谷歌TPU上天、SpaceX建轨道机房:太空算力能给芯片业带来多大增量?
11月初,谷歌宣布,自研TPU首次在轨运行AI模型并返回结果。这次试验背后的目标,是把多颗搭载TPU的卫星连接起来,在轨道上组成计算集群。 一天后,马斯克预测,到2028年底,轨道算力的每....
11月初,谷歌对外披露,自家研发的TPU第一次在轨道上跑起AI模型,并且把结果传了回来。这项试验想做成的事,是把多颗装着TPU的卫星连成一片,在太空里搭起计算集群。
仅隔一天,马斯克给出预测:到2028年底,轨道算力每个月新增的部署量有望超过地面。SpaceX此前已经把适配过的英伟达Vera Rubin系统纳入首代计算卫星方案。英伟达这边也亮出了面向轨道数据中心的计算模块,还拉上卫星制造商合作,准备让芯片和软件跟着卫星平台一起交付。
建设计划甚至打起了火箭本身的主意。10月26日,轨道基础设施公司Cowboy Space公布Big Iron方案,设想让火箭上面级飞到轨道后直接改当数据中心,设计上要承载五个英伟达GPU计算机架。运载火箭不光要把计算设备送上天,自己也得成为太空机房的一部分。
从芯片在轨测试,到计算卫星组网计划,云厂商、芯片巨头和航天企业正在同时落子。这场往太空延伸的算力竞赛,究竟能给半导体产业带来多大的增量?
01
巨头开始规划太空机房
泰伯智库10月发布的研究预计,全球太空算力市场会从2025年的约29亿美元涨到2030年的190亿美元。它统计的范围包括单星智能、算力星座和太空数据中心:卫星就地处理数据算一类,多颗卫星组成计算网络算一类,独立的大型轨道计算设施也算一类。这几类业务投入不同、成熟度也不同,报告判断,2030年前主要还是靠单星智能撑着。
SpaceX要建的,是规模更大的轨道计算设施。按已公布的合作安排,其首代Starmind计算卫星将采用经过适配的英伟达Vera Rubin NVL72系统,目标在2027年第四季度发射,2028年形成显著规模。计算架构跟地面系统保持联系,卫星制造和发射则依托SpaceX现有的航天业务打底。
对谷歌这类云厂商来说,轨道设施提供的是另一种扩张可能。国际能源署今年4月预计,全球数据中心年用电量将从2025年的485TWh增至2030年的950TWh,电网接入和能源设备正在拖住更快的扩张。Suncatcher选中的特定太阳同步轨道能拿到近乎持续的日照,新增算力对地面电网、土地和当地建设进度的依赖也就少了。
谷歌给这项探索留的时间相当长。皮查伊10月21日谈到Suncatcher时,拿它跟Waymo早期的自动驾驶研究作比,认为十年至二十年后可能发挥重要作用。马斯克给出的是月度部署规模的预期,皮查伊谈的则是长期研究的价值。对已有芯片、模型和云业务的谷歌来说,眼下的试验是在为未来的基础设施建设留选项。
投资机构Space Capital在10月13日发布的三季度报告里指出,SpaceX已经不再接受2028年末之后的拼车发射预订,行业需要更多运力来源。对太空算力的建设者而言,芯片交货之后,设备能不能按计划入轨还决定着上线时间。发射能力因此也在影响哪些企业有条件组织大规模部署。
10月26日,轨道基础设施公司Cowboy Space发布Big Iron火箭方案:上面级抵达轨道后不再丢弃,而是变成数据中心,设计承载五个公司申请的Stampede星座规模达到两万颗卫星,火箭首飞目标为2028年。
创始人Baiju Bhatt解释,公司原本想建太空数据中心,结果发现手里没有足够的火箭可用,于是决定自己开发。它想把运载器外壳继续拿来当散热结构,让运送设备和承载计算共用一部分硬件。这个方案把发射和机房建设捆在了一起,运营商要考虑的事,已经包括怎么把计算设备成批送上轨道,并让运输设施继续参与运行。
轨道数据中心公司Starcloud的设想是,设施建成后既能出售GPU计算时间,也能提供供电、冷却和连接,芯片让客户自己挑。创始人Philip Johnston今年5月介绍了这两种经营方式。前一种要运营商自己组织计算平台,后一种则把芯片选择权交给租用设施的客户。同样是轨道数据中心,最终决定计算架构的可能是设施运营商,也可能是云厂商,芯片企业要争取的合作对象因此不止一家卫星制造商。
02
芯片上天,竞争延伸到整套平台
谷歌的在轨TPU返回首个AI结果之后,Suncatcher还要接着验证芯片在热应力和辐射下的表现。原型星由谷歌与Planet合作开发,2027年的下一步是测试两颗卫星之间的连接。更远期的设计考虑每星搭载数十颗TPU,通过高带宽激光链路协同工作,把分散在各颗卫星上的芯片组成计算集群。
谷歌特别指出,现有星间通信大多是长距离、较低带宽的设计,而它的AI任务需要短距离、高带宽连接。单颗芯片能跑模型之后,多颗芯片怎样共同完成一项任务还得解决。卫星集群能不能有效协同,直接关系到增加处理器能换来多少实际算力,通信与系统集成也因此成为芯片之外的重要投入。
