行業觀察/算力上天 擺脫能源約束\馮英倫
過去五篇文章，我們從火箭技術的基本邏輯，談到可回收技術的經濟意義，再到衛星互聯網星座如何改寫全球連接的版圖。這一篇，筆者想把視野拉到一個更前沿的議題──太空算力。
2026年，全球最有資源的商業航天企業，幾乎同步向監管機構提交了在軌道上部署算力中心的申請。這場競賽背後，有着深刻的技術邏輯和商業驅動力，也有尚待克服的嚴峻工程挑戰。
理解為何「算力上天」這個命題突然變得如此緊迫，必須先理解當下地面算力擴張所遭遇的根本瓶頸。人工智能的發展，在過去數年間對算力的需求呈指數式增長。大語言模型的訓練、推理，以及由此衍生出的各種AI應用，正在消耗天文數字般的算力。而算力的另一面是電力——每一個算力節點，背後都是持續不斷的電力消耗。
今天的超大規模算力中心（Hyperscaler Data Center），動輒需要消耗1吉瓦（Gigawatt，即10億瓦）的電力——這個數字，相當於一個幾十萬人口的中型城市的全市用電量。如此龐大的用電需求，早已超出了許多地區現有電網的承載能力。
為新建的超算中心供電，往往需要同步建設大型太陽能農場（Solar Farm）或其他發電設施，而這些龐大的地面設施，又不可避免地面對土地資源的競爭、環境影響評估的漫長程序，以及周邊社區的強烈反對。結果就是，算力需求急速增長，但地面算力中心的實際擴張速度，正受到能源供應和土地資源的雙重制約。那麼，如果我們能夠把算力中心搬到太空，直接在軌道上接收太陽能呢？
中國擁有獨特優勢
上周專欄文章曾提及，地球接收的太陽能，僅為太陽總輻射量的極小一部分——而這還是在經過大氣層吸收和散射之後的數值。在太空軌道上，則完全不同：沒有大氣衰減，沒有雲層遮擋，沒有晝夜交替，可以接近全天候地以接近原始強度接收太陽輻射。
更重要的是，太空中的太陽光譜更完整、更寬廣。地面的太陽能板，所能利用的是經大氣過濾後的有限光譜；而在軌道上，從紫外線到近紅外線的完整太陽光譜均可充分利用。如果採用可調節接收不同光譜的新一代鈣鈦礦（Perovskite）太陽翼，理論上的發電效率，可以比地面的多晶硅太陽能板高出數倍。
對於算力中心而言，這意味着太空中的能源是免費且持續的。建設成本固然高於地面，但一旦建成，便無需支付持續的電費，也不需要與城市電網爭奪容量，更不需要在人口稠密地區強行興建龐大的配套發電設施。隨着可回收火箭持續壓低入軌成本，這筆賬的商業可行性，正在從理論走向現實。
6月8日，就在SpaceX啟動上市路演的前夕，馬斯克在X平台發布了一張設計圖，宣告「AI1」衛星的誕生。AI1是SpaceX的第一代軌道算力衛星，翼展達70米，主要面積由太陽翼和液冷散熱板構成。它在軌道高度約600公里的近地軌道運行，可持續提供約120千瓦的算力電力，峰值達150千瓦，相當於一個機架級的GPU計算集群。AI1通過SpaceX已成熟運營的Starlink星間激光鏈路，與地面及其他衛星節點互聯。
這次發布的時機精心選擇。早在今年2月，SpaceX完成了對馬斯克旗下AI公司xAI的收購，兩家公司合二為一。xAI旗下的人工智能模型Grok，以及與Anthropic高達每月12.5億美元的算力服務合約，成為AI1商業模式最有力的背書。SpaceX已向美國聯邦通訊委員會（FCC）申請部署最多100萬顆軌道算力衛星，目標是在2027年完成原型發射，2028年啟動商業化運營，並以每年約1吉瓦的軌道算力部署速度持續擴張。
中國在太空算力領域的布局，採取的是「國家隊築底、民營企業補充」的路徑，多個計劃同步推進。國星宇航發布的「星算計劃」，規劃由2800顆計算衛星組成太空算力網絡，其中2400顆為推理計算衛星，400顆為訓練計算衛星，部署在500至1000公里的低軌道，通過激光星間鏈路組網，目標實現十萬P級推理算力和百萬P級訓練算力。「星算計劃」的首批衛星（01組）已於2025年5月完成發射，完成了關鍵技術驗證；02組、03組已投產，計劃2026年完成在軌部署，2030年實現千星組網和商業化。
