請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明1AI新時代算力需求高增長，算力網絡建設有望奔向太空算力需求高增長，算力網絡建設奔向天空：我們認為商業衛星通信網絡基礎初步建立進入加速建設階段（SpaceX首批Starlink2.0衛星23年2月發射+亞馬遜Kuiper首批衛星預計23年發射）+以ChatGPT為代表的新興AI應用帶動算力需求高增長+算力資源成為科技競賽戰略性資源，太空數據中心建設有望迎來從0到1突破的黃金機遇期。太空數據中心是指在太空中運行的數據中心，可提供數據存儲、處理和傳輸等服務，太空數據中心可建設在衛星/空間站，目前空間站商業化尚未大規模啟動，以衛星為基礎的太空數據中心為主流方案。太空數據中心建設有助于：1）降低數據中心能耗（利用太陽能&空間低溫環境2）提高太空數據的利用效率和傳輸速率，減少衛星和地面間傳輸的數據容量；3）提高低軌衛星全生命周期經濟效益產出（信息的傳輸?信息的處理&存儲）。科技巨頭（SpaceX，Amazon，NTT等）&太空初創公司（LeoCloud、Ramon.Space、OrbitsEdge、CloudConstellation等）積極加碼空間算力網絡建設有望帶動太空數據中心建設加速。目前主要技術路徑為低軌通信衛星搭載計算平臺（HPEEL8000服務器、Ramon.Space等計算平臺）。HPEEL8000服務器為地面商用邊緣計算平臺，Ramon.Space專門用于衛星在軌的數據處理和存儲，主要能源供給方式為太陽能，衛星間采用激光鏈路通信，衛星和地面間采用無線電波通信。太空數據中心對應市場空間包括硬件/基礎設施建設+太空數據中心云服務市場，硬件先行，服務有望打開長期成長空間。我們預計2027年太空數據中心對應的硬件設備市場空間為366.3億美元，NSR預計2021-2031年衛星云服務能夠累計創造310億美元收入。服務器承擔數據處理和存儲功能為太空數據中心核心硬件。計算芯片和存儲芯片為服務器重要組成（成本占比超過50%空間環境應用對于太空數據中心芯片提出差異化應用要求，目前商用GPU&CPU&Flash可用于太空數據中心服務器但整體可靠性&耐輻射特性需要進一步驗證&強化。專用計算芯片創新、MRAM等技術有望為太空數據中心服務器芯片提供新的選擇。投資建議：建議重點關注：1）空間算力網絡建設帶動的服務器需求：AI服務器龍頭：工業富聯；服務器PCB：鵬鼎控股；先進封裝：長電科技、通富微電、華天科技；企業級存儲：江波龍（計算機團隊聯合覆蓋）、兆易創新、瀾起科技等；2）低軌道衛星服務供應商：復旦微電、國光電氣（軍工團隊覆蓋）、紫光國微、中國衛通、中國衛星等風險提示：核心硬件技術進展不及預期、太空數據中心建設進度不及預期、衛星間技術通信進度不及預期、AI行業應用&算力需求增長不及預期、主觀測算風險證券研究報告2023年03月30日yuwenjing@5% 1% -11%-15%-19%-23%電子滬深300資料來源：聚源數據1《電子-行業專題研究:4D毫米波雷2《電子-行業投資策略:先周期復蘇后成長創新，抓住內需和供給側拉動》3《電子-行業深度研究:后智能手機時代光學看什么？光學標的未來誰能走請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明21.算力需求高增長，算力網絡建設奔向太空 51.1.太空數據中心是什么？ 51.2.為什么要建設太空數據中心？ 51.3.核心技術要求—低時延&抗輻射 61.3.1.通信要求—低時延 61.3.2.硬件要求—抗輻射 71.4.為什么我們認為現在開始需要關注太空數據中心？ 81.4.1.SpaceXStarlink2.023年已經開始第一批發射 81.4.2.云計算龍頭亞馬遜ProjectKuiper首批低軌道衛星預計23年年內發射 81.4.3.以ChatGPT為代表的新興AI應用驅動新一輪算力建設景氣周期 92.通信衛星搭載計算平臺為太空數據中心主要方案 92.1.太空初創企業&科技巨頭多環節參與空間算力網絡建設 92.1.1.網絡基礎設施建設 102.1.2.衛星在軌邊緣計算探索 112.1.3.衛星數據中繼服務探索 122.1.4.