 시장과 비교할 때 광산업의 고대역폭 메모리 요구 사항은 정말 "무시할 정도"입니다.

질문 2: ProgPow의 기존 아키텍처 및 알고리즘은 ETHash와 유사하므로 Innosilicon의 다음 ASIC 칩은 ProgPow에 맞게 조정됩니까?

실제로 ProgPow와 ETHash의 유일한 유사점은 글로벌 메모리에서 비순환 그래프(DAG)를 사용한다는 것입니다. 컴퓨팅 관점에서 ETHash는 고정된 "keccak_f1600" 코어와 모듈로 함수만 필요합니다. 반면에 ProgPow는 고대역폭 L1 캐시에 액세스할 수 있는 동시에 16레인 폭의 임의 수학 시퀀스를 실행할 수 있어야 합니다. ProgPow 수학적 시퀀스를 실행할 수 있는 계산 커널을 설계하는 것은 "keccak"과 같은 고정 함수 해시를 구현할 수 있는 커널을 설계하는 것보다 훨씬 어렵습니다.

주목해야 할 또 다른 사항은 ETHash의 해시 값은 메모리 대역폭에만 의존하는 반면 ProgPow 알고리즘은 메모리 대역폭과 임의의 수학적 시퀀스의 핵심 계산에 모두 의존한다는 것입니다. 이것은 이해하는 것이 매우 중요합니다.

작업 증명(PoW)의 본질은 하드웨어 및 에너지 비용을 소비하여 수학적 계산을 증명하는 것입니다.알고리즘으로서 ETHash는 대부분의 하드웨어 비용(컴퓨팅 엔진)을 수학적 증명에 소비하지 않습니다. 반대로 ETHash는 메모리 인터페이스만 캡처하므로 암호화폐 채굴에 ASIC 칩을 사용하여 캡처되지 않은 수학적 계산 부분을 제거할 수 있습니다.

질문 3: GPU는 범용 가속 칩이므로 GPU 설계, 제조 및 테스트 주기는 일반적으로 약 12개월이 소요되며 다양한 컴퓨팅 시나리오를 처리할 수 있도록 많은 하드웨어 시뮬레이션 및 소프트웨어 개발 작업이 필요합니다. 그리고 시나리오.

ProgPoW는 알고리즘의 업데이트된 부분이 다른 컴퓨팅 시나리오를 실행하는 컴퓨팅 하드웨어를 캡처할 수 있기 때문에 전체 하드웨어 비용(가능한 한 많이)을 캡처할 수 있기를 희망합니다. 칩 설계 3-4개월 이상 소요됩니다.

긴 시간 범위로 인해 또 다른 질문이 발생합니다. 부동 소수점 연산이 생략된 이유는 무엇입니까? 이 질문에 대한 대답은 실제로 매우 간단합니다. 부동 소수점 연산은 칩 간에 이식할 수 없으며 서로 다른 칩이 엣지 케이스(코너 케이스)를 처리하는 경향이 있습니다. 병리적 사례라고도 하는 코너 사례는 작동 매개변수가 정상 범위를 벗어나는 문제나 상황을 말하며, 이러한 극단값이 여전히(또는 경계) 매개변수 사양. 가장 큰 차이점 중 하나는 Wikipedia 페이지에서 설명하는 것처럼 무작위 입력을 사용할 때 자연스럽게 발생하는 NaN(Not-a-Number Values ​​)

NaN(Not-a-Number) 입력이 여러 개 있는 경우 페이로드 결과는 NaN 입력 중 하나에서 나와야 하지만 표준에서는 이를 지정하지 않습니다.

즉, 기본적으로 모든 부동 소수점은 "if (is_special(val)) val = 0.0" 검사와 쌍을 이루어야 합니다. 일반적으로 하드웨어에서 수행할 수 있는 부동 소수점 산술을 사용하려면 ASIC 칩을 사용할 수도 있습니다. cryptocurrency 마이닝은 이것으로부터 이익을 얻습니다.

다음으로 해시율(Hashrate)과 "와트당 해시"는 무엇입니까?

해시율은 에너지 비용의 척도이며 모든 사람이 동일한 방식으로 측정하는 한 단위당 에너지 소비는 덜 중요합니다. 채굴자는 채굴에 가능한 한 많은 에너지를 계속 투입할 것입니다. 그러나 측정 단위를 1 ETHash(줄과 같은 더 작은 단위)에서 1 ProgPow-hash(칼로리와 같은 더 큰 단위)로 전환하더라도 운영 비용의 경제성은 실제로 변하지 않습니다. Global Hashrate는 네트워크 공유를 확보하기 위해 모든 사람의 총 경제적 가중치를 평가하며, 모든 사람의 기여도가 공정하고 동일한 단위로 측정되는 한 ProgPow 알고리즘으로 전환하면 일반 채굴자에게 비용이 들지 않습니다.

