馬斯克星鏈與芯事：30億炸出衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)革命，GPU算力創(chuàng)無限可能

★衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)；算力；衛(wèi)星通信；互聯(lián)網(wǎng)；低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)；5G基礎(chǔ)設(shè)施；GPT-4 Turbo；算力；地面通信；液冷；水冷；AI服務(wù)器；東數(shù)西算；CPU+XPU異構(gòu)；GPGPU；大模型訓練；云服務(wù)；高通量計算；A100；A800；H100；H800；L40s；算力服務(wù)器；5G；視頻渲染一體機；馬斯克；SpaceX；邊緣計算；嵌入式計算機；深度學習；；英偉達；NVIDIA；人工智能；物聯(lián)網(wǎng)；IOT；云計算；自動駕駛；無人駕駛；輔助駕駛

據(jù)最新消息，馬斯克“千人上火星計劃”又一次未能如愿。據(jù)不完全統(tǒng)計，他在星艦項目上投入至少30億美元，總投入超過200億人民幣。然而，盡管投入巨大，星艦研發(fā)道路仍然充滿坎坷。早在今年4月，運力超過150噸的“史上最強運力”火箭在發(fā)射后幾分鐘內(nèi)就在夜空中崩裂解體。自4月首飛以來，SpaceX對星艦進行1000多次改進。在11月18日21點，星艦33臺推進器完成檢測，進入預(yù)發(fā)射狀態(tài)。發(fā)射3分鐘后，飛船與推進器成功分離，9分鐘后按照預(yù)定程序關(guān)閉引擎。然而，就在SpaceX團隊為這一重要里程碑慶祝時，二級火箭發(fā)生故障，導致飛船失去聯(lián)系。雖然路透社將此次任務(wù)定義為“一次失敗的發(fā)射”，但SpaceX團隊和馬斯克并未因此放棄。

SpaceX官方表示將繼續(xù)通過測試提高星艦的可靠性。在這期間，33臺猛禽發(fā)動機全部成功點火并通過級間熱分離。對于馬斯克來說，本次項目發(fā)射的重點是測試系統(tǒng)和收集數(shù)據(jù)。他在上個月就表示，“（對于第二次發(fā)射）不要把發(fā)射臺炸了就好?！边@位世界首富之所以對商業(yè)火箭如此寬容，是因為他的目標遠大：將1000人送上火星！盈利或許只是星艦項目的附帶產(chǎn)出。

早在16年前，馬斯克就預(yù)測人類將在2025年前抵達火星。為實現(xiàn)他的愿景，SpaceX團隊致力于創(chuàng)新技術(shù)，而本次星艦發(fā)射是商業(yè)公司嘗試飛出地球的重大舉措。為實現(xiàn)個人航天的目標，馬斯克團隊研發(fā)出垂直起降可回收系統(tǒng)，按照預(yù)定設(shè)想，星艦飛船將從得克薩斯州發(fā)射，并在升空約1.5小時后降落在夏威夷，若需再次執(zhí)行任務(wù)，只需往發(fā)動機再次灌滿液態(tài)甲烷和液態(tài)氧。

在璀璨的星辰大海中，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)正引領(lǐng)著人類探索宇宙、拓寬認知邊界的新征程。在這無限可能的征程中，需要對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識進行深入探究，借助AI算力，靜待應(yīng)用在未來的星辰大海中開花結(jié)果。那么，如何打造互聯(lián)衛(wèi)星網(wǎng)平臺呢？

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)：星辰大海，征程無限

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)利用衛(wèi)星通信技術(shù)，將地面基站搬到太空中的衛(wèi)星平臺，每顆衛(wèi)星都成為天上移動基站，為全球用戶提供高帶寬、靈活便捷的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。即使在沒有地面通信基站的情況下，利用衛(wèi)星信號也能支撐電力巡檢、應(yīng)急保障等任務(wù)。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為地面通信重要補充，具有低延時、低成本、廣覆蓋和寬帶化等優(yōu)勢。

一、低延時

由于低軌衛(wèi)星距離地表較近，時延相對較低，相比傳統(tǒng)高軌衛(wèi)星可以更好地滿足實時通信需求。

二、低成本

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)成本較低，比地面5G基礎(chǔ)設(shè)施及海洋光纖光纜建設(shè)更經(jīng)濟高效。隨著技術(shù)的不斷進步，未來衛(wèi)星制造及發(fā)射成本還有望持續(xù)下降。

三、廣覆蓋

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可以覆蓋到地面網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋的偏遠地區(qū)、海上和空中用戶，實現(xiàn)全球無縫覆蓋，滿足不同用戶對互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需求。

四、寬帶化

隨著高通量技術(shù)不斷成熟，單星容量得到提升，單位帶寬成本降低，可以滿足高信息速率業(yè)務(wù)需求，為下游應(yīng)用打開新發(fā)展空間。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識解答

一、高軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)已經(jīng)商用，為什么要建設(shè)低軌系統(tǒng)？