天基&地基算力網絡銜接&融合 14a)全球主要科技巨頭&初創公司針對太空數據中心布局&進展 153.太空數據中心市場空間有多大？ 173.1.現階段衛星行業硬件設備市場占比高，遠期看服務類收入彈性更大 173.2.太空數據中心基礎設施建設先行 183.3.太空數據中心云計算服務長期成長空間廣闊 183.4.太空數據中心建設帶動產業鏈價值分布重塑 194.服務器為太空數據中心核心硬件 214.1.服務器—太空數據中心的核心計算硬件 224.1.1.計算—商用CPU&GPU可用于空間計算，處理器創新有望提升耐用性 234.1.2.存儲——商用Flash可用于太空存儲，MRAM有望成為新選擇 244.2.在軌數據基礎設施—提供能源&輻射防護&結構支撐 254.3.操作系統—Linux系統低成本&高安全性&強定制化有望成為應用主流 265.產業鏈投資機會 266.風險提示 27圖1：典型2N數據中心機架的總擁有成本（TCO）拆分 5圖2：數據中心能源消耗情況 5圖3：2017-2021年全球在軌運行衛星數量（顆）及市場份額（%） 5請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明3圖4：天地一體化算力網絡架構 6圖5：基于地面核心網的衛星通信 7圖6：天地一體化數據中心組網 7圖7：激光通信基本組成 7圖8：ProjectKuiper項目進展 9圖9：全球算力需求預測 9圖10：空天地一體化算力融合網絡架構 10圖11：星間激光鏈路實現空間算力網絡構建 10圖12：LEOcloud太空云愿景&LEOcloud太空邊緣服務——商業空間站 11圖13：與HPE合作開發的OrbitsEdgeSatFrame服務器和瓦亞太空運載火箭圖片 12圖14：OrbitsEdgeSatframe外觀結構示意圖 12圖15：SpaceCompa公司（NTT和SKYPerfect）空間綜合計算網絡概念 12圖16：光數據中繼服務 圖17：CloudConstellationSpacebeltDSaaS服務 13圖18：AWSGroundStation工作原理 14圖19：AzureOrbitalGroundStation工作原理 15圖20：2021年全球衛星行業收入情況 17圖21：全球衛星云服務收入結構（按細分市場） 18圖22：地面數據中心產業鏈全景圖 19圖23：太空數據中心商業模式 19圖24：全球衛星通信行業在軌通信衛星運營商競爭格局（截至22年4月） 20圖25：全球云計算競爭格局 20圖26：2021年服務器競爭格局 21圖27：預計2022年服務器代工競爭格局（%） 21圖28：數據中心成本構成 21圖29：服務器成本構成 21圖30：HPE星載計算機SBC-2組成 22圖31：Ramon.Space太空計算平臺 23圖32：宇宙輻射導致的SEU效應導致Flash設備存儲態錯誤 24圖33：宇宙輻射導致的SEL效應導致DRAM和SRAM設備短路 24圖34：NuStream示意圖 24圖35：NuStream參數 24圖36：不同類型存儲芯片性能對比 25圖37：全球MRAM產業鏈 25圖38：HPE&Orbitsedge合作構建星載超級計算中心 26表1：單粒子效應的分類和描述 7表2：Starlink衛星歷代型號對比 8表3：全球主要科技巨頭&初創公司針對太空數據中心布局&進展 15表4：主要衛星運營商衛星發射計劃 18請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明4表5：太空數據中心建設市場空間測算.................................................................................................18請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明51.算力需求高增長，算力網絡建設奔向太空數據中心是指在太空中運行的數據中心，可提供數據存儲、處理和傳輸等服務，以滿足太空探索和任務需求。