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行业 报告|行 业深 度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 1 电子 证券研 究报 告 2023 年 03 月 30 日 投资 评级 行 业评级 强于大市(维持评级)上 次评级 强于大市 作者 潘暕 分析师 SAC 执业证 书编号：S1110517070005 俞 文静 分析师 SAC 执业证 书编号：S1110521070003 资料来源：聚源 数据 相 关报告 1 电子-行业专题研究:4D 毫米波雷达：平 衡成 本&性 能 的标 配 传感 器，自动驾驶再添新翼 2023-03-22 2 电子-行 业 投资 策 略:先 周期 复 苏 后成 长 创 新，抓 住 内 需 和 供 给 侧 拉 动 2023-01-14 3 电子-行 业 深度 研 究:后 智能 手 机 时代 光 学 看 什 么？光 学 标 的 未 来 谁 能 走出来？2022-08-25 行 业走势图 AI 新 时代 算力 需求 高增 长，算力网 络建 设 有望 奔向 太空 算力需求 高 增 长，算 力 网 络 建 设 奔 向 天 空：我 们 认 为 商 业 卫 星 通 信 网 络 基础 初 步 建立 进 入加 速 建设 阶段（SpaceX 首批 Starlink 2.0 卫星 23 年 2 月 发射+亚 马逊 Kuiper 首 批 卫星 预 计 23 年发 射）+以 ChatGPT 为 代 表 的新 兴AI 应用 带 动算 力 需求 高 增长+算 力 资 源成 为 科技 竞 赛战略 性 资 源，太 空数 据中 心 建 设有 望 迎来 从 0 到 1 突破的 黄金 机 遇期。太 空 数 据 中 心 是 指 在 太 空 中 运 行 的 数 据 中 心，可 提 供 数 据 存 储、处 理 和 传输等服务，太 空数 据 中心 可建 设 在 卫星/空间站，目 前空 间 站 商业 化 尚未 大规模启动，以卫星为基础的太空数据中心为主流方案。太 空 数 据 中 心 建 设有助于：1）降 低 数 据 中 心能 耗（利 用 太 阳 能&空间低温 环 境）；2）提高太空数据 的 利用 效率和 传输速率，减少 卫星 和地面 间传输 的数据容 量；3）提高低轨卫 星全生 命周期 经济 效益产出（信息 的传输 信 息的处理&存储）。科 技 巨 头（SpaceX，Amazon，NTT 等）&太空 初 创 公 司（LeoCloud、Ramon.Space、OrbitsEdge、Cloud Constellation 等）积 极 加码 空 间算 力网络建设有望带动太空数据中心建设加速。目前 主 要 技 术 路 径 为 低轨 通信卫星搭载 计算平 台（HPE EL8000 服务器、Ramon.Space 等计算平台）。HPE EL8000 服务器为地面商 用 边缘计算 平台，Ramon.Space 专门用于卫星 在轨的数据处 理和存 储，主 要能 源供给方 式为太 阳能，卫星 间采用激 光链路 通信，卫星和地 面间采 用无线 电波 通信。太 空 数 据 中 心 对 应 市 场 空 间 包 括 硬 件/基 础 设 施 建设+太 空 数 据 中 心 云 服 务市 场，硬 件 先行，服 务 有望打 开 长 期成 长 空间。我们预计 2027 年 太空数据中心对应 的硬件 设备 市 场空 间 为 366.3 亿美元，NSR 预计 2021-2031 年卫星云服务 能够累 计创造 310 亿美元 收 入。服务器承担数据处理和存储功能为太空数据中心核心硬件。计 算 芯 片 和 存储芯片为 服务器 重要组 成（成本占比 超过 50%），空间 环境应用 对于太 空数据中心芯 片提出 差异化 应用 要求，目前商 用 GPU&CPU&Flash 可用于 太空数据中心 服务 器但 整体可 靠性&耐辐 射 特 性需 要进一 步验 证&强化。专用 计算芯片创新、MRAM 等 技术 有 望为太空 数据中 心服务 器芯 片提供新 的选择。