已商用高軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)服務(wù)大眾市場，但受限于其通信容量和服務(wù)質(zhì)量，難以滿足對時延、帶寬要求較高的大眾應(yīng)用場景。因此，需要建設(shè)低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)來彌補高軌系統(tǒng)的不足。華為發(fā)布支持衛(wèi)星通話的Mate 60 Pro手機是高軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)開始面向大眾市場提供商用服務(wù)的標志。相比高軌系統(tǒng)，低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有更高的系統(tǒng)容量和更低通信時延，能夠更好地滿足手機通話等大眾應(yīng)用場景需求。

低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有短時延和大容量等優(yōu)點，比高軌系統(tǒng)更具商業(yè)化價值。低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)空間段由大量低軌道衛(wèi)星組成，能提供更快的通信速度和更大的系統(tǒng)容量，可同時為大量用戶提供寬帶網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。

典型高低軌衛(wèi)星通信系統(tǒng)效率對比

二、為什么頻軌資源是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)爭奪的焦點？

LEO軌道資源相對豐富，但高價值軌位仍是稀缺資源。為避免頻率干擾和衛(wèi)星碰撞風險，衛(wèi)星之間需保持安全距離，導致同一高度軌道存在容量上限。研究顯示，200年內(nèi)，高度200~900km的LEO軌道空間可容納180萬顆活動衛(wèi)星。另據(jù)中科院軟件所研究，當同層與跨層星間最小安全距離均為50km時，高度300~2000km軌道空間內(nèi)可容納17.5萬顆衛(wèi)星。盡管LEO軌道衛(wèi)星容量較大，但300~600km左右軌道高度在衛(wèi)星壽命、通信時延、頻率干擾等方面具有一定優(yōu)勢，是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座運營方重點爭奪的位置。

傳統(tǒng)衛(wèi)星頻段日益擁擠，Ka頻段成為低軌衛(wèi)星通信核心通道。衛(wèi)星頻段由ITU劃分并分配給各國，1.5GHz和2GHz的L、S頻段有“黃金頻段”之稱，但因稀缺性及大量頻率資源已被占用，國內(nèi)申報和海外協(xié)調(diào)難度大，目前衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)幾乎無法使用L/S頻段實現(xiàn)全球覆蓋。NGSO寬帶互聯(lián)網(wǎng)星座大都選擇Ku、Ka頻段，但Ku、Ka頻段在軌GEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料數(shù)量大，同一區(qū)域多個NGSO頻譜排他性嚴重，如OneWeb聲稱擁有Ku頻段獨家頻譜擁有權(quán)，Ku/Ka頻段的頻率協(xié)調(diào)難度越來越大。

不同頻段資源的主要應(yīng)用領(lǐng)域

三、怎么理解申報的星座規(guī)模和實際發(fā)射數(shù)量間的關(guān)系？

國際上衛(wèi)星頻軌資源獲取采用“先到先得”原則，申報方需要向ITU提交申請，并在公示后一定時間內(nèi)擁有該頻軌資源的獨家使用權(quán)。SpaceX于2015年提出“Starlink計劃”，并于2016年向ITU申請1.2萬顆衛(wèi)星的發(fā)射計劃，隨后于2019年將星座規(guī)模擴大至4.2萬顆。此后，衛(wèi)星頻軌資源的競爭日益激烈，全球主要國家均采取批量申報的方式以鎖定優(yōu)勢軌位及頻率資源。包括波音、空客、亞馬遜、Google、Facebook等企業(yè)在內(nèi)的眾多企業(yè)均已在ITU申報大量的衛(wèi)星頻軌資源。

海外小衛(wèi)星星座建設(shè)計劃

四、如何降低衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的星座部署成本？

衛(wèi)星工程大系統(tǒng)包括衛(wèi)星系統(tǒng)、運載火箭系統(tǒng)、發(fā)射場系統(tǒng)、測控系統(tǒng)和地面應(yīng)用系統(tǒng)，其中衛(wèi)星系統(tǒng)和運載火箭系統(tǒng)是成本占比最高的兩大系統(tǒng)。據(jù)SpaceX數(shù)據(jù)，獵鷹9號運載火箭發(fā)射成本主要由火箭成本、發(fā)射成本、保險成本和測控成本組成，其中火箭成本占比達70%。據(jù)美國衛(wèi)星工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2022年全球衛(wèi)星制造業(yè)收入約158億美元，發(fā)射服務(wù)業(yè)收入約70億美元，衛(wèi)星行業(yè)市場規(guī)模約為發(fā)射服務(wù)環(huán)節(jié)的2.25倍。目前國內(nèi)衛(wèi)星制造成本和火箭發(fā)射成本與海外存在明顯差距，未來具有較大優(yōu)化空間。

獵鷹9號火箭發(fā)射成本的構(gòu)成

衛(wèi)星平臺和有效載荷各占整星成本的50%。衛(wèi)星平臺包括結(jié)構(gòu)與熱控、姿態(tài)與軌道控制、電源與供配電、測控和數(shù)據(jù)管理等分系統(tǒng)，是實現(xiàn)衛(wèi)星基本功能的主要組成。其中，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)和熱控分系統(tǒng)成本約占整星的5%-10%；姿態(tài)與軌道控制分系統(tǒng)起到衛(wèi)星姿態(tài)、軌位控制功能，包括星敏感器、太陽敏感器、磁力矩器、動量輪、推進器等部件，約占整星成本30%-40%；測控與數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)約占整星成本10%-15%左右。有效載荷是實現(xiàn)衛(wèi)星設(shè)計功能的儀器和設(shè)備，根據(jù)衛(wèi)星任務(wù)不同分為通信、導航、遙感或科學研究載荷，通常有效載荷約占整星成本的50%左右。

衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)組成及價值量分布

我國衛(wèi)星制造成本高于海外商業(yè)衛(wèi)星，規(guī)?；a(chǎn)是降低衛(wèi)星制造成本的關(guān)鍵途徑。根據(jù)長江日報報道，我國每顆衛(wèi)星的平均生產(chǎn)成本超過億元，而Starlink和亞馬遜單顆衛(wèi)星的制造成本僅為50萬和100萬美元。為降低制造成本，可采用新設(shè)計理念、新技術(shù)、新工藝，并引入商用貨架產(chǎn)品替代宇航級元器件。此外，面對大規(guī)模衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射需求，規(guī)模化生產(chǎn)也是降低衛(wèi)星制造成本的重要途徑。例如，OneWeb衛(wèi)星工廠引入自動化生產(chǎn)線和協(xié)作機器人、智能工具等先進技術(shù)，單條生產(chǎn)線每天可以生產(chǎn)2顆衛(wèi)星。我國已有多個機構(gòu)建成智能化生產(chǎn)產(chǎn)線，有助于提高衛(wèi)星批產(chǎn)效率、降低研制成本。

OneWeb衛(wèi)星工廠生產(chǎn)流程示意圖

相較于美國等成熟商業(yè)發(fā)射市場，國內(nèi)火箭發(fā)射成本仍有優(yōu)化空間。SpaceX公司的獵鷹9號發(fā)射任務(wù)成本包括火箭成本、發(fā)射成本、測控成本和保險費用，其中火箭成本占比最大，測控成本約占總成本13%。運載火箭是發(fā)射成本中最主要的可控項。據(jù)SpaceX公司公布的數(shù)據(jù)，獵鷹9號火箭LEO軌道發(fā)射服務(wù)公開報價約3000美元/千克，低于其他同等運載能力的一次性運載火箭。國內(nèi)快舟1號運載火箭的LEO軌道發(fā)射服務(wù)價格約為2萬美元/千克，仍有較大的優(yōu)化空間。

國內(nèi)外商業(yè)火箭發(fā)射價格及運載能力

商業(yè)火箭有助于降低衛(wèi)星發(fā)射成本，可重復(fù)使用，有望在2025年后投入使用，進一步降低衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座部署成本。面對大規(guī)模衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射需求，國內(nèi)火箭仍存在有效運力不足、發(fā)射成本較高問題。近年來，國內(nèi)商業(yè)發(fā)射領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，涌現(xiàn)出一批代表性商業(yè)火箭企業(yè)，具備商業(yè)載荷入軌發(fā)射能力，并探索低成本商業(yè)發(fā)射路徑。商業(yè)火箭的發(fā)展有助于降低衛(wèi)星發(fā)射成本。同時，我國新型重復(fù)使用運載火箭可逐步承擔更大規(guī)模的組網(wǎng)發(fā)射任務(wù)，有望進一步降低衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座的部署成本。

五、國內(nèi)是否具備大規(guī)模衛(wèi)星組網(wǎng)發(fā)射的能力？

巨型星座是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)空間段的主要形態(tài)，其中Starlink已經(jīng)成為全球發(fā)射主力。Starlink已完成5033顆星鏈通信衛(wèi)星發(fā)射，其發(fā)射計劃密集且衛(wèi)星數(shù)量眾多，整體發(fā)射規(guī)模遠超其他星座。在2020~2022年期間，Starlink分別完成14/19/34次發(fā)射，年發(fā)射次數(shù)逐年遞增，其中2022年月均發(fā)射近3次。通過設(shè)計、制造、發(fā)射的全流程協(xié)同，Starlink衛(wèi)星采用可堆疊構(gòu)型，可以通過一箭多星的形式快速部署，獵鷹9號火箭單次可以發(fā)射60顆Starlink V1/1.5衛(wèi)星或22顆Starlink V2 Mini衛(wèi)星。

Starlink不同版本衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量占比

Starlink推動全球航天發(fā)射和低軌衛(wèi)星的發(fā)展。作為全球首個超大規(guī)模低軌星座計劃，Starlink對全球航天發(fā)射市場產(chǎn)生了強烈推動作用。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2000~2018年全球航天年均發(fā)射次數(shù)為73次，其中低軌發(fā)射平均為11.4次，每年占全球航天發(fā)射次數(shù)的10%~20%。然而，自2021年Starlink開始密集組網(wǎng)發(fā)射后，全球低軌發(fā)射次數(shù)占比提升至總發(fā)射次數(shù)的35%~40%，顯示Starlink對全球低軌衛(wèi)星發(fā)展的強勁推動作用。

Starlink推動全球軌道發(fā)射數(shù)量和低軌發(fā)射占比提升

我國已掌握高效部署關(guān)鍵技術(shù)，如一箭多星和可堆疊衛(wèi)星，以提高星座部署效率和降低單星發(fā)射成本。例如，6月15日，我國使用長征二號丁火箭成功發(fā)射吉林一號高分06A星等41顆衛(wèi)星，創(chuàng)下我國一箭多星新紀錄。此外，7月23日，長征二號丁運載火箭成功將銀河航天靈犀03星等衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，該衛(wèi)星采用平板可堆疊構(gòu)型，進一步提高部署效率。這些技術(shù)的突破為我國巨型衛(wèi)星星座的高效組網(wǎng)奠定基礎(chǔ)。

