隨著新的礦工加入比特幣網路，並開始競爭區塊獎勵，比特幣挖礦所需的硬體標準在不斷提高。
GPU 與 FPGA 挖礦
在比特幣市值到達一定規模後不久，比特幣挖礦硬體迎來了第一次重大升級。
在 2010 年 5 月 22 日，一個名叫拉斯洛·漢耶茲（Laszlo Hanyecz）的程式設計師支付了 1 萬個比特幣購買了兩個“棒！約翰（Papa John’s）”披薩。這兩個披薩的價格大約是 25 美元。據加密貨幣資料提供商 Coin Metrics 顯示，比特幣的市場價格在 7 月漲到了 8 美分左右。到 2010 年 10 月，比特幣的價格已經達到了 10 美分。這時，首個利用圖形處理器（GPU）的礦機被開發了出來。
不同於 CPU ，GPU 裝置經過了最佳化，用來執行有限的計算任務。GPU 最初是為遊戲應用建立的，擅長平行計算簡單的數學運算，而非一次只計算一個，從而生成上千個具有時間相關性的畫素點。經過重新程式設計之後，GPU 可以用來完成數學運算，例如，挖礦所需完成的運算。
根據挖礦諮詢公司 Navier CEO 喬什·米特尼克（Josh Metnick）的分析，GPU 挖礦——使用 GPU 裝置來挖比特幣——這一創新將建立比特幣區塊並賺取區塊獎勵的效率平均提升了 6 倍左右。為了實現效率提升，普通 GPU 裝置的成本大約是普通 CPU 裝置的兩倍。
2011 年，這時，現場可程式設計門陣列（FPGA）也被重新改造，用來挖比特幣。GPU 挖礦裝置與之相比，黯然失色。
據米特尼克計算，FPGA 計算比特幣挖礦難題的速度是最高階 GPU 的兩倍。但是，製造 FPGA 裝置的人力成本更高。FPGA 裝置需要從硬體和軟體層面進行配置。也就是說，這類裝置需要經過程式設計來執行自定義程式碼，並透過架構設計來有效地執行程式碼。正是 FPGA 所具備的調整硬體元件的能力，使得這類裝置相比 GPU 能夠更好地最佳化來進行比特幣挖礦。
ASIC 挖礦
比特幣礦機的第三次創新需要耗費最多的專用資源、時間和發展來實現。第三次創新不再是重新調整現有裝置的軟體和硬體引數，而是建立了一個只用於挖比特幣的礦機。在 2013 年，位於中國的計算機硬體製造商嘉楠科技（Canaan Creative）釋出了第一套用於比特幣挖礦的專用積體電路（ASIC）。
與 CPU、GPU 和 FPGA 不同，ASIC 從最初就是為挖比特幣而設計的。也就是說，ASIC 裝置的所有硬體和軟體元件都是預先設計好且經過最佳化的，專門用來完成建立比特幣區塊所必需的計算。ASIC 帶來的效率提升是之前所有通用類裝置都無法媲美的。
雖然嘉楠科技是第一家比特幣 ASIC 生產商，但是位元大陸（Bitmain）和位元微（MicroBT）等其他生產商也開發了硬體更加先進的 ASIC 比特幣礦機。自 2013 年以來，ASIC 挖礦技術最顯著的進步就是晶片尺寸在不斷縮小。自 2013 年以來，ASIC 晶片的尺寸大幅縮小，從 130 奈米降至現在的 7 奈米。
晶片尺寸與挖礦效率息息相關。ASIC 晶片的表面越寬，其通訊通道越大，傳輸其表面資料所需的電力也越多。據米特尼克計算，ASIC 比特幣礦機的速度是 2009 年普通 CPU 速度的 1000 億倍。
伊利諾伊大學電氣與計算機工程副教授拉克什·庫瑪（Rakesh Kumar）認為，自比特幣誕生以來，不斷攀升的幣價是推動比特幣礦機發展的強大動力，因為比特幣挖礦的利潤越來越高。隨著區塊獎勵的提高，挖礦技術創新所帶來的回報也越高，因為這樣可以同時到達降本增效的目的。
比特幣挖礦的未來
自 2015 年來，比特幣 ASIC 礦機晶片尺寸不再像 2013 和 2014 年那樣急劇縮小。更重要的是，自首個比特幣 ASIC 礦機出現以來，還沒有哪種新技術能像 GPU 取代 CPU 或 FPGA 取代 GPU 那樣大幅提升挖礦效率。
“我們正在接近極限。”庫瑪說，“這是全行業面臨的問題，不只是比特幣挖礦，而是整個半導體行業……我們需要一種新型裝置。”
如果沒有一種具有突破性的新型技術，比特幣礦工很快就會像過去十年那樣，停留在硬體和裝置的競爭上。如果比特幣礦機實現商品化，且新舊迭代對於效率的提升微乎其微的話，礦工就會被迫考慮轉移到其他可以獲得競爭優勢的領域。
歷來，比特幣礦機硬體的發展都是為了大幅提升挖礦效率，但是未來留給硬體創新的空間越來越有限了。礦工之間競爭出塊也將推動技術的發展。挖礦技術的下一個重大突破仍是未知數。