英伟达的做法是把自家计算平台提供给不同的航天客户。今年3月公布的Space-1 Vera Rubin模块面向轨道数据中心,Jetson Orin、IGX Thor等产品则面向星上推理。客户可以先从处理卫星图像的小型模块起步,再往更大的计算系统扩展,软件工具继续用英伟达的。
这种安排已经进入卫星制造商的产品规划。EnduroSat今年8月宣布与英伟达合作,把计算模块逐步集成到FRAME系列卫星平台中,并支持CUDA、TensorRT等软件。按双方规划,客户买到的将是已经完成集成的轨道AI平台,不必每次从芯片、软件到卫星重新组织开发。Space-1也被列入后续适配路线,随产品可用性逐步推进。
EnduroSat 10月对外透露,自家卫星产线一天能交两颗。客户只管出任务载荷,卫星平台、集成测试以及在轨运营都由 EnduroSat 包下来,靠的是共用模块、软件和生产流程。计算模块一旦被纳入标准平台,就能跟着不同客户的任务反复上天。芯片厂商这边,集成一次可以覆盖后面的多个项目,采购关系也可能随着卫星量产一直走下去。
10月21日,EnduroSat与航天企业Redwire签下合作备忘录,把欧洲轨道数据中心定为双方共同探索的方向。按照规划,EnduroSat的卫星批量制造能力将与Redwire的供电系统、大型项目承包经验对接,目标客户覆盖政府、国防和商业机构。计算模块、卫星平台、供电和项目交付由此被纳入同一套合作框架。
已有卫星上的算力也在向开发者敞开。10月30日,北京太空算力创新中心发布天地一体化太空算力云平台,把卫星上的计算资源与地面算力放在一起管理。开发者能在平台上部署模型,让卫星在轨处理数据,再把结果传回地面。目前该平台覆盖40余颗卫星的算力资源,并与百度智能云百舸平台互通,相关模型和数据集接口均可调用。
清华大学
03
从卫星订单,到更大的算力市场
北京太空算力创新中心CTO刘志飘的看法是,在轨推理已逐步走向商用,大规模预训练要上天,至少还得五至八年。卫星自身任务与地面AI业务对计算规模、通信条件和成本的要求并不一样,这也在左右当下的采购选择。
法国航天局的项目已经拿到搭载AI计算模块的卫星。10月27日,Loft Orbital披露,刚入轨的Altair-1是法国航天局两个项目的首项交付,其中地球观测合同从签署到首星入轨用了不到六个月。该卫星搭载英伟达Orin模块,可直接运行AI模型,为后续任务提供计算能力。
观测任务采集影像后,就地识别火情、船舶或其他目标,再把结果传回地面,原始数据下传的压力能小不少。这类需求不用等轨道GPU租赁价格全面低于地面,就已经有采用星上AI的理由。芯片和计算模块可以先进入这些已有任务,逐步攒下运行记录。
国内制造商同样接到了成批订单。11月5日启动港股招股的国星宇航披露,截至10月28日,公司已有114颗待交付AI卫星订单,合约总值约35亿元。商汤是其中一个明确的采购方,今年7月已订购两颗AI智算卫星,用于星座初期部署和在轨验证。
按照国星宇航的规划,2027年、2028年将各自造出36颗、60颗卫星。运力方面,公司已提前与两家发射服务商签下长期合作,把发射名额先占住;实际交付节奏仍受审批、客户订单和发射排期牵制。募集资金另有用途:物色战略投资与并购标的,方向可能落在星载计算芯片、能源系统这类供应商身上,不过眼下还没有锁定具体对象。卫星产品里计算能力的分量越来越重,制造商自然把目光投向了相关上游环节。
地面客户那边,大型轨道机房要算的是另一笔账——计算成本怎么比。谷歌能源负责人给出最高百倍成本的说法,前提是当下的建设条件;公司还在推进的Suncatcher属于长期研究项目。贝索斯今年5月也提过,能源一般占不到地面数据中心总拥有成本的15%,光把电费压下来,抵不掉发射等新冒出来的开销。
这笔账里还得算上芯片能用多久、怎么更新。Starcloud的说法是,头几代系统没打算靠机器人来修,而是用冗余设计和软件把故障绕过去,让设备在设计寿命内自己跑。对芯片供应商而言,适配和验证得跟整套系统绑在一起做;对运营商而言,设备坏不坏、换不换、利用率高低,都决定投入能不能收回来。先在特定卫星任务上把需求做出来,和大量承接地面AI业务,是两条不同的商业路径。
04
结语
太空算力的需求已经落到卫星、计算模块和平台建设上,巨头们争的还有将来更大规模部署时用谁的架构、选谁的服务。眼下,已有卫星任务帮芯片找到了客户;轨道机房接下来能不能持续扩大采购,得看批量部署后的成本、设备寿命和利用率撑不撑得住长期运营。芯片上太空这件事已经有了实绩,新市场能做多大,还要靠这些建设和经营上的安排一点点兑现。