長二丁一箭41星發(fā)射

國內(nèi)擁有四個陸地發(fā)射場和一個海上發(fā)射場，但要保障大規(guī)模衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)射，還需提升運載能力。現(xiàn)有的發(fā)射場包括酒泉、太原、西昌和文昌等，同時海陽海上發(fā)射場也具備一定的發(fā)射能力，可滿足不同類型火箭和衛(wèi)星的發(fā)射需求。此外，文昌、象山、煙臺等地正在籌建新的商業(yè)發(fā)射工位，有望進一步提升現(xiàn)有的運載能力。然而，面對衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)密集組網(wǎng)帶來的運力需求，當前的發(fā)射能力仍需進一步提升。

六、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)有哪些應(yīng)用場景，商業(yè)模式是否具有經(jīng)濟可行性？

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在航空、航海、車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，未來成長空間廣闊。傳統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)能滿足基本通信需求，而衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)能實現(xiàn)全地域穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，彌補傳統(tǒng)地面通信的不足。典型應(yīng)用場景包括航空和航海，如ATG形式的空中互聯(lián)網(wǎng)對基站建設(shè)存在依賴，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)能夠滿足全地域穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的要求；傳統(tǒng)地面基站無法在海上鋪設(shè)，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可直接通過船載衛(wèi)星設(shè)備終端實現(xiàn)海上船只與地面通信網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)互通。未來，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在眾多應(yīng)用場景中具有廣闊成長空間。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景

七、怎么理解衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面蜂窩網(wǎng)的關(guān)系？

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和地面蜂窩網(wǎng)正逐漸從“兩網(wǎng)分離”走向“星地融合”。傳統(tǒng)高軌通信衛(wèi)星采用DVB-S、DVB-S2等標準，地面蜂窩網(wǎng)采用4G、5G等標準，衛(wèi)星通信采用的頻段、協(xié)議等與地面蜂窩網(wǎng)不兼容。2021年6月，《6G總體愿景與潛在關(guān)鍵技術(shù)白皮書》發(fā)布，提出“星地一體融合組網(wǎng)”是6G十大關(guān)鍵技術(shù)之一，可實現(xiàn)空基、天基、地基網(wǎng)絡(luò)的深度融合。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和地面蜂窩網(wǎng)的融合包括三種策略：星地組合、星地一體化、地面輔助。其中，星地組合策略，衛(wèi)星系統(tǒng)作為地面網(wǎng)絡(luò)的補充，主要解決數(shù)據(jù)中傳和后傳問題；星地一體化策略，3GPPR17制定NTN標準協(xié)議支持物聯(lián)網(wǎng)和智能設(shè)備通信應(yīng)用，實現(xiàn)衛(wèi)星與手機直接連接提供語音電話和通信服務(wù)；地面輔助策略，通過引入地面基站優(yōu)化衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)地面覆蓋效果，解決衛(wèi)星在市內(nèi)、樓宇間通信質(zhì)量較差的問題。

AI算力：算力先行，靜待應(yīng)用開花

OpenAI推出的GPT-4 Turbo、GPT應(yīng)用商店和Assistant API等有望引領(lǐng)應(yīng)用生態(tài)發(fā)展，智算中心建設(shè)和國產(chǎn)AI算力崛起的同時，AI服務(wù)器、交換機和液冷散熱也成為受益者。隨著智算中心加速部署，計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲需求高速增長，頭部廠商在散熱領(lǐng)域受益于AI驅(qū)動，單機柜功率高速增長也催生新技術(shù)應(yīng)用。

一、AI算力成大國博弈焦點，國內(nèi)外算力鏈演繹不同投資邏輯

根據(jù)2023中國算力大會公布的數(shù)據(jù)，截至目前，中國算力總規(guī)模達到每秒1.97萬億億次浮點運算，位居全球第二，其中智能算力規(guī)模占比25.4%，同比增長45%。工信部發(fā)布的《算力基礎(chǔ)設(shè)施高質(zhì)量發(fā)展行動計劃》指出，未來三年，中國算力規(guī)模計劃超過300EFLOPS，智能算力占比達到35%。

各國計算力指數(shù)及排名

相比之下，美國在計算能力和計算效率方面具有較大優(yōu)勢，其基礎(chǔ)設(shè)施支持也非常發(fā)達。超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心建設(shè)維持全球第一，而中國的云計算普及水平緊隨其后，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在公有云上的投入不斷擴大，推動了超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的快速發(fā)展。

AI算力需求主要來自大模型訓練和推理，在AI軍備競賽下，芯片供應(yīng)成為核心矛盾。美國和中國AI競爭表現(xiàn)在英偉達和華為AI算力產(chǎn)業(yè)鏈上，主要包括算力租賃、AI服務(wù)器、交換機、光模塊和散熱等環(huán)節(jié)。

