Le futur du Mining

L’efficience du mining de bitcoin a progressé de 9 % en 2022. En partie grâce à des machines plus efficientes, mais aussi pour partie au refroidissement par immersion.

Le refroidissement par immersion

Cette technique consiste à plonger les machines de mining (appelons-les des antminers) dans un liquide caloporteur. Ce type de liquide a la particularité d’absorber la chaleur et de ne pas conduire l’électricité.

Le but est de refroidir les composants en transférant la chaleur vers le liquide plutôt que vers l’air comme cela s’est toujours fait à l’aide de ventilateurs.

Le graphique suivant réalisé par Braiins montre que les watts consommés par un antminer S19j Pro augmentent à mesure que la température du système s’élève. L’expérience est réalisée à partir d’un hashrate constant :

En clair, la hausse de la température provoque une augmentation de la consommation d’énergie. Ou bien une baisse du hashrate si l’antminer est bridé par un wattage maximal, comme c’est le cas en condition normale. Dans les deux cas, les marges du mineur sont rognées, et significativement.

D’après les tests réalisés par Braiins, la puissance requise est de 2 500 W autour de 20 degrés Celsius, mais de 3 550 W autour de 75 degrés. En supposant le hashrate standard de 104 TH/s pour un S19j Pro, cela représente un changement d’efficacité de 24 W/TH à 20 °C à 34 W/TH à 75 °C.

Soit une différence de 29 % sur la facture d’électricité ! S’assurer que ses ASICs restent à bonne température est donc crucial.

Et le fait est que le refroidissement par immersion est plus efficace grâce à sa densité accrue comparé aux systèmes de refroidissement par l’air. Entre autres avantages.

Concrètement, le Mining à la fraîche

Plus facile à dire qu’à faire. Il faut dans un premier temps dévisser les ventilateurs des machines et connecter des « fan spoofers ». Il s’agit d’un petit appareil qui simule la présence des ventilateurs. Sans quoi les machines ne tournent pas, par sécurité.

Une cuve est évidemment nécessaire pour accueillir les machines et le liquide caloporteur. À cette cuve doit s’ajouter une pompe faisant circuler le liquide vers un échangeur de chaleur. C’est-à-dire de l’eau froide qui vient absorber l’énergie (la chaleur) par simple transfert thermique.

À moins d’avoir de l’eau fraîche à profusion, il est nécessaire d’avoir un système extérieur aéroréfrigérant pour transférer l’énergie thermique de l’eau vers l’air extérieur.

Il « suffit » ensuite de gérer la température en augmentant la vitesse des pompes et/ou en faisant fonctionner davantage les ventilateurs des refroidisseurs extérieurs.

Le refroidissement par immersion offre beaucoup plus de stabilité et fait sens pour les mineurs opérant dans des climats chauds. Sans parler de la réduction drastique du bruit.

De nombreux mineurs tels que Riot et Argo construisent désormais des infrastructures fonctionnant exclusivement avec un refroidissement par immersion :

#Bitcoin mining is a disruptive dance of technology, capital, engineering, and energy. $RIOT and #Texas lead the way with sustainable energy, flexible power grids, and industrial scale immersion-cooled mining operations. pic.twitter.com/iWtNkuaTbW

— Michael Saylor⚡️ (@saylor) October 19, 2021

Si bien que la compagnie pétrolière Shell leur propose ses solutions. Le géant de l’énergie affirme pouvoir réduire jusqu’à 48 % les coûts et les émissions carbone associées au bitcoin. Et ce grâce à « une efficacité de refroidissement élevée, un écoulement optimisé et d’excellentes propriétés thermodynamiques ».

Ce chiffre est raccord avec les observations de Riot. Le mineur texan déclarait fin 2021 que ses tests de refroidissement par immersion laissaient espérer « une augmentation de 25 % du hashrate, avec une efficience globale des ASICs pouvant augmenter de 50 % ».

Overclocking des antminers

Pour résumer brièvement, le refroidissement par immersion offre les avantages suivants :

• Dissipation plus efficace de la chaleur. Les fluides utilisés dans l’immersion, appelés liquides caloporteurs diélectriques, sont beaucoup plus thermoconducteurs que l’air. Ils sont donc plus efficaces pour dissiper la chaleur.
• Augmentation de la durée de vie du matériel. Les petites vibrations liées aux ventilateurs et les fluctuations rapides de température accélèrent la détérioration du matériel. Le refroidissement par immersion réduit considérablement ces deux phénomènes.
• Moins de maintenance. Le liquide d’immersion empêche la poussière et les débris de pénétrer dans le matériel.
• Moins de bruit. Il y aura toutefois encore du bruit à l’extérieur en raison du système de refroidissement de l’eau aéroréfrigérant qui utilise des ventilateurs.
• Amélioration de l’efficience (W/TH).

Et, surtout, l’overclocking devient beaucoup plus sûr (plus de TH/s). La dissipation thermique plus efficace et plus stable permet d’overclocker les antminers.

Il est en effet possible de « débrider » son antminer en installant le logiciel Braiins OS+. L’overclocking signifie injecter plus d’énergie dans les ASICs pour hacher à des fréquences plus élevées. Cela permet donc de produire plus de hash qu’avec les paramètres d’origine.

Par exemple, « un Antminer S9 qui produit généralement 13,5 TH/s avec une consommation de 1200 W pourrait être overclocké pour produire 16 TH/s avec une consommation de 1600 W », déclare Braiins.

Mining et Autotuning

Il est évidemment dangereux de pousser les machines dans leurs derniers retranchements. Le risque est de griller les composants si le refroidissement ne suit pas. L’overclocking est toutefois devenu moins risqué grâce au refroidissement par immersion.

Par ailleurs, les améliorations potentielles du logiciel faisant fonctionner les antiminers ne s’arrêtent pas à l’overclocking. Une amélioration moins connue des performances des ASIC, similaire à l’overclocking, est l’autotuning.

L’overclocking et l’autotuning impliquent tous deux l’ajustement des fréquences de hachage des ASICs. La différence entre l’overclocking et l’autotuning réside dans l’intelligence et la sophistication des ajustements de fréquence de ce dernier.

L’overclocking est un ajustement brutal qui augmente la fréquence de hachage de l’ensemble des centaines de puces de chaque antminer. L’autotuning, en revanche, va gérer la fréquence au cas par cas.

En d’autres termes, le logiciel d’autotuning enverra des fréquences plus élevées aux puces en meilleur état et des fréquences plus basses dans le cas contraire. La raison étant que la performance d’une puce à l’autre peut fortement varier en raison des défauts inhérents à la complexité de fabrication des semi-conducteurs.

Le résultat de l’autotuning est une meilleure efficacité W/TH. Braiins avance que « le même Antminer S9 produisant généralement 13,5 TH/s à 1150 W avec le logiciel standard pourrait produire 15,5 TH/s à 1150 W avec un logiciel d’autotuning ».

Ces gains d’efficience sont loin d’être négligeables. Les mineurs ne peuvent plus ignorer les bénéfices du refroidissement par immersion. Surtout en ces temps de vaches maigres.