唯物的中國芯片產(chǎn)業(yè)深度觀察

2月4日，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）接受了SpaceX建造“太空數(shù)據(jù)中心”的申請并進(jìn)行公示。隨著SpaceX收購人工智能xAI，馬斯克手里的兩家公司合二為一，即將“真刀真槍”地在太空中生成AI算力。

在閉幕不久的達(dá)沃斯論壇上，馬斯克解釋，太空才是部署AI數(shù)據(jù)中心成本最低的地方。除了馬斯克，亞馬遜創(chuàng)始人貝佐斯旗下的藍(lán)色起源、發(fā)布“捕光者計劃”的谷歌、發(fā)射H100GPU入軌的Starcloud，都已經(jīng)把實戰(zhàn)“安排上了”。

美國人的電力焦慮很容易理解。畢竟一個超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心持續(xù)運行，一年用掉的電量相當(dāng)于一座中小規(guī)模城市，區(qū)域性、季節(jié)性的電力短缺將成為常態(tài)。

位于太陽同步軌道上的數(shù)據(jù)中心，展示了一個4km×4km的展開式太陽能陣列和散熱器/圖源：Starcloud

而電力較為充足的中國，已經(jīng)“先走一步”。去年商業(yè)航天初創(chuàng)公司國星宇航發(fā)射12顆智能計算衛(wèi)星，計劃將“三體計算星座”擴(kuò)展到2030年1000顆衛(wèi)星、2035年2800顆衛(wèi)星的目標(biāo)。

可見，能源問題并不是“數(shù)據(jù)中心上太空”的主要原因。這一場“人算不如天算”的新太空競賽，核心問題在于爭奪下一代信息處理方式的有利空間，以及隨之更改的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)與架構(gòu)定義權(quán)。

也就是說，“天算”的重點不在于“算”，而在于“天”。

排隊“上天”

去年開始，美國公司逐漸公布了“排隊上天”的計劃。

2025年10月，亞馬遜創(chuàng)始人貝佐斯預(yù)測，未來10到20年內(nèi)，AI行業(yè)將在太空建造千兆瓦級的數(shù)據(jù)中心。2025年11月，谷歌宣布了“捕光者計劃”，計劃發(fā)射搭載自家TPU芯片的衛(wèi)星，2027年進(jìn)行發(fā)射演習(xí)。

同期，初創(chuàng)公司Starcloud發(fā)射了一顆重達(dá)60公斤的衛(wèi)星，搭載了英偉達(dá)的H100芯片。目前，這顆衛(wèi)星運行正常，還能調(diào)用谷歌的開源模型Gemma進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。

OpenAI首席執(zhí)行官山姆·奧特曼去年也被曝出籌集資金搞火箭，據(jù)說接觸了火箭制造商Stoke Space。

圖源：Stoke Space

總部位于加州的初創(chuàng)公司Sophia Space要建太空數(shù)據(jù)中心。總部位于休斯頓的Axiom Space于2022年在國際空間站測試過亞馬遜云計算設(shè)備，并計劃將首批軌道數(shù)據(jù)中心節(jié)點送入近地軌道。

在中國，“天算”計劃最早在2019年成型。據(jù)中科天算CEO劉垚圻介紹，在2019年，“把AI送上天”還是個非共識的大膽想法，他們最初用4卡集群進(jìn)行協(xié)同容錯計算實驗，2022年將寒武紀(jì)首款芯片送上天——當(dāng)時算力只有32TOPS。

相比美國公司的“紙面計劃”，中國公司還是先走一步。

2025年5月，之江實驗室和國星宇航在酒泉發(fā)射了首批12顆智能計算衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星都搭載AI芯片和模型，總算力達(dá)到約5POPS。7月，其宣布了代號“梁溪”的新一批12顆衛(wèi)星，總算力提升到20POPS。

國星宇航“星算”計劃首發(fā)星座一軌12星集結(jié)/圖源：國星宇航

國星宇航的“三體計算星座”，名字出自劉慈欣科幻小說《三體》，未來將擴(kuò)展到多達(dá)2800顆衛(wèi)星，打造一個“太空超級計算機(jī)”。

北京市千兆瓦級太空數(shù)據(jù)中心，計劃在700至800公里的晨昏軌道建設(shè)大型數(shù)據(jù)中心，單座功率超1吉瓦。2025年至2035年三階段的建設(shè)路線顯示，第一代試驗星“辰光一號”將于2026年初發(fā)射。