投资建议：建议重点关注：1）空间算力网络建设带动的服务器需求：AI服务器龙头：工业富联；服务器 PCB：鹏鼎控股；先进封装：长电科技、通 富 微 电、华 天 科技；企 业级 存 储：江波 龙（计 算机 团队 联 合 覆盖）、兆 易创 新、澜起 科 技等；2）低轨 道 卫 星服 务 供应 商：复 旦微 电、国光 电 气（军工 团队 覆盖）、紫 光 国微、中 国 卫 通、中 国卫 星 等 风险 提示：核心 硬件技术 进 展不及预 期、太 空数据 中心 建设进度 不及预 期、卫星间技 术通信 进度不 及预 期、AI 行业应用&算力需 求 增长不及 预期、主 观测算风险-23%-19%-15%-11%-7%-3%1%5%2022-03 2022-07 2022-11电子 沪深300 行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 2 内容目 录 1.算 力 需 求高 增 长，算 力网 络 建 设奔 向 太空.5 1.1.太空数据 中心是 什么？.5 1.2.为什么要 建设太 空数 据 中心？.5 1.3.核心技术 要求 低时延&抗辐射.6 1.3.1.通信要 求 低 时延.6 1.3.2.硬件要 求 抗 辐射.7 1.4.为什么我 们认为 现在开 始需要关 注太空 数据中 心？.8 1.4.1.SpaceX Starlink 2.0 23 年已经开始 第一批 发射.8 1.4.2.云计算 龙头亚 马逊 Project Kuiper 首批低轨道卫 星预计 23 年年 内发射.8 1.4.3.以 ChatGPT 为代 表的 新兴 AI 应用驱动 新一轮 算 力建设景 气周期.9 2.通 信 卫 星搭 载 计算 平 台为 太 空 数据 中 心主 要 方案.9 2.1.太空初创 企业&科技巨 头多环节 参与空 间算力 网络 建设.9 2.1.1.网络基 础设施 建设.10 2.1.2.卫星在 轨边缘 计算探 索.11 2.1.3.卫星数 据中继 服务探 索.12 2.1.4.天基&地基算 力网络 衔接&融合.14 a)全球主要 科技巨 头&初 创公 司针对太 空数据 中心布 局&进展.15 3.太 空 数 据中 心 市场 空 间有 多 大？.17 3.1.现阶段卫 星 行业 硬件设 备市场占 比高，远期看 服务 类收入弹 性更大.17 3.2.太空数据 中心基 础设施 建设先行.18 3.3.太空数据 中心云 计算服 务长期成 长空间 广阔.18 3.4.太空数据 中心建 设带动 产业链价 值分布 重塑.19 4.服 务 器 为太 空 数据 中 心核 心 硬 件.21 4.1.服务器 太空数 据中心 的核心计 算硬件.22 4.1.1.计算 商用 CPU&GPU 可用于 空间 计算，处理器 创新有望 提升耐 用性.23 4.1.2.存储 商用 Flash 可用于太 空存储，MRAM 有 望成为新 选择.24 4.2.在轨数据 基础设 施 提 供能源&辐射防 护&结 构支 撑.25 4.3.操作系统 Linux 系统低成本&高安全 性&强 定制 化有望成 为应用 主流.26 5.产 业 链 投资 机 会.26 6.风险提示.27 图表目 录 图 1：典型 2N 数据中 心机 架的总拥 有成本（TCO）拆 分.5 图 2：数据中 心能源 消耗情 况.5 图 3：2017-2021 年全球在 轨运行卫 星数量（颗）及市 场份额（%）.5 ZXFUwPqNsRmNsMnOsPoRqR6M9R6MmOrRoMpMkPnNnOkPpMnM6MpPyQNZnOtPvPpOmQ 行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 3 图 4：天地一 体化算 力网络 架构.6 图 5：基于地 面核心 网的卫 星通信.7 图 6：天地一 体化数 据中心 组网.7 图 7：激光通 信基本 组成.7 图 8：Project Kuiper 项目进展.9 图 9：全球算 力需 求 预测.9 图 10：空天地 一体化 算力 融合网络 架构.10 图 11：星间激 光链路 实现 空间算力 网络构 建.10 图 12：LEOcloud 太空云愿景&LEOcloud 太空边缘服务 商业 空间站.11 图 13：与 HPE 合作开发 的 OrbitsEdge SatFrame 服务器和瓦亚 太空运 载火箭 图片.12 图 14：OrbitsEdge Satframe 外观结构示 意图.12 图 15：Space Compa 公司（NTT 和 SKY Perfect）空间 综合计算 网络概 念.12 图 16：光数据 中继服 务.13 图 17：Cloud Constellation Spacebelt DSaaS 服务.13 图 18：AWS Ground Station 工作原理.14 图 19：Azure Orbital Ground Station 