深入 Bitaxe：开源 ASIC 矿机如何从原理图到 Solo Block
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介绍
如果你在过去一年里曾在比特币圈子里逗留过一段时间，你大概已经见过这样的照片：一块大小约相当于信用卡的微型电路板，上面只有一颗 ASIC 芯片、一个小风扇和一个 OLED 屏幕，实时显示算力。它摆放在某人的桌面上，旁边是显示器，从 USB‑C 电源适配器汲取 18 W 的电力。
这款设备就是 Bitaxe，它是比特币生态系统中最有趣的开源硬件项目之一。
值得关注 Bitaxe 的并不是它的挖矿产出。以 1.2 TH/s 的算力来看，单个 Bitaxe Gamma 602 只占比特币 800+ EH/s 网络算力的极小一部分。让它有意义的是工程实现：一款围绕逆向工程的比特大陆芯片、ESP32‑S3 微控制器构建的完全开源比特币 ASIC 矿机，以及任何人都可以审计、修改和刷写的固件栈。
对于开发者和硬件爱好者来说，这里有很多值得拆解的内容。
Source: …
架构概览
每款 Bitaxe 机型共享相同的核心架构：
| 组件 | 角色 |
|---|---|
| ASIC (BM1370) | 执行 SHA‑256 哈希 |
| ESP32‑S3 MCU | 处理 Wi‑Fi、矿池通信以及基于网页的配置界面（AxeOS） |
| OLED 显示屏 | 显示实时统计：算力、温度、最佳难度份额、运行时间 |
当前型号
| 型号 | ASIC | 算力 | 能效 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| Bitaxe Gamma 602（旗舰） | Bitmain BM1370（与 Antminer S21 Pro 同款芯片） | 1.2 TH/s | 15 J/TH | 单芯片，掌上尺寸 PCB |
| Bitaxe GT 801 | 双 BM1370 | 2.15 TH/s | 18 J/TH | 单板双芯片 |
| Bitaxe Duo 650 | 双 BM1370 | 1.63 TH/s | 15 J/TH | 稍大一些的外形尺寸 |
所有原理图、PCB 布局、Gerber 文件以及物料清单均发布在 bitaxe.org 和 Skot 的 GitHub 仓库。固件 ESP‑Miner 也是完全开源的——板上的每一条铜走线都有文档记录。
固件：AxeOS
AxeOS 是 Bitaxe 真正发挥开发者平台作用的地方。固件运行在 ESP32‑S3 上，并提供一个完整的网页界面，可通过本地网络中的任何浏览器访问。从 AxeOS 你可以配置：
- Stratum 池 URL 与端口
- 比特币钱包地址（Stratum 用户）
- ASIC 频率和核心电压（超频）
- 风扇转速与温度阈值
- 自动调优模式 – 自动频率/电压优化
- OTA 固件更新
自动调优
自动调优功能会逐步调整 ASIC 的频率和电压，监测温度和算力的稳定性，并为你的特定芯片找到最佳运行点。由于 硅彩票（芯片制造过程中的自然差异），两个外观相同的 Bitaxe 设备往往会在略有不同的频率上稳定。自动调优会自动处理这些差异。
完整的 AxeOS 代码库位于 github.com/skot/ESP‑Miner。它使用 ESP‑IDF 框架用 C 语言编写，Pull Request 活跃。如果你想贡献代码，ASIC 驱动层和Stratum V1 实现是最具影响力的两个领域。
实际挖矿时会发生什么
- Boot – AxeOS 连接到您配置的 Wi‑Fi 网络。
- Pool connection – 打开到 Stratum 矿池的 TCP 连接并请求工作。
- Work receipt – 矿池发送区块模板（交易数据、前一区块哈希、目标难度）。
- ASIC processing – ESP32‑S3 通过串行接口将工作交给 BM1370。ASIC 以约 1.2 万亿次尝试每秒（Gamma 602）的速度遍历 nonce 值，为每个 nonce 计算双 SHA‑256 哈希。
- Share submission – 如果得到的哈希低于目标难度，Bitaxe 将其作为有效 share 提交回矿池。
- Pool mining – 任何满足矿池难度的 share 都会按比例计入下一个区块奖励。
- Solo mining – 只有满足全网难度的 share 才算数。截至 2026 年 2 月，该难度已超过 114 万亿。
概率计算很直接：一台 1.2 TH/s 的设备面对 800+ EH/s 的网络，大约有 1‑in‑850,000 的概率在任意一天内解出一个区块。每一次哈希都是独立的 Bernoulli 试验；不存在“逐步逼近”解的过程——每一次哈希同样可能是获胜的那一次。
当不可能发生时
尽管概率极低，Bitaxe 设备已经找到了已确认的比特币区块：
| 日期 | 设备（们） | 网络算力 | 区块号 | 奖励 (BTC) | 约合美元 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2025 年 3月 | 单个 Bitaxe（约 480 GH/s） | — | 887,212 | 3.125 | ≈ $200 k |