按目前的進(jìn)度，中國的步子比美國的要快。中國的太空數(shù)據(jù)中心戰(zhàn)略已進(jìn)入工程實施階段，形成了國家主導(dǎo)的重大工程與商業(yè)項目并進(jìn)的格局。

雖然馬斯克的星鏈正在太空中運行（以V2 Mini和V1.5為主），但它們當(dāng)不了數(shù)據(jù)中心。舊版星鏈從設(shè)計之初就只是通信節(jié)點，而非計算節(jié)點，讓它們承擔(dān)數(shù)據(jù)中心的任務(wù)，相當(dāng)于讓W(xué)iFi路由器去運行ChatGPT的訓(xùn)練任務(wù)——既沒有那個算力，也扛不住那個功耗。

天算，劃算？

一個1吉瓦數(shù)據(jù)中心，根據(jù)伯恩斯坦數(shù)據(jù)，總成本大概350億美元，一半以上的花銷都在柜機(jī)上，供電設(shè)備和冷卻設(shè)備加起來接近三分之一。雖然用的錢不是最多的，但電力和冷卻成本是決定“木桶”會不會漏水的那個決定性短板。

由于GPU的性能一年一升級，導(dǎo)致由多塊GPU組成的AI數(shù)據(jù)中心也成了電老虎。

比如英偉達(dá)本世代的B200 GPU，單芯片功耗1000瓦。GB200超級芯片功耗1200瓦，GB200 NVL72柜機(jī)功耗達(dá)120千瓦。如果一個數(shù)據(jù)中心部署幾十個這樣的柜機(jī)，電力需求基本相當(dāng)于一座中小城市的全年用電量。

而且，各家企業(yè)為了追求極致性能，一股腦兒地大規(guī)模部署柜機(jī)，導(dǎo)致總耗電量呈指數(shù)級增長，這也是美國多個電網(wǎng)區(qū)域如中大西洋區(qū)域、得克薩斯州未來幾年“缺電”的主要原因之一。

英偉達(dá) DGX B200/圖源：英偉達(dá)

美國的AI巨頭為了獲取足夠的電力，想盡了辦法。有的自建電網(wǎng)，有的呼吁多蓋核電站，有的收購改造老舊電廠……很快，太陽能充足的太空就成了第一個備選能源站。

在太空的近地軌道，沒有大氣層折射、沒有云層遮擋，在晨昏線上也沒有晝夜交替，理論上可以24小時獲取太陽能。有計算數(shù)據(jù)顯示，在地球軌道上，太陽能的利用效率是地面的8到10倍。

不過，前NASA局長丹·戈爾丁駁斥了“一直有免費太陽能”的觀點。

在低地球軌道，衛(wèi)星繞過地球陰影后，每90分鐘里軌道有大約30%的天空會變暗。要想連續(xù)運行，這個系統(tǒng)不僅需要太陽能，也需要電池。

至于馬斯克所說的，SpaceX在太陽同步軌道上繞行晨昏線，99%的時間都能獲得陽光，戈爾丁認(rèn)為也是錯誤的，這一線路也有日食。“實際上，沒有任何近地軌道能全天候陽光照耀。70%—75%的光照更為常見，”他分析道。

戈爾丁計算，如果按馬斯克描述的100千瓦系統(tǒng)需要140千瓦太陽能，才能在陽光充足時運行數(shù)據(jù)中心、在黑暗時段為電池充電，那么太陽能電池板和電池加起來大約重1.5噸，衛(wèi)星的重量會翻一倍。

2026年1月22日，美國企業(yè)家埃隆·馬斯克（左）在瑞士達(dá)沃斯舉辦的世界經(jīng)濟(jì)論壇2026年年會上發(fā)言/新華社記者 連漪 攝

除了供電問題可能不像想象中那么美好，散熱問題也沒那么“理想化”。

數(shù)據(jù)中心的電力消耗會產(chǎn)生巨大熱量。太空背景溫度為3開爾文（約零下270℃），理論上，只要將散熱器背對太陽，就能獲得高效的自然冷卻。

然而，最顯著的困難是散熱系統(tǒng)本身的表面積和重量激增，因為真空沒有對流，熱量只能通過輻射緩慢散發(fā)，這就需要巨大的輻射面積，1吉瓦系統(tǒng)所需的散熱板面積可達(dá)217平方公里，大約為217個上海外灘。