之江實驗室提出的「三體計算星座」概念，估算1000顆計算衛星組網後，可達到1 EOPS（Exa Operations Per Second，即每秒百億億次運算）的算力規模。北京市於2025年11月發布《太空數據中心建設規劃方案》，明確計劃於2030年建成首個具備規模化服務能力的太空數據中心，並於2035年實現大規模組網。
中國的獨特優勢，在於完整的航天硬件製造供應鏈——從太陽能翼板、電池、天線到衛星平台，具備強大的成本控制和規模化量產能力；同時，龐大的AI應用內需市場，從智慧城市到遙感圖像處理，為太空算力提供了豐富的「試驗田」，推動技術在真實商業場景中加速迭代。
鑽石芯片利於散熱
面對這一浪高於一浪的太空算力熱潮，有必要在興奮之餘保持清醒：把算力中心搬到太空，遠非把地面的服務器機架直接送上軌道那麼簡單。
首先，是芯片的輻射脆弱性問題。今天的高性能算力芯片，幾乎全部基於硅基半導體製造。硅基芯片在地面環境下性能卓越，但在太空中卻面對持續的太陽輻射和宇宙射線的衝擊。高能粒子穿透芯片，會引發「單粒子翻轉」（Single Event Upset）──即一個位元的數值，在粒子撞擊下從「0」變成「1」，或從「1」變成「0」，導致計算錯誤甚至系統崩潰。這也是SpaceX在AI1的設計文件中，明確提到正在研發「Terafab」抗輻照芯片替代方案的背後原因。
其次，是散熱問題。地面數據中心的散熱方案──風冷、水冷，乃至液浸冷卻——都依賴大氣對流或流體循環把熱量帶走。但太空是真空環境，沒有任何氣體可以對流散熱。在軌道上，芯片產生的熱量，唯一的散出途徑是輻射散熱（Thermal Radiation）——即通過大型散熱板（Radiator），以紅外輻射的方式把熱量向太空中釋放。這需要安裝體積龐大的散熱板，而散熱板的面積，直接決定了整個算力系統能夠承載的熱功率上限，也因此間接制約了可部署的算力規模。
面對硅基芯片在太空環境中的種種制約，芯片學界早已意識到，存在一種從物理性質上更適合太空應用的替代材料——鑽石。
從半導體工程的角度看，鑽石的性質近乎完美。鑽石的熱傳導率高達每米開爾文2000瓦（W/m·K），大約是銅的五倍——這意味着，以鑽石製造的芯片，能夠以遠超現有金屬散熱器的效率，將芯片產生的熱量快速傳導出去，從根本上緩解太空環境散熱的瓶頸。
在電氣性能上，鑽石的能隙（Bandgap）高達5.5電子伏特（eV），遠超硅的1.1eV——高能隙意味着材料在極端溫度和強輻射環境下依然能夠維持穩定的電氣特性，不易被高能粒子破壞。這使鑽石芯片在面對宇宙射線和太陽輻射時，具備硅基芯片無可比擬的抗輻射能力。此外，鑽石的絕緣擊穿強度（Breakdown Strength）亦是硅的30倍以上，允許在更高電壓下工作，進一步提升功率密度。
人造鑽石（CVD Diamond）的製備技術近年已取得長足進步，純度和尺寸都在持續突破。然而，鑽石芯片的大規模製造，目前仍面對一個幾乎是材料學根本挑戰的障礙：製造n型鑽石半導體（即摻入施主雜質，使其帶負電荷導電）在技術上極為困難，現有的摻雜工藝難以精確控制，良率低下，難以支撐商業化大規模量產。這個問題，是全球半導體研究界正在攻克的前沿課題之一。一旦突破，將從根本上改變太空算力的工程版圖。
無論是現階段的硅基算力衛星，還是未來可能出現的鑽石芯片算力節點，軌道上的算力中心，都必然需要與地面算力系統緊密協同──這正是上一篇文章談及「天地一體」架構的延伸。衛星上的算力，更適合處理低延遲的邊緣推理任務：即時的遙感圖像分析、自動駕駛的星基決策輔助、海洋監控的實時目標識別；而需要超大規模並行運算的模型訓練，以及需要大量存儲和高速互聯的複雜推理任務，則仍將以地面算力中心為主力，通過星地高速激光鏈路與軌道節點協同調度。
（作者為星軌資本聯合創辦人及聯席行政總裁）