太空數據中心通常由航天器或空間站上的計算機設備組成，這些設備可以在太空環境下運行，并能夠處理和存儲大量的數據。相比于傳統地面數據中心，太空數據中心能夠減少電力成本&運營成本。對IDC服務商而言，電力成本占整體支出中的20%。數據中心成本主要包括：1）電力能耗費用；2）工程及建設費用；3）供配電系統能耗費用；4）場地費用及其他。相比于地面數據中心，太空數據中心能夠有效降低電力能耗費用、制冷系統能耗費用、照明及其他費用，可以有效降低成本。資料來源：APClegendaryreliability、天風證券研究所資料來源：IEA、天風證券研究所在軌衛星數量的增加使得太空數據高速增加，太空數據中心建設有望提升太空數據的利用效率&降低太空回傳至地面數據量。2021年全球在軌運行衛星數量共計4852個，同比增長44%，相當于2012年的4.5倍。在軌衛星數量增加帶動太空數據增加，太空數據中心的建設有助于衛星側實現在軌計算和存儲，降低衛星向地面傳輸的數據量，同時提高太空數據處理的效率。請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明6資料來源：穆京京，李鐵驪等《衛星產業狀況報告》，天風證券研究所太空數據中心建設有助于提升衛星全生命周期經濟效益產出。衛星通信網絡建設為太空數據中心建設提供網絡通信基礎，衛星通信承擔相對單一的信息傳輸功能，太空數據中心建設增加信息處理和存儲環節，有助于提升衛星全生命周期經濟效益產出。衛星互聯網蓬勃發展，衛星網絡與地面網絡融合+衛星網絡算網融合有望進一步加強。衛星通信發展到第四代—衛星互聯網階段，伴隨著衛星發射技術的革新&衛星建造發射成本的降低，衛星互聯網進入蓬勃發展期，后續衛星網絡和地面網絡深度融合的分層網絡架構為空間算力網絡的構建提供網絡基礎。高、中、低地球軌道和地面網絡的分層網絡架構使得大型GEO/MEO衛星具備了高性能算力和輕量化核心網及天基數據中心的能力，而LEO衛星等則具備了接入網絡和邊緣計算的能力，為空間算力網絡構建提供了物質基礎。2019年11月，工信部成立了IMT-2030（6G）推進組，我國正式啟動6G的研發工作，在5G技術基礎上進一步融合了衛星通信、大數據、云計算與人工智能等技術，使得“網絡+算力”的特征愈加明顯。資料來源：鄧平科《星算網絡——空天地一體化算力融合網絡新發展》，天風證券研究所1.3.1.通信要求—低時延星間激光通信技術不依賴地面站進行衛星間數據傳輸，可有效降低數據傳輸時延，是空間算力網絡建設的通信基礎。激光通信在空間傳輸中具有波長短，抗干擾能力，抗截獲強的特點，是衛星通信與導航的主要方式，由激光通信連接的星間鏈路具有高速率、高帶寬、高安全性等優勢，可以提供高質量衛星空間通信。激光通信具有很高的能量集中度，當需要較高的鏈路通信速率時，激光通信通在體積、重量和功耗方面更具有優勢，構建激光星間鏈路成為下一代衛星網絡的研究重點之一。基于地面核心網站的衛星傳輸時延和成本高。基于地面站核心網的衛星通信主要傳輸線路請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明7是：用戶終端——星鏈衛星A——地面站核心網及傳輸——星鏈衛星B——用戶終端，完全取決于地面核心網數據獲取及鏈接，而且還要通過地面站核心網及傳輸來解決衛星A和衛星B跟兩個用戶的鏈接。即使兩個用戶同在一顆衛星覆蓋下需求鏈接，也需要地面站核心網的鏈接。這樣就大大增加了鏈接傳輸的時延和成本。基于低軌衛星的激光通信建立的太空數據中心不依賴地面站的核心網的支持，大大降低了衛星通訊的時延和成本。星鏈網絡架構數據傳輸主要線路是：用戶終端——星鏈衛星(包括數據交互)——星間激光鏈路——星鏈衛星(包括數據交互)——用戶終端。理論上用戶在全球任意位置都可接入星鏈網絡，從而享受高速度、低延遲的互聯網體驗，而不依賴地面互聯網。資料來源：通信產業網公眾號，天風證券研究所資料來源：通信產業網公眾號，天風證券研究所衛星間的激光通信主要實現的是電學信號和激光載波之間的轉換。激光通信技術的基本組成如下圖所示，相互通信的衛星分別作為光發射單元和光接收單元，其中信號輸入到光發射單元，將電信號調制后加載到光波上進行發射，光發射單元包括三個部分，分別為光源、信號調制器以及光放大器等其它器件組成。