Historia y generaciones de ASICs

¿Cómo se pasa de una CPU doméstica a una máquina que consume 3 kW y produce 300 TH/s?

La historia del hardware de minería Bitcoin es la historia de una carrera armamentística tecnológica impulsada por incentivos económicos. Cada salto tecnológico hizo obsoleta a la generación anterior en cuestión de meses. Entender esta evolución es esencial para entender por qué la minería es hoy una industria de capital intensivo y no una actividad accesible con hardware convencional.

Primera etapa: CPU (2009–2010)

Satoshi Nakamoto minó los primeros bloques con la CPU de un ordenador convencional. En los inicios, el hashrate de la red era tan bajo que cualquier PC podía contribuir de forma significativa. El bloque génesis (enero de 2009) fue minado así. La eficiencia no importaba: el coste eléctrico era ínfimo y la competencia, inexistente. Un procesador de 2009 producía quizás 5–10 MH/s (megahashes por segundo).

Segunda etapa: GPU (2010–2012)

En julio de 2010, Laszlo Hanyecz (conocido también por la primera transacción comercial de bitcoin) publicó el primer cliente de minería con GPU. Las tarjetas gráficas tienen cientos de núcleos de procesamiento paralelo diseñados para cálculos repetitivos, lo que las hace mucho más eficientes que las CPU para calcular hashes SHA-256. Una GPU de gama alta de 2010 podía producir entre 200 y 400 MH/s, entre 20 y 80 veces más que una CPU. La minería con CPU quedó obsoleta en pocos meses.

Tercera etapa: FPGA (2011–2012)

Los FPGA (Field-Programmable Gate Arrays) son chips reconfigurables que pueden programarse para ejecutar algoritmos específicos con mayor eficiencia que las GPU. Los primeros módulos FPGA para minería Bitcoin aparecieron en 2011 y ofrecían entre 800 MH/s y 1 GH/s con un consumo energético significativamente menor. Sin embargo, su programación requería conocimientos técnicos avanzados y su ventaja fue efímera: los ASIC estaban en camino.

Cuarta etapa: ASIC de primera generación (2013)

El primer ASIC de minería Bitcoin comercialmente disponible fue el Avalon, diseñado por Canaan Creative y enviado en enero de 2013. Con un proceso de fabricación de 110 nm, producía alrededor de 66 GH/s. Casi simultáneamente, Bitmain lanzó el Antminer S1 con 180 GH/s. Estos primeros ASIC eran ruidosos, difíciles de configurar y tenían problemas de estabilidad, pero su ventaja de eficiencia respecto a las GPU era tan grande que hizo que toda la generación anterior quedara sin sentido económico en semanas. Los mineros con GPU que no actualizaron empezaron a perder dinero.

Quinta etapa: consolidación y mejora (2014–2021)

Los años siguientes vieron una mejora sostenida en el proceso de fabricación (de 110 nm a 28 nm, 16 nm y finalmente 7 nm) y en la arquitectura de los chips. El hito más importante de este período fue el Antminer S9, lanzado en 2016 con un proceso de 16 nm. Con 14 TH/s y una eficiencia de aproximadamente 100 J/TH, el S9 dominó la industria durante más de cuatro años: fue el modelo más instalado de la historia y muchas unidades seguían operando en 2020 y 2021. Su longevidad se explica porque la mejora de eficiencia de las siguientes generaciones fue incremental en comparación con los saltos anteriores.

Sexta etapa: la frontera de los 7 nm y más allá (2020–2025)

El Antminer S19 (2020) estableció un nuevo estándar con 95 TH/s y una eficiencia de unos 34 J/TH. Las variantes posteriores (S19 Pro, S19j Pro, S19 XP) redujeron progresivamente la eficiencia hasta los 21 J/TH en el S19 XP (2022), fabricado en proceso de 5 nm por TSMC.

En 2024, Bitmain lanzó el Antminer S21 con 200 TH/s y 17,5 J/TH, y la variante S21 Hydro con refrigeración líquida alcanzó los 335 TH/s a 16 J/TH. MicroBT, con su línea Whatsminer M60, ofrece prestaciones comparables. La mejora de eficiencia entre el S9 (100 J/TH) y el S21 (17,5 J/TH) es de más de 5 veces en ocho años, pero la curva se está aplanando a medida que nos acercamos a los límites físicos del proceso de fabricación de semiconductores.

Qué implica esta historia para el mercado actual

Cada generación de ASIC que llega al mercado desplaza a la anterior hacia la inviabilidad económica en condiciones de precio bajo. Los equipos de generaciones anteriores solo son rentables cuando el precio del bitcoin es alto o la electricidad es excepcionalmente barata. Para un minero doméstico, esto significa que comprar hardware de segunda mano muy barato puede parecer atractivo pero tiene fecha de caducidad incorporada: la dificultad de la red sube con el hashrate de los nuevos equipos, y los viejos no pueden seguir el ritmo.