물론 일부 사람들은 이더리움이 ProgPow 알고리즘을 구현하면 하이엔드 GPU를 갖춘 대규모 채굴장에 채굴자들을 집중시키는 데 도움이 될 수 있으며 채굴장을 자극하여 GPU를 최신 모델로 업그레이드할 것이라고 말할 것입니다. 그러나 ProgPow 알고리즘 개발팀인 ifDefElse는 규모의 경제는 항상 존재하며 이는 현실 세계에서 피할 수 없는 사실임을 다시 한 번 강조할 필요가 있습니다.

질문 4: GPU와 비교하여 ASIC 칩 제조업체는 더 작은 GDDR6 메모리를 사용하여 비용 이점을 얻을 수 있습니다. GDDR6 4GB의 16개 스틱은 메모리 비용 수준을 유지하면서 두 배의 대역폭 이점을 얻을 수 있습니다.

우선 두 배의 대역폭 이점을 가지려면 두 배의 계산이 필요하며 이는 실제로 일종의 선형 스케일링이며 이점이라고 볼 수 없습니다.

둘째, 우리는 아직 GDDR6용 4GB 메모리 칩을 생산할 준비가 되어 있지 않아야 합니다. 세계 3위의 메모리 칩 제조사인 마이크론(미국 마이크론)은 8GB만 생산하고 삼성은 8GB와 16GB를 생산한다. 메모리 칩의 경우 GDDR6 IO 인터페이스 영역이 매우 비싸고 메모리 셀과 같은 포트 물리 계층(PHY)이 프로세스를 통과할 수 없기 때문에 각 세대 인터페이스는 메모리 셀보다 실제 메모리 다이를 더 많이 차지한다는 의미이다.

실제로 메모리 시장을 주도하는 것은 게임 콘솔, GPU 등과 같이 대용량 메모리를 지원하는 경향이 있는 일부 "장주기 구매자"라는 점은 부인할 수 없습니다. 사실 오늘날의 메모리 공급업체는 4GB 메모리를 대량 생산할 유인이 없습니다. 결국 이 메모리 용량에 대한 시장 수요는 크지 않습니다.

질문 5: RTX2090 칩에는 PCIE, NVLINK, L2Cache, 3072 슬라이스 유닛, 64 ROP, 192 TMU(Time Measurement Unit) 등 많은 칩 영역을 차지하고 ProgPow에 쓸모없는 많은 모듈이 있습니다. 방법 이 문제를 보십니까?

RTX2080은 이 문제를 논의하기에 좋은 참고 자료가 아닙니다.몇 가지 새로운 기능으로 인해 Nvidia의 RTX 시리즈 칩의 일부 모듈은 레이 트레이싱 코어와 같은 칩 영역의 대부분을 차지합니다. ProgPow 디자인은 Nvidia 및 AMD 생태계의 스톡 칩 제품과 함께 사용되므로 새로운 Nvidia 및 AMD 칩 제품의 새로운 기능을 사용할 수 없습니다.

더 나은 비유를 원한다면 AMD RX 5xx 시리즈 또는 Nvidia GTX 1xxx 시리즈가 좋은 참고 자료가 될 수 있습니다. 앞서 언급한 바와 같이 GPU에는 부동 소수점 논리, 레벨 2(L2) 캐시, 텍스처 캐시 및 ROP 등과 같이 ProgPow에서 사용하지 않는 몇 가지 기능이 있습니다. 슬라이스 유닛은 벡터 수학이 수행되는 곳이며 ProgPow가 확실히 요구하는 것입니다. 암호화폐 채굴을 위한 ASIC 칩은 또한 "keccak" 기능을 활성화하는 영역을 추가하기를 희망합니다. ProgPow 알고리즘 배후의 팀으로서 우리는 ProgPow ASIC 칩이 동등한 GPU보다 다이 면적이 30% 더 작을 것이라고 추정하지만 최상의 경우에도 최대 20% 적은 전력만 소비합니다. 반대로 GPU의 일부 로직 모듈이 충분히 활용되지 않아 칩 다이 영역이 낭비되지만 전력 소비는 최소화됩니다.