以英偉達為代表的GPU占據(jù)AI芯片主流市場，需求升級和頭部芯片廠商產(chǎn)品創(chuàng)新引領(lǐng)AI算力鏈的產(chǎn)業(yè)變革。AI算力硬件技術(shù)架構(gòu)呈現(xiàn)幾個趨勢：計算集群是必然趨勢，包括計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)通信功能；CPU+xPU異構(gòu)方案成為標配；算力升級有多個路徑，英偉達GPGPU持續(xù)迭代，包括DSA技術(shù)、引入HBM，通過近存計算架構(gòu)提升數(shù)據(jù)吞吐速率；網(wǎng)絡(luò)互連是算力性能的重要瓶頸，持續(xù)向高帶寬、低時延方向發(fā)展。華為算力產(chǎn)品線聚焦于鯤鵬、昇騰基礎(chǔ)軟硬件創(chuàng)新，昇騰系列處理器包括昇騰310和昇騰910，分別用于電子終端和高端服務(wù)器及云計算。

二、數(shù)據(jù)中心：云邊協(xié)同成為新觸角，超算性能提升顯著

1、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀：智能算力占比迅速提升

全球數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模持續(xù)擴大，我國數(shù)據(jù)中心市場規(guī)模在19-21三年內(nèi)以31%的年復(fù)合增長率穩(wěn)步增長。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，截至2021年底，我國在用數(shù)據(jù)中心機架總規(guī)模超過520萬標準機架，平均上架率超過55%。其中，大型規(guī)模以上數(shù)據(jù)中心規(guī)模機架數(shù)占總機架數(shù)的比例在2021年已超過80%。

全球算力規(guī)模正在迅速擴大，智能算力在其中占比逐漸提高。據(jù)信通院的測算，2021年全球計算設(shè)備算力總規(guī)模達到615EFlops，同比增長44%。其中，智能算力規(guī)模為232EFlops，占總算力的37.7%。預(yù)計到2030年，全球算力規(guī)模將以平均年增速65%的速度達到56ZFlops。2021年，我國的算力規(guī)模位列全球第二，達到202EFlops。其中，智能算力規(guī)模達到104EFlops，同比增長85%，在總算力中占比已超過50%，取代基礎(chǔ)算力成為算力結(jié)構(gòu)最主要構(gòu)成。

中國大型規(guī)模以上數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模

2、智能計算中心：AI將加速智算/超算數(shù)據(jù)中心建設(shè)

根據(jù)ICPA智算聯(lián)盟的統(tǒng)計，截至2022年3月，全國已經(jīng)投入運營的智能計算中心近20個，正在建設(shè)中的超過20個。中國超級計算機性能在過去二十年中取得顯著的提升，增長4萬多倍。根據(jù)中國計算機學會HPC專業(yè)委員會的統(tǒng)計，2022年6月實測超算算力達到530,240,332 GFlops，目前超算算力是平臺最主要應(yīng)用構(gòu)成。

我國智能算力規(guī)模（單位：EFLOPS）及預(yù)測，EFLOPS 為每秒浮點運算次數(shù)

大模型訓練需要大量智能算力。例如，千億參數(shù)的盤古大模型訓練使用2000多塊昇騰910，持續(xù)兩個多月。據(jù)OpenAI統(tǒng)計，自2012年以來，隨著深度學習模型的演進，模型計算所需計算量增長30萬倍。華為預(yù)測，未來十年人工智能算力需求將增長500倍以上。IDC預(yù)測，到2026年，中國智算規(guī)模預(yù)計達到1271.4EFLOPS（FP16），2022-2026年CAGR達到47.58%。

智算中心產(chǎn)業(yè)鏈

3、AI背景下行業(yè)新趨勢：云邊協(xié)同成為新觸角

邊緣計算作為平臺技術(shù)，為5G、物聯(lián)網(wǎng)、機器人、人工智能等新興技術(shù)提供重要的承載能力。據(jù)IDC預(yù)計，未來五年，全球邊緣計算服務(wù)器支出占比將快速增長，到2025年將從14.4%提升到24.9%。邊緣計算產(chǎn)品形態(tài)和底層架構(gòu)正在走向多樣化，定制服務(wù)器產(chǎn)品可能會成為邊緣計算基礎(chǔ)設(shè)施主力軍。

邊緣計算在數(shù)據(jù)、模型、任務(wù)調(diào)度方面與云端計算協(xié)同，以降低時延和提高效率。根據(jù)《中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展報告2022》發(fā)布數(shù)據(jù)，我國云計算市場規(guī)模正在快速增長，2021年已達到3229億元，同比增長54.4%。然而，由于終端產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，全部由云端處理會導致極高的通信時延。通過云邊協(xié)同融合云計算可以提高效率，同時具備邊緣計算低時延的優(yōu)點。

在數(shù)據(jù)方面，邊緣節(jié)點負責數(shù)據(jù)采集，對實時數(shù)據(jù)進行處理，并將數(shù)據(jù)上傳至云節(jié)點進行處理和存儲復(fù)雜數(shù)據(jù)；

在任務(wù)調(diào)度方面，云節(jié)點下發(fā)管理策略，邊緣節(jié)點則分配資源并執(zhí)行；

在模型方面，云節(jié)點完成全局模型訓練后下發(fā)邊緣節(jié)點，邊緣節(jié)點進行本地訓練及推理。

云邊協(xié)同總體架構(gòu)