工作原理.15 图 20：2021 年全球卫星 行 业收入情 况.17 图 21：全球卫 星云服 务收 入结构（按细分 市场）.18 图 22：地面数 据中心 产业 链全景图.19 图 23：太空数 据中心 商业 模式.19 图 24：全球卫 星通信 行业 在轨通信 卫星运 营商竞 争格 局（截至 22 年 4 月）.20 图 25：全球云 计算竞 争格 局.20 图 26：2021 年服务器竞 争 格局.21 图 27：预计 2022 年 服务 器 代工竞争 格局（%）.21 图 28：数据中 心成本 构成.21 图 29：服务器 成本构 成.21 图 30：HPE 星载计算机 SBC-2 组成.22 图 31：Ramon.Space 太空计算平台.23 图 32：宇宙辐 射导致 的 SEU 效应导 致 Flash 设备存储 态错误.24 图 33：宇宙辐 射导致 的 SEL 效应导致 DRAM 和 SRAM 设备短路.24 图 34：NuStream 示意图.24 图 35：NuStream 参数.24 图 36：不同类 型存储 芯片 性能对比.25 图 37：全球 MRAM 产业 链.25 图 38：HPE&Orbitsedge 合作构建 星载超 级计算 中心.26 表 1：单粒子 效应的 分类和 描述.7 表 2：Starlink 卫星历代 型号 对比.8 表 3：全球主 要科技 巨 头&初创公司 针对太 空数据 中心 布局&进展.15 表 4：主要卫 星运营 商卫星 发射计划.18 行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 4 表 5：太空数 据中心 建设市 场空间测 算.18 行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 5 1.算力需 求高增长，算力网 络建设奔向太空 1.1.太 空数 据中心 是什 么？太 空 数 据中 心 是指 在 太空 中运 行 的 数据 中 心，可提 供 数据 存 储、处 理和 传 输等 服 务，以满足 太 空 探索 和 任务 需 求。太空 数 据 中心 通 常由 航 天器 或空 间 站 上的 计 算机 设 备组 成，这 些设 备 可 以在 太 空环 境 下运 行，并 能 够处 理 和存 储 大量 的数 据。1.2.为 什么 要建设 太空 数据中 心？相 比 于 传统 地 面数 据 中心，太 空 数 据中 心 能够 减 少电 力成 本&运营成本。对 IDC 服 务商而言，电力 成本占 整体支 出中 的 20%。数据中心 成本 主要 包括：1）电力能 耗费用；2）工程及建设费 用；3）供配 电系 统能耗费用；4）场地 费用 及 其他。相 比于地 面数据 中 心，太空数据中心 能够有 效降低 电力 能耗费 用、制冷系 统能耗 费用、照明及 其他费用，可 以 有效降低成本。图 1：典型 2N 数据中心机架的总 拥有成本（TCO）拆分 资料来源：APC legendary reliability、天 风证券研 究所 图 2：数据中心能源消耗情况 资料来源：IEA、天 风证券 研究所 在 轨 卫 星数 量 的增 加 使得 太空 数 据 高速 增 加，太空 数 据中 心 建 设有 望 提升 太 空数 据的 利 用效率&降 低 太 空回 传 至地 面数 据 量。2021 年全球在轨 运行卫星 数量共计 4852 个，同比增长 44%，相当 于 2012 年的 4.5 倍。在轨卫 星数量 增加 带 动太空数 据增加，太空数 据 中心的建设有助 于卫星 侧实现 在轨 计算和存 储，降低卫 星 向地 面传输的 数据量，同 时提高 太空数据处理的 效率。图 3：2017-2021 年全球在轨运行 卫星数量（颗）及市场份额（%）行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 6 资料来源：穆京 京，李 铁骊等 卫星 产 业状况报 告，天风证 券研究 所 太 空 数 据中 心 建设 有 助于 提升 卫 星 全生 命 周期 经 济效 益产 出。卫星通信网络 建设 为 太空数据中心建 设提供 网络通 信基 础，卫星 通信 承担相 对单一 的信息传 输功能，太 空数据 中心建设增加信 息处理 和存储 环节，有助于 提升卫 星全生 命周 期经济效 益产出。卫星互联网蓬勃发展，卫星 网络与地面网络融合+卫 星网 络 算 网 融 合 有 望 进 一 步 加强。