Du CPU à l’ASIC : évolution du minage de Bitcoin

Graphique illustrant l'évolution du matériel de minage de Bitcoin (CPU, GPU, FPGA, et différentes générations d'ASIC) et de la difficulté du réseau depuis 2009, montrant une progression exponentielle avec l'apparition de puces ASIC plus performantes (de 130nm à 7nm).

L’évolution du minage de Bitcoin n’a cessé depuis sa création en 2009. D’un simple ordinateur à une machine spécifiquement conçue pour l’activité, le matériel de minage a progressé de manière significative. Notamment grâce à l’amélioration constante des technologies.

Pour comprendre l’histoire du Proof of Work (preuve de travail), il faut comprendre l’évolution de la puissance de calcul.

Le monde des cryptos et du mining est encore flou ?  Découvrez comment on en est arrivé là avec notre article : l’Histoire de la monnaie, du troc à Bitcoin.  Si vous vous demandez s’il vaut mieux miner d’autres cryptomonnaies POW que Bitcoin, cet article est fait pour vous

Graphique illustrant l'évolution du matériel de minage de Bitcoin (CPU, GPU, FPGA, et différentes générations d'ASIC) et de la difficulté du réseau depuis 2009, montrant une progression exponentielle avec l'apparition de puces ASIC plus performantes (de 130nm à 7nm).
Évolution du matériel de minage et de la difficulté du réseau Bitcoin depuis 2009

Les CPU, les prémices du minage de Bitcoin

Au départ, les mineurs utilisaient leur ordinateur pour miner. Mais cela n’a pas duré. En effet, avec l’augmentation de la puissance du réseau (hashrate), les CPU ne sont plus assez puissants pour miner du bitcoin de manière rentable. Miner est profitable lorsque les récompenses du réseau sont supérieures à ses dépenses.

Illustration d'un processeur (CPU) montrant sa face avant et arrière, accompagné d'une anecdote sur le premier CPU, l'Intel 4004, conçu en 1969 et commercialisé en 1971 par Intel, une étape marquante dans l'évolution du minage de Bitcoin et de l'informatique en général.

Les GPU, le début de l’innovation du minage de Bitcoin

Les GPU sont beaucoup plus rapides que les CPU. En effet, les cartes graphiques (GPU) sont des processeurs puissants qui traitent des calculs complexes. Avec la démocratisation du mining et la hausse du prix de Bitcoin, certaines personnes imaginent le potentiel d’une forte puissance de minage.

En octobre 2010, le logiciel de minage de Bitcoin pour GPU est lancé. Il est optimisé et adapté pour être utilisé en open source. Avant cela, en juillet 2010, un mineur nommé ARTfarm investit dans du matériel pro (6 ATIRadeonHD 5770). Il a l’ambition de se développer pour détenir environ 30 % du réseau. Fin 2010, ARTfarm se rapproche de son objectif détenant entre 20 et 30 % du réseau. Il arrête de développer son activité de minage pour se consacrer au code. Il est alors rapidement concurrencé par de nouveaux miners de GPU (logiciel devenu open source). Les rigs de GPU se développent et 6 mois plus tard (juillet 2011) ARTfarm détient 1 % du réseau ! Cet événement démontre l’incroyable évolution du minage de Bitcoin. 

Illustration d'un GPU classique et d'une installation industrielle de GPU dédiés au minage de Bitcoin, soulignant leur évolution depuis leur conception initiale pour les jeux vidéo, jusqu'à leur utilisation dans le mining et l'intelligence artificielle
Évolution du minage de Bitcoin : les GPU, initialement conçus pour les jeux vidéo, sont devenus des outils indispensables au mining grâce à leur capacité de calcul parallèle, marquant une étape clé dans l'histoire du matériel de minage.

Vous vous souvenez des 6 ATIRadeonHD5770 ? Elles ont permis en juillet 2010 de détenir 4 % du réseau pour un taux de hash de 450 MH/s. Elles rapportaient 1700 Bitcoins en 6 jours pour une consommation de 2,07 kWh. Mais un autre moyen de détenir de la puissance de minage allait rapidement faire son apparition et redistribuer les cartes des premiers mineurs de Bitcoin. Découvrez le début du mining via GPU avec l’article du journal du coin https://journalducoin.com/analyses/premiers-mineurs-bitcoin/  

Les FGPA, préambule des ASICs de minage

Apparus en 2011, Les FGPA* sont des circuits intégrés qui peuvent être configurés pour effectuer une tâche spécifique. Ils ont un taux de hachage supérieur aux CPU et à certains GPU. Par ailleurs, les FGPA offrent une plus grande flexibilité de minage. En effet, ils peuvent être reconfigurés pour s’adapter à l’évolution du marché (niveaux de difficulté du réseau) et miner d’autres cryptomonnaies. Les FGPA se sont développés pour le minage de Bitcoin peu après les GPU.

*réseaux de portes programmables par l’utilisateur

Illustration de deux modèles de FPGA (Field-Programmable Gate Array) utilisés dans le minage de Bitcoin : le Stratix IV d'Altera et le Spartan de Xilinx, mettant en avant leur capacité à être reprogrammés pour des calculs spécifiques, avec une anecdote sur leur usage au CERN pour analyser des collisions de particules.
Évolution du minage de Bitcoin : les FPGA, grâce à leur flexibilité et leur puissance de calcul, ont marqué une étape clé entre les GPU et les ASIC, tout en étant utilisés dans d'autres domaines comme la physique des particules.