질문 6: 작은 칩이 큰 칩보다 수익성이 더 좋을까요?Compare Logic-Array To ASIC-Chip Cost per Good Die말하자면, 이것은 칩 제조 지식을 대중화하는 것처럼 들립니다. "칩 제조 101" 교육 문서를 작성해야 할 수도 있습니다. 또한 소득계산식은 2006년에 발표된 논문을 참고하시면 됩니다."

"에서 이미 13년 전에 칩 수익과 프로세스 제어가 크게 혁신되었음을 알 수 있습니다.

단일 기능 장치가 있는 칩의 경우 다이 면적이 작은 칩이 다이 면적이 큰 칩보다 수율이 높습니다. 그러나 최신 GPU에서는 그렇지 않습니다. 오늘날의 GPU는 거의 임의로 복구 및 결합할 수 있으며 작은 복제 단위의 결함은 기본적으로 무시할 수 있습니다. 각 압축 가능한 기능 단위가 충분히 작은 한 GPU 칩은 더 큰 기능 블록을 가진 칩만큼 높은(또는 더 높은) 수율을 산출할 수 있습니다.

이 개념을 더 잘 설명하기 위해 간단한 뇌 구멍 실험을 할 수 있습니다.

1. 전체 웨이퍼를 차지하는 대형 칩 "Giant ChipA"가 있다고 가정합니다. 이 "Giant ChipA"는 100,000개의 분리 가능한 하위 어셈블리로 구성되어 있지만 "Giant ChipA"가 정상적으로 작동하도록 하위 어셈블리의 80%에 결함이 없는지 확인해야 하며 임베디드 프로세스 중에 불량 하위 어셈블리가 발생했습니다. -어셈블리는 무시됩니다.

2. 또한 작은 칩 "Tiny ChipB"도 있다고 가정합니다. 이 칩은 하나의 기능 모듈(내장 불가)로 구성되어 있지만 이 작은 칩은 동일한 칩에 100,000개의 하위 구성 요소를 조립할 수 있을 정도로 작습니다. 이 경우 하나의 하위 구성 요소가 손상되는 한 "Tiny ChipB"칩 전체가 불량임을 의미합니다.

3. 20,000개의 결함 하위 어셈블리가 각 웨이퍼에 고르게 분포되면 "Giant ChipA"는 결함 하위 어셈블리의 20%를 제거할 수 있으므로 100%를 얻을 수 있는 반면 "Tiny ChipB"는 결함을 제거할 수 없기 때문에 반품이 80%에 불과할 수 있습니다. 하위 어셈블리.

AMD의 Polaris 20 시리즈 제품과 Nvidia의 GP 104 제품을 보면 수많은 작은 "분리 가능한" 하위 모듈로 구성된 시뮬레이션 렌즈 아래에 이러한 GPU가 배치되어 있는 것을 볼 수 있습니다.

질문 7: ASIC 채굴기 전압은 GPU의 1/2에 불과한 0.4V로 쉽게 줄일 수 있습니다... 이러한 저전압 ASIC 설계는 비트코인 ​​채굴 장비 ASIC 채굴기 제조업체에서 채택했기 때문에 이제 우리는 ProgPow ASIC 채굴기에 이 전략을 적용하지 않을 것이라고 믿을 이유가 없습니다. 이 문제에 대해 말씀해 주시겠습니까?

칩이 계산으로만 구성된 경우 SHA256d 마이닝 알고리즘 계산 ​​전용 ASIC 마이닝 머신과 같은 저전압 설계가 작동할 수 있습니다. ProgPow 데이터 캐싱에도 필요한 SRAM과 같은 다른 구성 요소를 통합하는 것은 매우 어렵고 저전압에서 작동하는 것이 불가능합니다.

질문 8: 동일한 에너지 절약 효과는 LPDDR4x DRAM에서도 실현될 수 있으며 전력 소비는 GDDR6보다 낮습니다.이 문제에 대해 이야기해 보겠습니다.

에너지 소비 문제를 고려할 수 없습니다. LPDDR4x의 대역폭은 GDDR6보다 훨씬 낮고 전자의 각 핀 대역폭은 4.2Gb/s이고 후자는 16Gb/s입니다. LPDDR4x 컴퓨팅 칩은 GDDR6과 동일한 성능을 구현하기 위해 4배 더 많은 메모리 칩과 4배 더 많은 메모리 인터페이스가 필요하므로 실제로 비용이 크게 증가합니다.