卫星 通信 发 展 到 第四 代 卫 星 互 联网 阶 段，伴随 着 卫 星 发 射 技术 的 革 新&卫 星 建 造 发 射 成 本的降低，卫星 互联网 进入蓬 勃发展期，后 续卫星 网络和 地面网络 深度融 合的分 层网 络架构为空间算 力网络 的构建 提供 网络基础。高、中、低地球 轨道和地 面网络 的分层 网络 架构使得大型 GEO/MEO 卫 星具备 了高性能 算力和 轻量化 核心 网及天基 数据中 心的能 力，而 LEO卫星等则 具备了 接入网 络和 边缘计算 的能力，为空间 算 力网络构 建提供 了物质 基础。2019年 11 月，工信部成 立了 IMT-2030（6G）推进组，我国 正式启动 6G 的研发 工作，6G 网络在 5G 技术基 础上进 一步融 合了卫星 通信、大数据、云 计算与人 工智能 等技术，使 得“网络+算 力”的 特征愈 加明显。图 4：天地一体化算力网络架构 资料来源：邓平 科 星 算网络 空 天 地一体化 算力融 合网络 新发展，天 风证 券研究所 1.3.核 心技 术要求 低 时延&抗 辐射 1.3.1.通信要求 低 时延 星间激 光通 信 技术 不 依赖 地面 站 进 行卫 星 间数 据 传输，可 有 效 降低 数 据传 输 时延，是 空 间算 力 网 络建 设 的通 信 基础。激光通信 在空间 传输中 具有 波长短，抗 干扰能 力，抗截 获 强的特 点，是 卫 星 通 信 与 导 航 的 主 要 方 式，由 激 光 通 信 连 接 的 星 间 链 路 具 有 高 速 率、高 带 宽、高安全性 等 优势，可以提 供 高质量卫 星空间 通信。激 光 通信具有 很高的 能量集 中度，当需要较高的 链路通 信速率 时，激光 通信 通在体 积、重量 和 功耗方面 更具有 优势，构 建 激光星间链路成 为下一 代卫星 网络 的研究重 点之一。基 于 地 面核 心 网站 的 卫星 传输 时 延 和成 本 高。基于地面站核心网 的卫星 通信主 要传 输线路 行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 7 是：用户终端 星 链 卫星 A 地 面 站 核 心 网及 传输 星链卫星 B 用户终端，完全取决于 地面核 心网数 据获 取及链接，而且 还要通 过地 面站核心 网及传 输来解 决卫 星 A 和卫星 B 跟 两个用 户的链 接。即使两个 用户同 在一颗 卫星 覆盖下需 求链接，也需要 地 面站核心网的链 接。这 样就大 大增 加了链接 传输的 时延和 成本。基于低 轨卫 星 的激 光 通信 建立 的 太 空数 据 中心 不 依赖 地面 站 的 核心 网 的支 持，大 大降 低 了卫 星 通 讯的 时 延和 成 本。星链 网 络 架构 数 据传 输 主要 线路 是：用户终端 星链 卫 星(包括数据 交互)星间 激光 链 路 星链 卫 星(包括 数据 交互)用户 终端。理 论 上用 户在全球任意位 置都可 接入星 链网 络，从而享 受高速 度、低 延 迟的互联 网体验，而不依 赖 地面互联网。图 5：基于地面核心网的卫星通信 图 6：天地一体化数据中心组网 资料来源：通信 产业网 公众号，天风 证 券研究所 资料来源：通信 产业网 公众号，天风 证 券研究所 卫 星 间 的激 光 通信 主 要实 现的 是 电 学信 号 和激 光 载波 之间 的 转 换。激光通信技术 的 基本组成如下图 所示，相互 通信的 卫星分别 作为光 发射单 元和 光接收单 元，其中 信 号输入 到光发射单元，将电信 号调制 后加 载到光波 上进行 发射，光发 射单元包 括三个 部分，分别 为光源、信号调制 器以及 光放大 器等 其它器件 组成。经过 信道传 输后进入 光接收 单元，其中 光接收单元是将 光信号 转变成 电信 号，主要 架构 包括两 个部分，分别为 光电 探测器 以及解 调电路构成，并 最终 通过解 调恢复 出原始信 号。目前空 间激光 通信根据 解调方 式的不 同可 以大致分为两种 体制，分别为 IM/DD 探测以 及相干 探测。图 7：激光通信基本组成 资料来源：张柏 硕 低 轨卫星 间相干 激 光通信接 收技术 研究，天风 证券研 究所 1.3.2.硬件要求 抗辐 射 太 空 数 据 中 心 芯 片 等 电 子 元 器 件 需 要 满 足 抗 辐 射 特 性。太空数据中心运行的空间 环 境中，存在着大 量的高 能粒子 和宇 宙射线，高能 粒子或 宇宙射 线与元器 件的材 料相互 作用 会产生辐射效应 引起器 件性能 退化 或功能异 常。