4、AI算力租賃：供需失衡下的新生態(tài)，向云發(fā)展

算力租賃業(yè)務(wù)發(fā)展原因與其他租賃業(yè)務(wù)相似，主要是由于供需不匹配問題。隨著人工智能模型在辦公、法律、醫(yī)療、金融等各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，尤其是在年初ChatGPT的推動下，我國大模型開發(fā)數(shù)量不斷增加。根據(jù)賽迪顧問發(fā)布報告，截至7月底，我國已研發(fā)大模型數(shù)量達到130個，外國已發(fā)布大模型數(shù)量為138個。然而，對于許多企業(yè)來說，主要缺乏足夠的算力來支持大模型訓練和推理，因此對于算力需求非常龐大。而另一方面，算力供給是有限的，并且獲取算力的及時性對于企業(yè)在業(yè)務(wù)開發(fā)中能否獲取先發(fā)優(yōu)勢至關(guān)重要。因此，算力租賃業(yè)務(wù)應(yīng)運而生。

不同類型廠商的業(yè)務(wù)模式總結(jié)

三、 ICT設(shè)備： AI服務(wù)器需求擴容，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備同步升級

1、AI服務(wù)器：需求提速，占比提升

近五年，全球服務(wù)器市場格局相對穩(wěn)定，新華三/HPE、戴爾、浪潮及聯(lián)想主導市場。華為因制裁退出X86服務(wù)器市場后，超聚變有望接管其空缺。同時，ODM廠商如超微、廣達、仁寶及鴻海精密等因定制化需求增長，市場份額也有所提升。在中國市場，2021年浪潮以30.7%領(lǐng)先，新華三/HPE、戴爾、聯(lián)想、華為分別以17.5%、7.5%、7.4%及6.6%（2020年19.2%）位列二至五位。

AI服務(wù)器與通用服務(wù)器區(qū)別

2 、交換機：智算中心網(wǎng)絡(luò)要求提升，帶動交換機升級和需求增長

智算中心作為新型基礎(chǔ)設(shè)施，旨在提供更大的計算規(guī)模和更快的計算速度，以支持AI計算。區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，智算中心更加注重單位時間單位能耗下的運算能力及質(zhì)量。智算中心將算力資源全面解耦，以實現(xiàn)計算、存儲資源的極致彈性供給和利用。智算中心網(wǎng)絡(luò)作為連接CPU、GPU、內(nèi)存、存儲等資源的重要基礎(chǔ)設(shè)施，貫穿數(shù)據(jù)計算、存儲全流程。因此，網(wǎng)絡(luò)性能成為提升智算中心算力的關(guān)鍵要素。智算中心網(wǎng)絡(luò)向超大規(guī)模、超高帶寬、超低時延、超高可靠等方向發(fā)展。

英偉達 DGX SuperPOD 的數(shù)據(jù)中心集群互聯(lián)方案

全球以太網(wǎng)交換機市場在2022年取得穩(wěn)步增長，達到365億美元，同比增長18.7%。其中，第四季度市場規(guī)模同比增長22.0%，達到103億美元。這一增長既源于供應(yīng)鏈短缺情況持續(xù)緩解，也歸功于云廠商和企業(yè)端不斷擴大以太網(wǎng)交換容量需求。預(yù)計2023年國內(nèi)以太網(wǎng)交換機市場規(guī)模將達到66.2億美元，同比增速為9.4%。

四、散熱領(lǐng)域：IDC與儲能雙核推動，液冷技術(shù)加速滲透

1、AI催化數(shù)據(jù)中心液冷應(yīng)用加速

隨著數(shù)據(jù)流量高速增長，數(shù)據(jù)中心建設(shè)正在加速。5G的全面商用以及AIGC和ChatGPT的興起將極大地推動數(shù)據(jù)存儲和計算需求。根據(jù)IDC和Seagate的聯(lián)合預(yù)測，全球數(shù)據(jù)流量將從2018年的33ZB增長到2025年的175ZB。其中，我國的數(shù)據(jù)流量預(yù)計將持續(xù)增長7年，在2025年之前成為全球數(shù)據(jù)流量最高地區(qū)，CAGR達到30%以上。數(shù)據(jù)流量的持續(xù)增長將推動數(shù)據(jù)中心的持續(xù)建設(shè)。

全球數(shù)據(jù)流量高速增長

受制于選址成本和傳輸距離的物理極限，單機柜功率高速增長。我國網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是典型中心化網(wǎng)絡(luò)，圍繞珠三角、長三角、京津冀等人口稠密、經(jīng)濟發(fā)達中心地區(qū)密集分布。由于大型城市用地緊張，在一線城市周邊地區(qū)建設(shè)數(shù)據(jù)中心用地成本過高。但是，在中心地區(qū)向周邊地區(qū)的延伸過程中，網(wǎng)絡(luò)延遲問題隨著數(shù)據(jù)傳輸距離的延長愈發(fā)嚴重，因此，提高單機柜功率和增加機柜陳列密度以最大程度利用建筑面積成為解決方案。

