比特幣的經濟模型與挖礦成本

近期，比特幣價格一度跌破5.4萬美元，觸及部分比特幣礦機的"關機價"。數據顯示，當比特幣價格達到這一水平時，只有效率超過23W/T的ASIC礦機才能盈利，僅有5種型號的礦機能夠維持運營。這意味着如果價格繼續下跌，一些抗風險能力較弱的礦工可能被迫退出市場止損。這種情況下，礦工可能會拋售比特幣套現，並低價出售礦機，進一步推動比特幣價格下跌，這種現象被稱爲"礦工投降"。

所謂"關機價"實際上是指比特幣挖礦的成本價。要理解這一概念，我們需要先了解比特幣的經濟模型和工作量證明(PoW)機制。

比特幣的總供應量被限制在2100萬個，大約每10分鍾產生一個區塊，並獎勵礦工一定數量的比特幣。最初每個區塊獎勵50個比特幣，之後每21萬個區塊（約4年）獎勵減半。最近一次減半發生在2024年4月23日，區塊高度爲84萬，獎勵降至每個區塊3.125個比特幣。除了區塊獎勵，礦工還能獲得交易手續費，通常每筆交易的手續費在0.0001到0.0005比特幣之間。手續費由市場決定，交易量越大，礦工越忙碌，如果用戶設置的手續費過低，交易可能會被忽略。

比特幣網路中的交易首先進入內存池。礦工從中選擇一組交易，試圖組成新的區塊。爲此，礦工需要找到一個特定的隨機數，將其與區塊數據結合，生成滿足網路難度要求的哈希值。這個過程就是"挖礦"。第一個計算出符合條件哈希值的礦工獲得記帳權，即挖礦成功。難度目標每2016個區塊（約兩周）調整一次，以保持平均出塊時間在10分鍾左右。因此，全網算力越高，難度目標就會越大。

算力是比特幣礦機的挖礦能力，通常以TH/s（每秒10^12次哈希）爲單位。目前全網算力約爲630 EH/s，即每秒6.310^20次哈希。理論上，每T算力每天可挖出810^(-7)個比特幣。對礦工而言，主要支出包括礦機購買、礦場運營管理費用和電費。以螞蟻S19 pro礦機爲例，額定算力110 T，功耗3250 W，可推算出每T算力每天耗電0.709 kW。不同地區電費差異很大，按0.055美元/kWh計算，一個比特幣的成本約爲5萬美元。

需要注意的是，上述計算基於全網算力630 EH/s的情況。一旦出現"礦工投降"，全網算力下降，開採一個比特幣的成本也會隨之降低。同樣，如果比特幣價格漲，礦工獲利增加，全網算力就會上升，開採成本也會隨之增加。

因此，比特幣的"關機價"實際上是市場調節和礦工博弈的結果，這一切都建立在比特幣簡潔而有效的經濟模型之上。

PoS公鏈的經濟模型

與以比特幣爲代表的PoW公鏈不同，在以太坊和Solana等PoS公鏈中，沒有礦工這一角色。那麼，這些公鏈的經濟模型是如何設計的呢？

PoS機制與PoW機制的最大區別在於，PoS下參與共識出塊的節點需要通過質押(Staking)來獲得準入資格。節點需要質押一定數量的平台代幣才能參與網路共識，同時平台會向這些節點發放代幣作爲區塊獎勵，激勵它們維護網路穩定。在PoS機制中，通過質押參與網路共識的節點通常被稱爲驗證者(Validator)。

對於無限增發的平台代幣（如以太坊和Solana），還需考慮通脹問題。代幣增發通常通過驗證者區塊獎勵實現，而銷毀則以交易費的形式進行流動性回收，如存入項目方國庫或在協議內燃燒。增發與回收需要達到平衡，允許短期內出現通脹或通縮，但長期應保持穩定以維護經濟平衡。

此外，PoS平台的代幣具有生息功能，因此部分平台還設計了委托質押機制，可以降低市場上代幣的流通量，有助於維護經濟穩定。所謂的流動性質押，通常是指第三方協議基於委托質押設計的產品，其APR來源於質押的區塊獎勵（和MEV）。

以太坊

以太坊網路初始供應量爲7200萬，其中6000萬在2014年7月和8月的眾籌活動中分配給購買者（平均價格約0.3美元/枚），剩餘1200萬在2015年網路啓動時一半分給了83位早期貢獻者，另一半留給了以太坊基金會。目前以太坊網路的總供應量約爲1.2億。

2022年9月，以太坊從PoW轉爲PoS（即The Merge），啓動了信標鏈。以此爲界，以太坊的通脹設計分爲兩個階段：轉爲PoS前，每年增發約484萬ETH，通脹率約4%；轉爲PoS後，每年增發約301萬ETH，通脹率約2.5%。實際上，自轉爲PoS以來，由於EIP-1559規定每筆交易會燃燒一部分ETH作爲基礎費用，因此大部分時間ETH處於通縮狀態，平均通縮率爲1.4%。