引起器 件辐射 效应的主 要空间 辐射源 包括 地球辐射带、银河 宇宙射 线、太 阳 宇宙线和 人工辐 射。高能 带 电粒子导 致的单 粒子效 应对 于器件工 作 影 响 最 为 严 重。单 粒 子 效 应（SEE）是 指 高 能 带 电 粒 子 在 穿 过 微 电 子 器 件 时，在 器 件内 部 敏 感 区 产 生 电 子-空 穴 对，这 些 电 荷 被 灵 敏 器 件 电 极 收 集 后，造 成 器 件 逻 辑 状 态 的 非正常改变（软错 误）或 器件 损坏（硬 错误）。表 1：单粒子效 应的分类 和描述 类型 英文(缩写)描述 单粒子翻转 Single Event Upset(SEU)存储单元逻辑状态 改变 单粒子闭锁 Single Event Latchup(SEL)PNPN 结构中 的大电流再生 状态 行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 8 单粒子烧毁 Single Event Burnout(SEB)大电流导致器件烧 毁 单粒子栅穿 Single Event Gate Rupture(SEGR)栅介质因大电流流 过而击穿 单粒子多位翻转 Multiple Bit Upset(MBU)一个粒子入射导致 存储单元多个 位的状态 改变 单粒子扰动 Single Event Disturb(SED)存储单元逻辑状态 出现瞬时改变 单粒子瞬态脉冲 Single Event Transient(SET)瞬态电流在混合逻 辑电路中传播，导致输 出 错误 单粒子快速反向 Single Event Snapback(SES)在 NMOS 器件中产生 的大电流再生 状态单 粒子 功能中断 单粒子功能中断 Single Event Functional Interrupt(SEFI)一个翻转导致控制 部件出错 单粒子位移损伤 Single Particle Displacement Damage(SPDD)因位移效应造成的 永久损伤 单粒子位硬错误 Single Hard Error(SHE)单个位出现不可恢 复性错误 单粒子诱导暗电流 SEIDC CCD 阵列中暗电流增加 资料来源：刘必 鎏 航 天器单 粒子效 应 的防护研 究，天风证 券研究 所 1.4.为 什么 我们认为 现 在开始 需要 关注太 空数 据中心？我 们 认 为在 新 一轮 算 力建 设景 气 周 期+LEO 商 业卫 星 通信 基 础 初步 建 立 进 入 加速 建设 背景下，太 空数 据 中心 建 设有 望打 开 行 业突 破 口，迎 来从 0 到 1 突 破 的黄 金 机遇 期。1.4.1.SpaceX Starlink 2.0 23 年 已 经 开 始第 一 批发 射 具 备 卫 星间 激 光通 信 功能 的第 二 代 Starlink 卫 星 开始 发射。截至 2023 年 3 月 17 日，SpaceX发射了第 76 批 52 颗 Starlink 互联网卫 星，目 前共计 发 射了 Starlink 互联网卫星 4105 颗。按照 SpaceX 第一阶段星链 计划（在 距离地面 550 公 里 的高度发 射部署 4408 颗卫 星），目前第一阶 段星链 计划已 经 接近 完成。据 Everyday Astronaut 网站 2 月 28 日消息，美国 SpaceX公司利用“猎鹰”-9 火箭成 功发射第 73 批 21 颗微 版“星链”v2.0（Starlink V2 Mini）卫星，是首 批发射 的第二 代 Starlink 卫星。表 2：Starlink 卫星 历代 型号对比 Starlink 卫星型号 重量 重量 结构设计 通信频段 卫星设备 推进系统 相关技术 功能变化 MicroSat 2a,2b 400kg 箱体结构 Ku 频段 双太阳能电池阵列，宽带天线/支 持 开 展 星 地 宽 带 体制的测试 Starlink Block v0.9 227kg 平板式结构 Ku 频段 太阳能电池阵列*1，Ku频段相控阵天线*4 氪 离 子 霍尔 推 进 系统/Starlink Block v1.0 260kg 平板式结构 Ku、Ka 频段 太阳能电池列*1，相控阵天线*4，抛物面天线*2、恒 星 跟 踪 器*1，自主防撞系统 氪 离 子 霍尔 推 进 系统 星间激光链路雏形/Starlink Block v1.5 295kg 平板式结构 Ku、Ka 频段 太阳能电池列*1，相控阵天线*4，抛物面天线*2、恒 