고대역 컴퓨팅 칩의 인터페이스는 일반적으로 제한적이라는 점은 주목할 가치가 있습니다. 즉, 칩 모듈 영역이 충분히 커야 하며 주변 영역은 칩에서 인쇄 회로 기판(PCB)으로 신호가 떨어지는 것을 거의 허용하지 않습니다. ).LPDDR4x 설계에는 약 4배의 칩 주변 패드가 동일한 대역폭을 달성할 수 있습니다. 즉, 비용은 메모리 칩뿐만 아니라 칩 면적을 계산하는 비용이므로 총 비용은 사실 낮진 않습니다.. 설상가상으로 모든 칩은 속도 지향적이기 때문에 칩 모듈 면적이 클수록 낭비되는 전력도 그만큼 많아진다는 뜻이다.

따라서 오늘날의 GPU가 LPDDR4x에서 실행될 수 없는 이유를 다시 생각해 봅시다. 우선 LPDDR4x는 대역폭 비용 측면에서 기대만큼 성능이 좋지 않습니다.주어진 대역폭 순서(칩 수의 4배)에 대해 LPDDR4x의 비용이 4배 이상 높기 때문에 상당한 비용 증가 - 9W에서 LPDDR4x 고전력에서 256GB/s 대역폭 비용은 약 150달러이며, 11W 전력에서 GDDR6의 동일한 대역폭 비용은 40달러 미만이므로 LPDDR4x는 광부에게 많은 비용을 절약하지 못합니다. (이는 메모리 용량 비용이 아니라 대역폭 비용에 관한 것입니다).

질문 9: Nvidia와 같은 GPU 제조업체는 GPU를 개발하기 위해 약 8,000명을 고용하고 있으며 이러한 GPU도 매우 복잡하지만 LinZhi와 같은 ASIC 제조업체는 12명만 고용하고 ETHash 마이닝 알고리즘용 GPU만 개발합니다. 이들 업체의 인건비는 100배나 차이가 나기 때문에 ASIC 칩이 GPU 칩보다 비용과 출시 기간 측면에서 유리하다고 할 수 있다.

여기서 주목해야 할 점은 규모의 경제가 중요한 요소라는 것입니다. GPU 산업도 전 세계 다양한 판매 채널에서 상각되고 있는데, 현재 총 시장 규모는 약 4200억 달러로 이 중 AMD는 약 116억 달러, 엔비디아는 약 1545억 달러, 가장 큰 인텔은 약 2,548억 달러입니다. 메모리 시장만 놓고 보면 5000억 달러 규모의 산업에서 PHY(물리적 포트)와 칩의 비용을 상각해야 할 필요성도 있습니다. 이 중 320,671명의 직원을 둔 삼성전자는 약 3259억 달러의 시장 가치를 가지고 있습니다. 미국에서도 가장 활발한 특허출원 2위 마이크론 테크놀로지 직원수 34,100명, 시장가치는 약 601억 달러이지만 20Gbps 고속 GDDR6 메모리를 개발한 최초의 칩 제조사 하이닉스 직원수 187,903명, 시가총액 약 568억 달러를 들여 세계 최초로 1Ynm 16Gb DDR5 DRAM을 개발했습니다. 이에 비해 암호화폐 채굴에 사용되는 ASIC 칩 산업의 총 시장 가치는 1,460억 달러에 불과하며 이 중 730억 달러는 비트코인에 속합니다.

또한 출시 시기와 TAM(Technology Acceptance Model)도 살펴볼 필요가 있는데 여기서는 유명한 S9 마이닝 머신 후속 제품의 개발 시기를 참고로 삼는 것이 좋습니다. 완벽하게 개발된 SHA256d 알고리즘 컴퓨팅 칩을 반복하는 데 3년이 걸리고 계산 난이도가 그다지 높지 않다면 GPU와 같이 ProgPow 알고리즘을 지원하는 ASIC 마이닝 머신이 빠르게 생산에 투입될 수 있다고 보장할 수 있는 것은 무엇일까요? 최근 이더리움 암호화폐 채굴을 위한 ASIC 채굴기의 상황도 분석할 수 있는데, GDDR6 칩 샘플 시험 기간이 1년 정도 됐는데 아직까지 널리 쓰일 수 있는 새로운 버전의 제품은 없다.

IfDefElse, ProgPow Core Dev Team의 최종 생각

ProgPow는 실제로 규모의 경제가 지원되고 가시성이 높으며 큰 경쟁 우위를 얻은 일종의 마이닝 하드웨어를 목표로 하고 있습니다.