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2016年8月，四川甘孜的一个比特币“矿”。
期待在比特币市场分一杯羹的人们涌向“挖矿工厂”，投身于“挖矿”掘金的热潮中。与此同时，比特币“挖矿”惊人的耗电量引人关注。
能源比较服务网站PowerCompare.co.uk的研究显示，2017年，用于“开采”比特币的电量超过29.05太瓦时(1太瓦时为1亿千瓦时)，超过全球159个国家的年均用电量。爱尔兰(人口477万)每年仅消耗25太瓦时的电力。
近日有报道称，云南昆明某小区部分居民一直在“挖矿”比特币，导致小区大面积跳闸，变压器被烧，400多米电缆受损。
挖比特币，为什么这么耗电？
集成电路功耗是根本原因。
“比特币矿机本质上是一台特殊的计算机。”清华大学信息技术研究院副院长曹在接受科技日报记者采访时表示。
这个特殊的计算设备是怎么挖到比特币的？
在比特币的世界里，大约每10分钟记录一个数据块。所有的矿用计算机都试图打包这个数据块，同时完成提交任务。最后，成功生成这个数据块的人可以获得一个比特币奖励。矿机的计算能力越强，“挖矿”速度越快，挖到比特币的概率就越高。
目前，比特币挖矿正从单纯的“矿工”进入“团队挖矿”时代，即通过“矿池”挖矿。如果你的矿机计算能力占整个“矿池”计算能力的五分之一，如果“矿池”一天能挖到五个比特币，那么你就能得到一个比特币。
在争分夺秒的“挖矿”竞争背后，电费是不可忽视的重要成本。有“矿工”算了一笔账：按照矿机每天运行24小时可以挖出0.0018个比特币计算，556天可以挖出1个比特币。他的矿机功率是1350瓦，功率1000瓦的矿机每小时用电约一千瓦。两台矿机每天用电量32.4度，每天电费16.8元。也就是说，挖一个比特币需要9367元。
“从根本上说，这就是集成电路的功耗。”曹告诉科技日报记者，从硬件角度来说，电路本身会消耗电能，而比特币挖矿机对计算能力的要求更高。大规模“挖矿”，矿机集中，增加的耗电量自然大。
吸电“狂人”不仅仅是矿工。
其实除了比特币“挖矿”，听到计算设备耗电惊人的新闻也是很常见的。
比如超级计算机。报道称，天河二号超级计算机每年产生的电力成本接近1亿元，相当于一个中小城市一年的用电量。神威太湖之光超级计算机年功耗约15 MWh，相当于3个清华大学的功耗。耗电量依然惊人。
例如，数据中心。中国数据中心节能技术委员会秘书长卢在接受科技日报记者采访时表示，2016年，中国数据中心总用电量超过1100亿千瓦时，已超过2016年三峡大坝总发电量，较2015年增长11.7%。
“数据中心的电力消耗包括四个部分，包括IT设备、供配电系统、新风制冷系统和其他。”卢告诉科技日报记者，IT设备用电量约占总用电量的50%，新风制冷系统约占35%-40%，供配电系统约占15%-18%。
陆介绍，PUE(Power Usage efficiency)是衡量数据中心能效的重要指标。它是数据中心的总设备能耗除以IT设备的能耗得到的值。目前国内数据中心的平均PUE水平在2以上，也就是说
“在数据中心，大量能源消耗发生在非IT设备上，并且浪费了大量电力。”卢告诉科技日报记者，供配电系统和制冷系统在节能方面有很大潜力。比如新风制冷系统占总能耗的35%-40%。经过优化、调整和节能，能耗可节约10%-20%。全国范围内，可节约电费100亿-200亿元。
突破摩尔定律是关键。
不过，鲁坦言，IT设备的节能是数据中心最根本的。因为IT设备的能耗占主要部分，而供配电系统和新风制冷系统都是为IT设备服务的。
卢给科技日报记者算了一笔账。如果IT设备的功率是1000瓦，那么既要配备1000瓦功率的供配电系统，又要配备1000瓦功率的新风制冷系统。每小时的总功耗为3000瓦时。如果IT设备将能耗降低到500瓦，需要同时配备500瓦的供配电系统和500瓦的新风冷却系统，总功耗为每小时1500瓦时。
这意味着，一旦IT设备能耗下降，整个数据中心的能耗也会大幅下降。
“然而，目前数据中心的节能改造大多集中在供配电系统、制冷系统等非IT设备上，这其实是一个悖论。”卢告诉科技日报记者，数据中心一旦投入使用，IT设备改造将很困难，因为IT设备停机会带来巨大损失。因此，在设计和建设之初，通常会鼓励数据中心采用性能更好、更节能的IT设备。
那么IT设备的能耗是怎么来的呢？卢解释说，数据中心IT设备能耗的“大消费者”是网络存储设备和服务器，其中网络存储的能耗约占60%。以前机械硬盘能耗比较高。现在，越来越多的网络存储技术如SSD被用于数据中心，可以显著降低这方面的能耗。
“无论是比特币‘挖矿’，数据中心，还是超级计算机，其功耗问题本质上都与最底层的集成电路有关。”在曹看来，随着芯片技术的发展，集成电路的单位面积器件越来越多，功能也越来越复杂。与此同时，集成电路的单位面积功耗也越来越高。
曹介绍，另外，从软件的角度来说，它的功耗与算法的设计和软件的效率有关。从系统层面来说，取决于众多IT设备搭建的集群的网络结构和效率。从环境因素来看，还涉及到散热、制冷等系统。
至于如何从根本上让这些计算设备不再消耗那么多电能，从长远来看，恐怕需要量子计算和新型半导体材料来突破摩尔定律，让计算设备更加高效节能。