星 跟 踪 器*1，自主防撞系统 氪 离 子 霍尔 推 进 系统 星间激光链路 支撑 Starlink 系统形成空间组网能力 Starlink Block v2-Mini 750kg 平板式结构 Ku、Ka、E 频段 双太阳能电池阵列，自主防撞系统 氩 离 子 霍尔 推 进 系统 星间激光链路，更强大的相控阵天线 总线大小为 v1.5 的两倍，卫星通 信容量比第一代增加四倍 Starlink Block v2.0 1200kg/Ku、Ka、E 频段 双太阳能电池阵列 氩 离 子 霍尔 推 进 系统 星间激光链路 通信能力比 V1.0 版卫星高出 10 倍，空间组网能力更强 资料来源：太空与 网络 公 众号（ID：satnetdy，作者 肖 永伟，张伟嘉，庞策，朱紫嫄（中国电子 科技集 团公司 第五 十四研 究 所），spcae.skyrocket，Everyday Astronaut，SpaceFlight Now，天风证 券研究 所 1.4.2.云 计 算 龙头 亚 马逊 Project Kuiper 首 批 低 轨 道卫 星 预计 23 年 年 内 发射 全球云计算龙头 亚 马 逊（2021 年 云计算业务市 场 规 模 占 全球云 计 算 市 场 空 间 39%），在2023 年 2 月 FCC 批准 亚 马逊 轨 道 碎片 处 理计 划 后，亚马 逊 旗下 Kuiper Systems 能够正式发 射 首 批卫 星。Amazon 在 2020 年的时候，宣布投 入 100 亿美元发展 Kuiper 卫星 计划，Project Kuiper 计划将向低地球轨道(LEO)发射 3,236 颗卫星，以 形成一 个完整 的全球星座。Kuiper Systems LLC 和亚马逊也 旨在提 供低延 迟的 快速宽带。2020 年获 FCC 同意发射3,236 颗卫星，但需 要 Kuiper 提交轨道 碎片处 理计划 才能 够正式发 射卫星。2023 年 2 月 FCC正式批准 Kuiper 轨道 碎片处 理计划，公司计 划在 2023 年年初发 射首批 2 颗 原型卫 星。行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 9 图 8：Project Kuiper 项目进展 资料来源：AWS 官网，GeekWire，skybroker，SpaceNews，SatelliteToday，天 风证券研 究所 1.4.3.以 ChatGPT 为 代 表 的新 兴 AI 应 用 驱 动新 一 轮算 力 建设景 气 周 期 以 ChatGPT 为 代 表 的新 兴 AI 应 用 驱 动新 一 轮算 力 建设景 气 周 期。微软在 2019 年以 10 亿美金投资 OpenAI，2020 年买断 GPT-3 背后基础 技术 的独家许 可，Azure 云 平台 成为其独家云供应 商。中国工 信产业 网 披露，从 GPT 到 GPT-3，参数量从 1.17 亿到 1750 亿，增长接近 1500 倍，庞大 的参数 量 带动算力 需求 持续高 速增 长。在当 今以深 度学习 为中 心的人工智能发 展中，AI 模 型的进 步主要依 赖于大 规模数 据的 消化，伴 随着 AI 模型 的数 据量、结构的复 杂程度 不断增 加，模型尺寸 呈现指 数级增 加，AI 应用 创新持续 进行 有望带 动算力需求继续 高增，OpenAI 的 研究人员 预计 在 ChatGPT 带动下全 球算力 需求以每 2 个月翻倍速度成长，需求 增 速加 快有望 驱动 新 一轮算 力建设 景气 周期。图 9：全球算力需求预测 资料来源：Science，天 风证券 研究所 2.通信卫 星搭载计算平台 为 太空数据中心主要 方案 2.1.太 空初 创企业&科技 巨头 多环 节参与 空间 算力网 络建 设 行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 10 面 对 不 断增 长 的算 力 需求 和商 用 卫 星基 础 建设 的 加速，多 家 太 空初 创 企业&科 技 巨头 多 环节 参 与 空间 算 力网 络 建设，空 天 地 一体 化 算力 融 合网 络架 构 初 见雏 形。以 SpaceX、Amazon Kuiper 以及OneWeb 为代表 的卫星互 联网建 设为空 天地 一体化算 力融合 提供了 天基 算力网络基础。