| 2025 年 11月 | 六台 Bitaxe Gamma 602（6.6 TH/s） | — | 924,569 | — | > $310 k |
| 2025 年 10月 | NerdQaxe++ 集群（四芯片，6+ TH/s） | — | 920,440 | — | — |
这些发现表明，即使是低算力、开源的矿机也能为比特币的安全作出贡献并获得真实价值。
结束语
Bitaxe 展示了在比特币挖矿硬件上采用社区驱动、完全开源的方法时可以实现的可能性。对开发者而言，它提供了：
- 一个 透明的硬件堆栈（原理图、PCB 文件、物料清单）
- 一个 可扩展的固件平台（AxeOS），支持 OTA 更新和自动调优
- 一个 真实的测试平台，用于实验 ASIC 驱动、Stratum 协议以及低功耗挖矿策略
无论你是想贡献代码、设计定制板卡，还是仅仅想了解比特币 ASIC 矿机的内部工作原理，Bitaxe 都提供了坚实且有文档记录的基础供你构建。
在 Umbrel 上运行
奖励为 3.141 BTC，约合 $347,000。矿工运行的是完全自主的堆栈：自己的硬件、自己的节点、自己的矿池软件。整个过程没有任何第三方参与。
总体来看，自 2024 年 7 月以来，开源挖矿硬件已确认挖出至少 五 个区块，累计奖励超过 $1 百万 的 BTC。发现区块的间隔正在缩短：229 天、179 天、52 天、25 天。现场设备越多，整体算力越高，统计上预期的获胜次数也越多。
协议层：DATUM 与 Stratum V2
Bitaxe 目前使用 Stratum V1 与矿池通信，这一协议自 2012 年起成为行业标准。在 V1 模式下，矿池构建区块模板并发送给矿工。矿工对区块中包含的交易 没有发言权，只负责进行哈希计算。
有两种新协议正在改变这种动态。
DATUM
由 Ocean 开发。
- 矿工使用自己 Bitcoin 节点的 mempool 数据自行构建区块模板。
- 矿工选择要包含的交易，构造 coinbase 交易，并将完成的工作提交给矿池。
- 矿池负责协调和支付，但矿工保留对区块内容的编辑控制权。
Stratum V2
- 以不同的架构追求类似目标。
- 引入矿工与矿池之间的加密通信。
- 降低带宽需求。
- 支持 “作业声明” 模式，矿工可以自行提出区块模板。
对于运行家庭节点的 Bitaxe 用户（通过 Umbrel、Start9 或裸金属部署），这些协议将设备从被动的哈希生成器转变为 比特币共识过程的主动参与者。你不仅仅是在提交哈希——你在决定区块中包含的内容。
注意： 在撰写本文时，这两种协议尚未完全集成到 AxeOS 中，但开发工作正在进行中。Discord 上的 OSMU（Open Source Miners United） 社区是主要的协作平台。
构建或购买
自行构建
- 从 JLCPCB 或 PCBWay 使用已发布的 Gerber 文件下单制作 PCB。
- 在 AliExpress 上的 NBTC 采购 BM1370（约 $15/颗）。
- 从 Digi‑Key 订购其余物料清单（BOM）。
- 自行焊接——BM1370 为 BGA 封装，需要回流焊接；被动元件为 0402 与 0201 尺寸。你需要一个模板、焊膏，以及回流烤箱或热风站并配合稳健的手法。
购买预装机
- Solo Satoshi 在美国组装并测试每一台设备，提供当日发货和 90 天保修。
- Bitaxe Gamma 602：≈ $98
- NerdQaxe++ Rev 6.1（四颗 BM1370 芯片，6+ TH/s）：≈ $382
项目的开源特性意味着你 不受任何供应商限制。如果你从任何卖家购买 Bitaxe，都可以刷入最新的 AxeOS 固件，指向任意矿池，并按自己的需求进行配置。硬件归你所有，固件归你所有，密钥归你所有。
Bitaxe 600 PCB 3‑D 渲染
为什么开发者应该关心
Bitaxe 位于 嵌入式系统、加密协议、网络工程和经济激励设计 的交叉点。它是一个真实的系统，结合了：
- 低层 ASIC 驱动开发（C，ESP‑IDF）
- 网络协议实现（Stratum V1/V2，TCP 套接字）
- 加密散列（SHA‑256 双重散列，nonce 迭代）
- 硬件设计（四层 PCB，BGA 焊接，热管理）
- 分布式系统（矿池协同，区块传播，难度调整）
如果你在寻找一个开源项目，你的贡献能够在每日处理数十亿美元价值的实时生产网络上产生 可触及、可衡量的影响，那么这就是为数不多符合条件的项目之一。
- ESP‑Miner 仓库接受 pull request。
- OSMU Discord 拥有活跃的硬件和固件频道。
- BM1370 寄存器映射 已部分文档化，但仍有缺口——这是当前比特币硬件领域影响最大的逆向工程机会之一。
十八瓦特。单芯片。与地球上最有价值的计算网络的实时连接。
代码是开源的。原理图是公开的。区块不断被发现。
Matt Howard 是 Solo Satoshi 的创始人兼 CEO，这是一家位于德克萨斯州休斯顿的比特币家庭矿机硬件零售商，已向 70+ 个国家出货超过 40 000 台开源矿机。