深度报告-20230330-天风证券-电子行业深度研究_AI新时代算力需求高增长_算力网络建设有望奔向太空_28页_3mb
报告摘要
电子行业研究报告总结：AI驱动算力网络建设迈向太空
核心内容
本报告分析了AI技术快速发展背景下，算力需求激增，推动算力网络建设从地面迈向太空。太空数据中心作为一种新兴概念，正在成为科技竞争的重要领域，具备降低成本、提升数据处理效率和实现全生命周期经济效益等优势。
主要观点
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算力需求高增长
以ChatGPT为代表的AI应用推动全球算力需求以每2个月翻倍速度增长，带动新一轮算力建设景气周期。 -
太空数据中心的定义与优势
太空数据中心是指在太空中运行的数据中心，能够提供数据存储、处理和传输等服务。相比地面数据中心，其优势包括：- 降低电力能耗和运营成本
- 提高数据处理效率和传输速率
- 提升低轨卫星全生命周期经济效益
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核心技术要求
- 低时延：星间激光通信技术可有效降低数据传输时延，是空间算力网络建设的基础
- 抗辐射：太空环境中的高能粒子和宇宙射线对芯片和电子设备造成影响，需具备抗辐射能力
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建设背景与进展
- SpaceX：已开始部署第二代Starlink卫星，具备星间激光通信功能，计划完成第一阶段星链计划
- 亚马逊Kuiper：计划在2023年内发射首批卫星，目标为提供全球宽带服务
- 太空初创公司：如LeoCloud、Ramon.Space、OrbitsEdge等正探索卫星在轨边缘计算和数据中心建设
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太空数据中心的市场空间
- 2027年太空数据中心硬件设备市场空间预计达366.3亿美元
- NSR预计2021-2031年卫星云服务能力将累计创造310亿美元收入
- 未来随着卫星数量增加和服务能力提升，服务市场增长空间巨大
关键信息
- 卫星数量增长：2021年全球在轨运行卫星数量达4852颗，同比增长44%
- 成本结构：卫星发射成本占太空数据中心建设成本的较大比例，预计单颗卫星成本在2023年为200万美元，2027年降至162.9万美元
- 数据中心成本：地面数据中心成本中，服务器占比约70%，而服务器成本中计算和存储芯片占比超过50%
- 技术路径：以低轨卫星搭载计算平台为主，结合星间激光通信和卫星与地面的无线电波通信
- 硬件要求：商用CPU、GPU和Flash可用于太空数据中心，但需进一步验证其抗辐射能力，MRAM等技术有望成为新选择
产业链投资机会
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核心硬件制造
- AI服务器龙头：如浪潮信息、工业富联
- 服务器PCB：如鹏鼎控股
- 先进封装：如长电科技、通富微电、华天科技
- 企业级存储：如江波龙、兆易创新、澜起科技
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低轨卫星服务供应商
- 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
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
- 卫星间通信技术发展不及预期
- AI行业应用及算力需求增长不及预期
- 主观测算风险
投资建议
建议重点关注以下领域：
- 空间算力网络建设带动的服务器需求
- 低轨道卫星服务供应商
- 服务器芯片、存储芯片及封装相关企业
- 云计算与卫星通信融合的相关技术和服务提供商
市场空间测算
| 年份 | 卫星发射数量（颗） | 卫星成本（亿美元） | 单颗卫星成本（万美元） | 配套数据中心成本（亿美元） | 单颗卫星配套数据中心成本（亿美元） | 配套数据中心卫星占比 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2023E | 1539 | 30.78 | 200 | 0.00 | 1 | 0% |
| 2024E | 1851 | 35.17 | 190 | 38.46 | 0.95 | 2% |
| 2025E | 2051 | 37.02 | 180.5 | 91.43 | 0.903 | 5% |
| 2026E | 2102 | 36.04 | 171.48 | 173.63 | 0.857 | 10% |
| 2027E | 2202 | 35.87 | 162.9 | 330.40 | 0.815 | 20% |
图表目录
- 图1：典型2N数据中心机架的总拥有成本（TCO）拆分
- 图2：数据中心能源消耗情况
- 图3：2017-2021年全球在轨运行卫星数量及市场份额
- 图4：天地一体化算力网络架构
- 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
- 图7：激光通信基本组成
- 图8：Project Kuiper项目进展
- 图9：全球算力需求预测
- 图10：空天地一体化算力融合网络架构
- 图11：星间激光链路实现空间算力网络构建
- 图12：LEOcloud太空云愿景与LEOcloud太空边缘服务
- 图13：OrbitsEdge SatFrame服务器与瓦亚太空运载火箭
- 图14：OrbitsEdge SatFrame外观结构示意图
- 图15：SpaceCompa公司（NTT和SKYPerfect）空间综合计算网络概念
- 图16：光数据中继服务
- 图17：Cloud Constellation Spacebelt DSaaS服务
- 图18：AWS Ground Station工作原理
- 图19：Azure Orbital Ground Station工作原理
- 图20：2021年全球卫星行业收入情况
- 图21：全球卫星云服务收入结构（按细分市场）
- 图22：地面数据中心产业链全景图
- 图23：太空数据中心商业模式
- 图24：全球卫星通信行业在轨通信卫星运营商竞争格局
- 图25：全球云计算竞争格局
- 图26：2021年服务器竞争格局
- 图27：预计2022年服务器代工竞争格局
- 图28：数据中心成本构成
- 图29：服务器成本构成
- 图30：HPE星载计算机SBC-2组成
- 图31：Ramon.Space太空计算平台
- 图32：宇宙辐射导致的SEU效应
- 图33：宇宙辐射导致的SEL效应
- 图34：NuStream示意图
- 图35：NuStream参数
- 图36：不同类型存储芯片性能对比
- 图37：全球MRAM产业链
- 图38：HPE&Orbitsedge合作构建星载超级计算中心
表格目录
- 表1：单粒子效应的分类和描述
- 表2：Starlink卫星历代型号对比
- 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
- 表4：主要卫星运营商卫星发射计划
- 表5：太空数据中心建设市场空间测算
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