全球數(shù)據(jù)中心單機柜變化情況及預(yù)測

隨著AI大模型發(fā)展，高功率服務(wù)器需求增加，導致高能耗，因此液冷滲透率有望提升。單機柜功率上漲和排列密度提高使得傳統(tǒng)風冷無法滿足散熱需求。為提高運算能力，CPU廠商采用疊加多核處理器方式，導致發(fā)熱功耗顯著增加。傳統(tǒng)風冷通常只能解決3-5KW/機柜散熱需求，但新建單機柜功率普遍超過15KW。相比之下，液冷成為主流方案，因為其適用于高機柜部署密度場景。傳統(tǒng)風冷技術(shù)更適用于氣候干燥、全年溫度較低地區(qū)，而液冷在數(shù)據(jù)中心選址方面具有較大優(yōu)勢。CPU能耗和PUE要求的提高將推動液冷技術(shù)持續(xù)迭代。

英特爾 CPU 功率估算

2、儲能液冷溫控市場空間廣闊，2023年是市場入局關(guān)鍵

液冷技術(shù)在儲能溫控領(lǐng)域應(yīng)用雖然目前滲透率較低，但具有巨大的增長潛力。目前，液冷系統(tǒng)價值量高于風冷系統(tǒng)，但成本較高。然而，隨著技術(shù)進步和市場發(fā)展，液冷技術(shù)在儲能溫控市場份額有望持續(xù)增長。根據(jù)GGII數(shù)據(jù)，預(yù)計到2025年，我國液冷儲能市場將從2022年7.0億元增長至74.1億元，CAGR達到83.1%，市場占有率將從15.0%上升至45.0%。此外，全球電化學儲能投資額高速增長和新型儲能裝機量的逐步攀升也將推動儲能系統(tǒng)產(chǎn)熱量的不斷上升，為儲能溫控系統(tǒng)帶來新的發(fā)展機遇。根據(jù)測算，儲能溫控全球市場規(guī)模預(yù)計將從21年的9.4億元增長到25年的111億元。因此，液冷技術(shù)在儲能溫控領(lǐng)域前景十分廣闊。

儲能溫控系統(tǒng)規(guī)模測算

如何打造互聯(lián)衛(wèi)星網(wǎng)平臺？

隨著科技的飛速發(fā)展，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)正在成為全球通信網(wǎng)絡(luò)的重要支柱。然而，要實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)平臺，算力成為了關(guān)鍵因素。下面將從算力角度出發(fā)，探討如何打造一個強大的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)平臺。

一、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)對算力的要求主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量和衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化程度

中國低軌衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量較少，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化程度相對較低。隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的不斷深化，相關(guān)領(lǐng)域的頭部龍頭企業(yè)，特別是核心技術(shù)壁壘較高的企業(yè)有望優(yōu)先收益，帶來經(jīng)營業(yè)績的邊際改善。

2、衛(wèi)星核心網(wǎng)業(yè)務(wù)和地面組網(wǎng)業(yè)務(wù)

在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，主要提供衛(wèi)星核心網(wǎng)業(yè)務(wù)，同時針對衛(wèi)星組網(wǎng)業(yè)務(wù)也已加速布局。未來，將從地面組網(wǎng)業(yè)務(wù)、衛(wèi)星組網(wǎng)業(yè)務(wù)以及衛(wèi)星的接入終端業(yè)務(wù)三個方面積極、全面地參與到衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中。

3、終端直連技術(shù)

手機直連衛(wèi)星是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面蜂窩網(wǎng)融合發(fā)展的基礎(chǔ)。手機直連技術(shù)需要增加衛(wèi)星天線發(fā)射功率、相控陣天線面積大幅增加，并降低通信頻率、提高星上處理能力，以解決手機發(fā)射功率不足、天線增益不夠的問題。

二、優(yōu)化數(shù)據(jù)處理流程

在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)平臺中，數(shù)據(jù)處理是一項關(guān)鍵任務(wù)。通過優(yōu)化數(shù)據(jù)處理流程，可以提高數(shù)據(jù)處理效率，減少計算資源消耗。例如，可以采用分布式數(shù)據(jù)處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)分發(fā)到多個計算節(jié)點上進行并行處理，從而提高數(shù)據(jù)處理速度。

三、引入人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過引入人工智能技術(shù)，可以實現(xiàn)更智能的數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡(luò)管理。例如，利用人工智能技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)進行優(yōu)化，提高網(wǎng)絡(luò)的性能和穩(wěn)定性；同時還可以利用人工智能技術(shù)對衛(wèi)星進行智能控制，實現(xiàn)更高效的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

四、考慮可擴展性和靈活性

隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展，對算力的需求也將不斷增加。因此，在構(gòu)建衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)平臺時，需要考慮可擴展性和靈活性。采用模塊化設(shè)計方法，將平臺劃分為多個可擴展模塊，可以根據(jù)需求靈活地增加或減少計算資源，以滿足不斷變化的業(yè)務(wù)需求。

五、加強網(wǎng)絡(luò)安全保障

算力不僅關(guān)乎平臺性能和效率，還與網(wǎng)絡(luò)安全息息相關(guān)。在構(gòu)建衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)平臺時，需要加強網(wǎng)絡(luò)安全保障，確保平臺免受攻擊和數(shù)據(jù)泄露等風險。采用先進加密技術(shù)和安全防護措施，可以有效保障平臺的安全性和穩(wěn)定性。