LeoCloud&Ramon Space、OrbitsEdge&HPE 等卫星在 轨边缘 计算提 供了 新的解决方案，利 用天基 边缘计 算 节点减小 地基网 络的计 算量，提升卫星 数据的 处理效 率。NTT&SKY Perfect JSAT 以及 Cloud Constellation 主要关注天基 地基之间 数据传 输 的中 继服 务。地面云计算 巨头如 亚马逊，微 软和谷歌 为 卫星 数据提供 云 计算支持，有 助于未 来天基 和地面侧算力网 络的融 合。图 10：空天地一体化算力融合网 络架构 资料来源：邓平 科 星 算网络 空 天 地一体化 算力融 合网络 新发展，天 风证 券研究所 2.1.1.网 络 基 础设 施 建设 1）Space X 方 案 要 点：卫 星和 地 面无 线通 信+卫 星间 激 光通 信+LEO 轨 道（后 续延 伸 MEO&GEO 轨道）Starlink 星 间 激 光 链 路同 轨道 数 据 传输 能 力，Starshield 跨 轨 道 数据 传 输能 力 为形成 低-中-高 分 布式 算 力网 络 提供 数据 传 输 基础。目前 SpaceX 主要为消 费者和 商业用 途设 计的“星链”具备 星间激 光链路 能力，卫星之 间的数 据传输 速度 可达 97%的光 速，比 光纤传 输速度要快 40%，其卫星与 用户端 往返数据 中位延 迟时间 为 45ms。同时 SpaceX 主要为政府用途设计的星 盾（Starshield）具备跨轨道 激光传 输数据 能力，可支持 SpaceX 同轨道星 链传输+跨轨 道星盾 传输为 形成太 空分布式 算力提 供通信 基础。图 11：星间激光链路实现空间算 力网络构建 行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 11 资料来源：Infoq，天风 证券研 究所 2.1.2.卫 星 在 轨边 缘 计算 探 索 1）LeoCloud&Ramon.Space 方 案 要 点：LeoCloud LEO 星座+Ramon.Space 超 级 计 算 解 决 方案 2021 年 7 月，Ramon.Space 和 LeoCloud 达 成 战 略 合作打 造 基 于卫 星 的 云 边 缘计 算服 务。边缘计算 使工作 负载计 算资 源尽可能 接近数 据源和 用户，具有延迟、安全 性、可用 性和主权等竞争 和关键 任务优 势。最终用户 可以在 无缝的 卫星 托管混合 云环境 中操作 其服 务或应用程序工 作负载。Ramon.Space 超 级 计 算 解 决 方 案 被 称 为“太 空 数 据 中 心”，目的是推 动 云 计 算 扩 展 到 地球以外。Ramon.Space 的先进技术是 LEOcloud 的 LEO 星座的计 算基础 设施，包括 超级计算功能，高性能 机器学 习 DSP 空间处理器 和基于 SSD 的高密度 存储，使智能 卫星 能够在轨道上移 动，处理和 存储数 据。这 些系统 从头开 始构建，具有 耐辐射、低 功率、高 度可靠和耐用的 特点，可在 轨道上 提供更好 的服务，降 低总拥 有成本并 实现颠 覆性的 新商 业模式。图 12：LEOcloud 太空云愿景&LEOcloud 太空边缘服务 商业空 间站 资料来源：LEOcloud，天 风证 券研究 所 2)Orbits Edge&HPE 方 案 要 点：HPE 星 载计 算 机+可 用 于 搭载 HPE 的卫 星 平台 SatFrame。Orbits Edge 成立于 2018 年，是一家 总部位 于美国 佛罗 里达州的 轨道边 缘 计算 科技 公司，计划将数 据中心 和边缘 计算 机部署在 低轨轨 道，即在卫 星平台上 集成现 成的机 架式 服务器，用以处理、清理、聚合 多源 数据并进 行分析，主要 服务 对象是遥 感类卫 星。行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 12 在产品方 面，该公 司自主 研 发了适用 于 18 英寸深服 务 器（如已在 国际空 间站上 采 用的 HPE EL8000 服务器）的卫星 平 台 SatFrameTM445 LE，未来可扩展 至支持 36 英寸 服 务器。与传 统 卫 星 设 计 不 同，该 公 司 的 整 个 卫 星 设 计 集 成 度 更 高，分 为 电 源 分 系 统、热 控 分 系 统、19 英寸的服务 器支架、电 子系统、5 台 边缘服 务器以 及通信阵 列组成。