經過信道傳輸后進入光接收單元，其中光接收單元是將光信號轉變成電信號，主要架構包括兩個部分，分別為光電探測器以及解調電路構成，并最終通過解調恢復出原始信號。目前空間激光通信根據解調方式的不同可以大致分為兩種體制，分別為IM/DD探測以及相干探測。資料來源：張柏碩《低軌衛星間相干激光通信接收技術研究》，天風證券研究所1.3.2.硬件要求—抗輻射太空數據中心芯片等電子元器件需要滿足抗輻射特性。太空數據中心運行的空間環境中，存在著大量的高能粒子和宇宙射線，高能粒子或宇宙射線與元器件的材料相互作用會產生輻射效應引起器件性能退化或功能異常。引起器件輻射效應的主要空間輻射源包括地球輻射帶、銀河宇宙射線、太陽宇宙線和人工輻射。高能帶電粒子導致的單粒子效應對于器件工作影響最為嚴重。單粒子效應（SEE）是指高能帶電粒子在穿過微電子器件時，在器件內部敏感區產生電子-空穴對，這些電荷被靈敏器件電極收集后，造成器件邏輯狀態的非正常改變（軟錯誤）或器件損壞（硬錯誤）。英文(縮寫)單粒子翻轉SingleEventUpset(SEU)存儲單元邏輯狀態改變單粒子閉鎖SingleEventLatchup(SEL)PNPN結構中的大電流再生狀態請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明8單粒子燒毀SingleEventBurnout(SEB)大電流導致器件燒毀單粒子柵穿SingleEventGateRupture(SEGR)柵介質因大電流流過而擊穿單粒子多位翻轉MultipleBitUpset(MBU)一個粒子入射導致存儲單元多個位的狀態改變單粒子擾動SingleEventDisturb(SED)存儲單元邏輯狀態出現瞬時改變單粒子瞬態脈沖SingleEventTransient(SET)瞬態電流在混合邏輯電路中傳播，導致輸出錯誤單粒子快速反向SingleEventSnapback(SES)在NMOS器件中產生的大電流再生狀態單粒子功能中斷單粒子功能中斷SingleEventFunctionalInterrupt(SEFI)一個翻轉導致控制部件出錯單粒子位移損傷SingleParticleDisplacementDamage(SPDD)因位移效應造成的永久損傷單粒子位硬錯誤SingleHardError(SHE)單個位出現不可恢復性錯誤單粒子誘導暗電流SEIDCCCD陣列中暗電流增加資料來源：劉必鎏《航天器單粒子效應的防護研究》，天風證券研究所1.4.為什么我們認為現在開始需要關注太空數據中心？我們認為在新一輪算力建設景氣周期+LEO商業衛星通信基礎初步建立進入加速建設背景下，太空數據中心建設有望打開行業突破口，迎來從0到1突破的黃金機遇期。1.4.1.SpaceXStarlink2.023年已經開始第一批發射具備衛星間激光通信功能的第二代Starlink衛星開始發射。截至2023年3月17日，SpaceX發射了第76批52顆Starlink互聯網衛星，目前共計發射了Starlink互聯網衛星4105顆。按照SpaceX第一階段星鏈計劃（在距離地面550公里的高度發射部署4408顆衛星目前第一階段星鏈計劃已經接近完成。據EverydayAstronaut網站2月28日消息，美國SpaceX公司利用“獵鷹”-9火箭成功發射第73批21顆微版“星鏈”v2.0（StarlinkV2Mini）衛星，是首批發射的第二代Starlink衛星。重量重量結構設計通信頻段統相關技術功能變化MicroSat2a,2b400kg箱體結構Ku頻段雙太陽能電池陣列，寬帶天線//支持開展星地寬帶體制的測試StarlinkBlockv0.9227kg平板式結構Ku頻段太陽能電池陣列*1，Ku頻段相控陣天線*4氪離子霍爾推進系統//StarlinkBlockv1.0260kg平板式結構Ku、Ka頻段太陽能電池列*1，相控陣天線*4，拋物面天線*2、恒星跟蹤器*1，自主防撞系統氪離子霍爾推進系統星間激光鏈路雛形/StarlinkBlockv1.5295kg平板式結構Ku、Ka頻段太陽能電池列*1，相控陣天線*4，拋物面天線*2、恒星跟蹤器*1，自主防撞系統氪離子霍爾推進系統星間激光鏈路支撐Starlink系統形成空間組