ASIC, le début de l’industrialisation de l’activité

Tout comme les GPU ont scellé le sort des CPU, la venue d’une nouvelle technologie, “ASIC”, a scellé le sort de ces derniers pour le minage de Bitcoin. Cette technologie a mis au-devant de la scène l’importance du coût de l’énergie. De nos jours, un ASIC consomme en moyenne 3 300 kWh pour une puissance de 200TH/s. Pour se remettre dans le contexte, le réseau Bitcoin a atteint cette puissance seulement 3 ans après son lancement, en juin 2013 ! 

Les ASIC** sont des machines qui sont spécialement conçues pour n’effectuer qu’une seule tâche, tels que miner un algorithme. Pour Bitcoin, il s’agit du SHA-256 avec lequel les ASIC offrent une puissance de calcul optimisée. La technologie ASIC a évolué très rapidement. De nouveaux modèles plus performants, car détenant les dernières innovations du marché (puces de plus en plus petites) ont vu le jour. Cela a eu pour effet de rendre obsolètes les modèles de miners plus anciens et d’initier la course au hashrate. C’est pourquoi il est primordial d’être informé des dernières avancées technologiques afin de rester dans la course.

**circuit intégré spécifique à l’application

Illustration de trois ASIC (Application-Specific Integrated Circuits) : le Litecoin/Dogecoin Miner L9, le KAS Miner K55 et le Bitcoin Miner S21 XP, montrant leur spécialisation pour miner des cryptomonnaies spécifiques, accompagnée d’une anecdote sur la ruée vers les ASIC en 2013.
Évolution du minage de Bitcoin : les ASIC, conçus pour maximiser les performances et l'efficacité énergétique, ont révolutionné le minage en surpassant les GPU et FPGA en termes de puissance de calcul.

L’évolution des ASIC et la loi de Moore 

**Les lois de Moore : ce sont des lois empiriques concernant l’évolution de la puissance de calcul des ordinateurs et la complexité du matériel informatique. La première de ces lois, formulée par le docteur Gordon E. Moore en 1965, prédit que la complexité des semi-conducteurs doublerait chaque année à coût constant. Dix ans plus tard, Moore ajuste sa prédiction : « le nombre de transistors sur une puce de microprocesseur doublera tous les deux ans ». Ce second postulat se révéla particulièrement exact, et popularisa le terme de « loi de Moore ».

L’évolution des ASICs du constructeur Bitmain :

Un ASIC de minage en 2020 est 17 fois plus profitable et 100 fois plus puissant que les séries de 2014.

Un ASIC de 2024 est 30 % plus efficient qu’en 2022, lui-même 30 % plus efficient qu’en 2020 ! Cela est dû à l’évolution de la gravure des puces (on parle en nanomètre) et la gestion de la chaleur.
D’ailleurs, est-il mieux de commencer l’aventure du mining avec un Asic neuf ou d’occasion ? La réponse à ce sujet dans l’article suivant

Tableau comparatif des différents modèles d'Antminer de Bitmain depuis 2014, montrant leur date de sortie, consommation en watts, puissance en TH/s, efficacité énergétique (watts par TH/s), et réduction de la consommation. L'évolution met en évidence une réduction de 97,36 % de la consommation énergétique par TH/s entre l'Antminer S5 et les modèles récents comme l'Antminer S21 XP en 2024.
Évolution du minage de Bitcoin : comparaison des modèles Antminer de Bitmain, illustrant les progrès constants en matière d'efficacité énergétique et de puissance de calcul depuis 2014.

D’après les données d’évolution des ASIC Antminer, la consommation énergétique pour produire 1TH/s de puissance de minage a baissé de 97,36% entre 2014 et 2024.

Conclusion

L’évolution du minage de Bitcoin, depuis ses modestes débuts en 2009 jusqu’à l’ère des ASICs, illustre parfaitement l’impact des avancées technologiques sur cette industrie. De l’utilisation initiale des CPU aux GPU, puis aux FGPA, et enfin aux ASICs, chaque étape a apporté des gains significatifs en termes d’efficacité et de puissance de calcul.

La progression des ASICs est un témoignage vivant de la pertinence de la loi de Moore dans le domaine du hardware. Cette amélioration continue est cruciale pour la concurrence des mineurs.

À mesure que la technologie continue de progresser, il est essentiel pour les acteurs du minage de Bitcoin de rester à la pointe des innovations. Par exemple, de nombreux miners modifient leur asic pour plus de puissance ou une meilleure efficience. Vous vous demandez s’il est pertinent de booster le hashrate d’un asic avec l’overclocking ? Ou au contraire, améliorer son efficience avec le downclocking ?  Cet article est fait pour vous.

Ainsi, les innovations incessantes garantissent que le paysage du minage de Bitcoin continuera d’évoluer, offrant de nouvelles opportunités et défis à ceux qui choisissent de participer à cette révolution.

Pour conclure, la compréhension et l’adaptation aux tendances technologiques resteront les clés du succès dans l’univers du minage de Bitcoin.
Faut-il mieux acheter ou miner du Bitcoin, la réponse à 21millions dans l’article suivant

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