其次是要借助液冷作為熱量搬運的橋梁，將芯片熱量傳導(dǎo)至外部輻射版，需要研發(fā)高成本的航天級熱管理系統(tǒng)。

另外，巨大的散熱面積、防護(hù)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致單顆衛(wèi)星的重量體積遠(yuǎn)超通信衛(wèi)星，發(fā)射成本指數(shù)級上升；同時復(fù)雜系統(tǒng)在極端環(huán)境下故障率更高，壽命更短，維護(hù)和更換成本也就更高。

所以，也不能說“天算”就一定更加劃算。為了利用太空的免費能源和免費冷源，前期和后期都需要支付極其昂貴的“入場費”“設(shè)備費”和“維護(hù)費”。

搶占“天機(jī)”

雖然部署太空數(shù)據(jù)中心有很多現(xiàn)實困難，但“放衛(wèi)星”還是很有必要，畢竟低地軌道的相關(guān)資源不是無窮無盡的，得早點“占座”。

低地球軌道（LEO，通常指200—2000公里高度）的資源有限性，主要體現(xiàn)在物理空間、無線電頻率和空間環(huán)境安全上。

物理軌道容量是有限的。為了避免相撞，衛(wèi)星間需保持安全距離。特別是太陽同步軌道等熱門軌道，“停車位”極其有限。截至2023年底，LEO在軌活躍衛(wèi)星超過8000顆，其中星鏈衛(wèi)星占比超過60%。而且SpaceX還在搶位置，已經(jīng)獲準(zhǔn)部署1.2萬顆，還要申請再部署3萬顆。

而且，數(shù)據(jù)中心都叫“星座”，主要原因就是組團(tuán)的衛(wèi)星特別多。一個千兆瓦級的數(shù)據(jù)中心星座需要成千上萬顆衛(wèi)星，還要和現(xiàn)有通信、遙感衛(wèi)星一起爭搶優(yōu)質(zhì)軌道和頻率的“地盤”。

無線電頻率資源也挺稀缺。衛(wèi)星通信依賴特定頻道，國際分配原則“先到先得”，優(yōu)質(zhì)頻道已經(jīng)被瓜分得差不多了，后來者會面對頻譜擁擠和干擾風(fēng)險。

2025年9月9日10時00分，我國在文昌航天發(fā)射場使用長征七號改運載火箭，成功將遙感四十五號衛(wèi)星發(fā)射升空/新華社記者 楊冠宇 攝

空間有限，安全和可持續(xù)性也是問題。太空垃圾越來越多，據(jù)歐空局統(tǒng)計，LEO中直徑大于10厘米的可追蹤碎片超過3.6萬個，更小的毫米級、厘米級的碎片數(shù)以百萬計，這些碎片可能引發(fā)“凱斯勒綜合征”——指數(shù)級的連鎖碰撞導(dǎo)致軌道區(qū)域徹底“廢掉”。

在競爭白熱化的時代，過去“普惠”的太空公共空間已經(jīng)變成了極具戰(zhàn)略價值和競爭性的“稀缺資產(chǎn)”。星鏈和數(shù)據(jù)中心星座為代表的新一輪大規(guī)模衛(wèi)星部署計劃，正在以“圈地運動”的速度逼近資源天花板。

當(dāng)下的情形有點類似上世紀(jì)“TCP/IP與OSI之爭”，美國政府明確推廣TCP/IP協(xié)議，歐洲電信聯(lián)盟和其他國際組織使用OSI，由于美國企業(yè)眾多，生態(tài)強大，最終還是戰(zhàn)勝了OSI標(biāo)準(zhǔn)。

在“天算”時代，誰能主導(dǎo)太空數(shù)據(jù)中心和衛(wèi)星星座的通信協(xié)議與計算架構(gòu)，誰就可能像TCP/IP一樣，定義廣泛的生態(tài)規(guī)則，并獲得類似的歷史性優(yōu)勢。

首圖為太空計算星座021任務(wù)成功發(fā)射

作者 |榮智慧

編輯 | 向 現(xiàn)

值班主編 | 張來

排版 | 菲菲