图 13：与 HPE 合作开发的 OrbitsEdge SatFrame 服务器和瓦亚太空运载火箭图片 资料来源：OrbitsEdge 官网，天风证 券 研究所 图 14：OrbitsEdge Satframe 外观 结构示意图 资料来源：HPE 官网，天风证 券研究 所 2.1.3.卫 星 数 据中 继 服务 探 索 1)NTT&SKY Perfect JSAT 方 案 要 点：卫 星和 地 面 光 通信+GEO 轨道 2022 年日本最大 运营商 NTT 和 SKY Perfect JSAT（亚 洲领先的 卫星运 营商）共同 成立了 Space Compass Corporation，旨在推 出第一 个基于 地球 同步轨道（GEO）亚洲 数据 中继服务，将 利 用 Skyloom 的 尖 端 通 信 和 网 络 系 统，为 快 速 增 长 的 地 球 观 测(EO)市 场 提 供 实时、高容量、直接 到云的 数 据传输服 务。两家 公司 计划 于 2024 年在亚洲部署 第一 个网络基础设施 节点，并预计 到 2026 年扩展 GEO 星座以 提 供额外的 容量和 全球覆 盖 范围。Space Compa 计划 于 2024 年 推 出 一项 光 学数 据 中继 服务 用 于 地球 观 测，卫 星 和地面 采 用光 通 信 的方 式 实现 信 息的 传输。不同于 Starlink 采用的 无线电波 传输，Space Compass 计划 采用光 传输实 现 卫星 到地 面的高容 量、准实时 的数据 传输，同 时 公 司将稳 步增加 配备先进计算功 能的卫 星数量，构 建高容量 的空间 通信/计算 处理基础 设施。图 15：Space Compa 公司（NTT 和 SKY Perfect）空间综合计算网络概念 行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 13 资料来源：NTT 官网、天风证 券研究 所 图 16：光数据中继服务 资料来源：NTT 官网、天风证 券研究 所 2)Cloud Constellation 方 案 要 点：卫 星和 地 面无 线波 通 信+LEO 轨道 Spacebelt 数 据 安 全 服 务（DSaaS）：Cloud Constellation 基于 10 颗 低 地 球轨 道（LEO）卫 星 组 成的 网 络，旨 在提 供天 基 安 全云 数 据存 储 和全 球连 接 服 务。图 17：Cloud Constellation Spacebelt DSaaS 服务 行 业报告|行 业深度研 究 请务必阅读正文之后的 信息披露和免责申明 14 资料来源：SpaceBelt 官网，天风 证券研 究所 2.1.4.天基&地 基 算 力网 络 衔接&融合 1)Amazon Ground Station 方 案 要 点：地 面接 收 地 面数 据 中 心的 衔 接 AWS Ground Station 是 一 项 完 全 托管 的 服务，可以 通过 地 面 站控 制 卫星 通 信、处理 数 据和 扩 展 运营 规 模，而 不必 担心 构 建 或管 理 自己 的 地面 站基 础 设 施。用户可以使 用 AWS 地面站控制 台启动 Amazon EC2 实例，识别 需要与 之通信 的卫星，并 将命 令传输 到卫 星以安排未来的 活动。或者实 时接 收来自卫 星的批 量任务 数据，或异步 在 Amazon S3 Bucket 中接收数据。同时，AWS 地 面站天线 位于完 全托管 的 AWS 地面站位 置内，并通过 亚马逊的低延迟、高度可 靠、可 扩展 和安全的 全球网 络主干 进行 互联。下 行链接 并存储 在一 个 AWS区域中 的数 据可 以通 过全 球 网络发 送到 其他 AWS 区域，以便 进一 步处 理。AWS Ground Station 提供我们的 卫星天 线直接访问 AWS 服务，以 便更快、更简单、更经 济高 效地存储和处理下 载的数 据。这允许 您将天气 预报或 自然灾 害图 像等用例 的数据 处理和 分析 时间从小时减少 到分钟 或秒。图 18：AWS Ground Station 工作原理 资料来源：AWS 官网、天风 证券研 究所 2)Google Cloud 方 案 要 点：谷 歌云 优化 天地 通 信&助力 Starlink 地 面站 建 立 SpaceX 将 依 托 谷 歌 数 据中心 的 功 能开 始 建立 S
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