六、藍海大腦液冷工作站助力構(gòu)建衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)平臺

為解決繁瑣且效率較低的人工作業(yè)工作模式，突破圖像分析精準度和工作效率的瓶頸。藍海大腦通過多年的努力，攻克了各項性能指標、外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等關(guān)鍵技術(shù)問題，成功研制出藍海大腦液冷工作站。具有圖形處理速度快，支持GPU 智能運算，高性價比高及外形美觀等特點，滿足了人工智能企業(yè)對圖形、視頻等信息的強大計算處理技術(shù)的需求。

快速、高效、可靠、易于管理的藍海大腦液冷工作站具備出色的靜音效果和完美的溫控系統(tǒng)。在滿負載環(huán)境下，噪音控制在 35 分貝左右。借助英偉達 NVIDIA 、英特爾Intel、AMD GPU顯卡可加快神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練和推理速度，更快地創(chuàng)作精準的光照渲染效果，提供高速視頻和圖像處理能力，加速AI并帶來更流暢的交互體驗。

1、藍海大腦液冷工作站產(chǎn)品性能

可 靠 性：平均故故障間隔時間MTBF≥15000 h

工作溫度：5～40℃

工作濕度：35%～80%

存儲溫度：-40～55℃

存儲濕度: 20%~90%

聲噪：≤35dB

2、配置清單

1）CPU：

- Intel Xeon Gold 8358P 32C/64T 2.6GHz 48MB,DDR4 3200,Turbo,HT 240W

- Intel Xeon Platinum 8458P 28C/56T 2.7GHz 38.5MB,DDR4 2933,Turbo,HT 205W

- Intel Xeon Platinum 8468 Processor 48C/64T 2.1GHz 105M Cache 350W

- AMD EPYC? 7742 64C/128T,2.25GHz to 3.4GHz,256MB,DDR4 3200MT/s,225W

- AMD EPYC? 9654 96C/192T,2.4GHz to 3.55GHz to 3.7GHz,384MB,DDR5 4800MT/s,360W

- Intel Xeon Platinum 8350C 32C/64T 2.6GHz 48MB,DDR4 3200,Turbo,HT 240W

- Intel Xeon Gold 6240R 24C/48T,2.4GHz,35.75MB,DDR4 2933,Turbo,HT,165W.1TB

- Intel Xeon Gold 6258R 28C/56T,2.7GHz,38.55MB,DDR4 2933,Turbo,HT,205W.1TB

- Intel Xeon W-3265 24C/48T 2.7GHz 33MB 205W DDR4 2933 1TB

- Intel Xeon Platinum 8280 28C/56T 2.7GHz 38.5MB,DDR4 2933,Turbo,HT 205W 1TB

- Intel Xeon Platinum 9242 48C/96T 3.8GHz 71.5MB L2,DDR4 3200,HT 350W 1TB

- Intel Xeon Platinum 9282 56C/112T 3.8GHz 71.5MB L2,DDR4 3200,HT 400W 1TB

2）GPU：

- NVIDIA A100, NVIDIA GV100

- NVIDIA L40S GPU 48GB

- NVIDIA NVLink-A100-SXM640GB

- NVIDIA HGX A800 80GB

- NVIDIA Tesla H800 80GB HBM2

- NVIDIA A800-80GB-400Wx8-NvlinkSW

- NVIDIA RTX 3090, NVIDIA RTX 3090TI

- NVIDIA RTX 8000, NVIDIA RTX A6000

- NVIDIA Quadro P2000,NVIDIA Quadro P2200

3）硬盤

- NVMe.2 SSD: 512GB，1TB；M.2 PCIe - Solid State Drive (SSD)

- SATA SSD: 1024TB, 2048TB, 5120TB

- SAS:10000rpm&15000rpm,600GB,1.2TGB,1.8TB

- HDD : 1TB，2TB,4TB,6TB,10TB

3、產(chǎn)品特點

1）開放融合

- 融合計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲、GPU、虛擬化的一體機

- 支持主流虛擬化平臺，如Vmware、Redhat、Microsoft Hyper-V等虛擬化平臺

- 支持在線壓縮、重復(fù)數(shù)據(jù)自動刪除 、數(shù)據(jù)保護、容災(zāi)備份以及雙活等功能

2）超能運算

- 支持主流GPU顯卡虛擬化，支持2、8、16塊全高全長卡或32、64塊半長卡，提高計算性能和圖像渲染能力

- 快速實現(xiàn)系統(tǒng)擴展，支持大規(guī)模并發(fā)運行（百萬個理論節(jié)點）

3）高效運維

- 一站式部署，開箱即用，助力企業(yè)快速實現(xiàn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。

- 強大的數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、虛擬化及管理安全保障, 提高系統(tǒng)可靠性和高可用性

4、解決方案價值

1）采用NVIDIA 專業(yè)顯卡，加快神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練和推理速度，實現(xiàn)精準的光照渲染效果，提供高速視頻和圖像處理能力，加速深度學習訓練、推理并帶來更流暢的交互體驗。

2）低碳節(jié)能，降低噪音，提升創(chuàng)造效率。

3）經(jīng)過嚴格測試，可在苛刻的工作環(huán)境下確保耐用性和可靠性。

審核編輯 黃宇