在以太坊網路中，節點需質押32個ETH才能成爲信標鏈的驗證者，超過32個ETH不會增加該驗證者在網路上的權重。信標鏈每個時段(epoch)有32個時隙(slot)，每個時隙約12秒，會產生一個區塊。以太坊按時段發放獎勵，數額基於基礎獎勵計算，代表了每個時段最佳條件下每個驗證者的平均獎勵。區塊提議者可獲得1/8的基礎獎勵，其他獎勵分給投票者（前提是做出與大多數驗證者一致的投票）和同步委員會的參與者，獎勵分配與驗證者的有效餘額及活躍驗證者總數相關。

由於以太坊質押至少需要32個ETH，不支持將ETH委托給其他驗證者質押，且提出質押的ETH有27個小時的解鎖期，這些規則對質押者來說存在一定障礙。爲了給用戶提供更便利的質押環境，市場上出現了流動性質押(Liquid staking token, LST)協議。其原理是通過匯集ETH來繞過32個ETH的最低要求，用戶無需操作自己的驗證器，質押池會處理相關操作，並爲用戶提供質押憑證，以參與其他DeFi應用，提高資金利用率。

以太坊流動性質押領域的行業領導者Lido推出的stETH，已佔據該賽道大部分市場份額。Lido允許普通用戶通過其平台質押任意數量的ETH，質押後的ETH變成stETH可隨時換回ETH，解決了原生質押的痛點。目前以太坊網路中，質押的ETH爲3254萬，佔總供應量的27%，其中Lido貢獻了980萬，stETH佔質押ETH的30%。

Solana

Solana網路初始供應量爲5億，其中38%給社區儲備基金，12.5%給團隊成員，12.5%給Solana基金會，剩餘37%給投資者。當前Solana網路的總供應量約爲5.8億，流通4.6億，流通率約80%。剩餘20%的SOL鎖定在投資者和團隊手中，最顯著的解鎖將在2025年3月發生，約4500萬枚。

Solana的初始通脹率爲8%，每年遞減率爲-15%，長期通脹率爲1.5%。

Solana網路對驗證者的最低質押金額沒有要求，但驗證者的投票權力和質押獎勵會按其質押金額的比例分配。Solana網路支持委托質押(delegate staking)，用戶可以將自己的SOL質押給現有驗證者來分享收益。委托質押並不意味着將SOL轉交給驗證者，SOL仍保留在用戶錢包中，安全性與持有相同。目前有1500個驗證節點，平均APR在7%左右。

驗證者負責驗證交易和提議區塊：每當驗證者提交正確且成功的投票（本身就是一筆交易，驗證者需支付交易費用）時，他們就會獲得積分；提議區塊沒有額外積分，區塊獎勵僅包括區塊中的交易費用，其中50%流向驗證者，另50%被銷毀。在一個時段中，驗證者積累這些積分，然後在時段結束時"兌換"一定比例的SOL獎勵，積分到獎勵的"兌換"通過權益加權計算，即驗證者獲得相應於其佔總積分（所有驗證者積分之和）百分比的SOL。

Solana網路上的LST現狀與以太坊有顯著不同。Solana網路中流通SOL的質押比例超過80%，遠高於以太坊的27%。然而，LST僅佔質押供應量的6%（相比之下，以太坊超過40%）。主要原因是Solana網路原生支持委托質押，且DeFi協議生態尚處於早期，Lido及其同類產品在以太坊上試圖解決的問題在Solana上並不存在。Jito是Solana網路LST的領先者，Jito將用戶的SOL委托給支持MEV（Jito-Solana驗證器客戶端）的驗證者節點變成JitoSOL，其中MEV收益作爲額外收益分配給質押者。因此Jito平台的APR比委托質押更高，目前可達7.92%，JitoSOL佔質押SOL的3%。

結語

經濟模型是以長期運行爲目標的區塊鏈最重要的設計。相比於以比特幣爲代表的PoW公鏈簡單而有效的經濟模型，以以太坊、Solana爲代表的PoS公鏈的經濟模型設計通常更爲復雜，需要考慮質押機制、激勵機制、通脹參數、代幣功能等多個方面。

從新公鏈的經濟模型來看，絕大多數都採用了PoS而非PoW共識機制。除了PoS更節能外，它還具有更好的吞吐量和交易確認時間，每秒可處理更多交易，這是區塊鏈走向大規模採用的基礎。

在相同成本下，PoS也更具安全性，受到攻擊後也更容易恢復。因爲驗證者是利益相關者，誠實的驗證者會被獎勵，作惡的驗證者會被懲罰。然而，這也可能導致最大的利益相關者獲得最多回報，造成財富集中的問題。