網能力StarlinkBlockv2-Mini750kg平板式結構Ku、Ka、E頻段雙太陽能電池陣列，自主防撞系統氬離子霍爾推進系統星間激光鏈路，更強大的相控陣天線總線大小為v1.5的兩倍，衛星通信容量比第一代增加四倍StarlinkBlockv2.01200kg/Ku、Ka、E頻段雙太陽能電池陣列氬離子霍爾推進系統星間激光鏈路通信能力比V1.0版衛星高出10倍，空間組網能力更強資料來源：太空與網絡公眾號（ID：satnetdy，作者肖永偉，張偉嘉，龐策，朱紫嫄（中國電子科技集團公司第五十四研究所spcae.skyrocket，EverydayAstronaut，SpaceFlightNow，天風證券研究所1.4.2.云計算龍頭亞馬遜ProjectKuiper首批低軌道衛星預計23年年內發射全球云計算龍頭亞馬遜（2021年云計算業務市場規模占全球云計算市場空間39%在2023年2月FCC批準亞馬遜軌道碎片處理計劃后，亞馬遜旗下KuiperSystems能夠正式發射首批衛星。Amazon在2020年的時候，宣布投入100億美元發展Kuiper衛星計劃，ProjectKuiper計劃將向低地球軌道(LEO)發射3,236顆衛星，以形成一個完整的全球星座。KuiperSystemsLLC和亞馬遜也旨在提供低延遲的快速寬帶。2020年獲FCC同意發射3,236顆衛星，但需要Kuiper提交軌道碎片處理計劃才能夠正式發射衛星。2023年2月FCC正式批準Kuiper軌道碎片處理計劃，公司計劃在2023年年初發射首批2顆原型衛星。請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明9資料來源：AWS官網，GeekWire，skybroker，SpaceNews，SatelliteToday，天風證券研究所1.4.3.以ChatGPT為代表的新興AI應用驅動新一輪算力建設景氣周期以ChatGPT為代表的新興AI應用驅動新一輪算力建設景氣周期。微軟在2019年以10億美金投資OpenAI，2020年買斷GPT-3背后基礎技術的獨家許可，Azure云平臺成為其獨家云供應商。中國工信產業網披露，從GPT到GPT-3，參數量從1.17億到1750億，增長接近1500倍，龐大的參數量帶動算力需求持續高速增長。在當今以深度學習為中心的人工智能發展中，AI模型的進步主要依賴于大規模數據的消化，伴隨著AI模型的數據量、結構的復雜程度不斷增加，模型尺寸呈現指數級增加，AI應用創新持續進行有望帶動算力需求繼續高增，OpenAI的研究人員預計在ChatGPT帶動下全球算力需求以每2個月翻倍速度成長，需求增速加快有望驅動新一輪算力建設景氣周期。資料來源：Science，天風證券研究所2.通信衛星搭載計算平臺為太空數據中心主要方案2.1.太空初創企業&科技巨頭多環節參與空間算力網絡建設請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明面對不斷增長的算力需求和商用衛星基礎建設的加速，多家太空初創企業&科技巨頭多環節參與空間算力網絡建設，空天地一體化算力融合網絡架構初見雛形。以SpaceX、AmazonKuiper以及OneWeb為代表的衛星互聯網建設為空天地一體化算力融合提供了天基算力網絡基礎。LeoCloud&RamonSpace、OrbitsEdge&HPE等衛星在軌邊緣計算提供了新的解決方案，利用天基邊緣計算節點減小地基網絡的計算量，提升衛星數據的處理效率。NTT&SKYPerfectJSAT以及CloudConstellation主要關注天基地基之間數據傳輸的中繼服務。地面云計算巨頭如亞馬遜，微軟和谷歌為衛星數據提供云計算支持，有助于未來天基和地面側算力網絡的融合。資料來源：鄧平科《星算網絡——空天地一體化算力融合網絡新發展》，天風證券研究所2.1.1.網絡基礎設施建設方案要點：衛星和地面無線通信+衛星間激光通信+LEO軌道（后續延伸MEO&GEO軌道）Starlink星間激光鏈路同軌道數據傳輸能力，Starshield跨軌道數據傳輸能力為形成低-中-高分布式算力網絡提供數據傳輸基礎。目前SpaceX主要為消費者和商業用途設計的“星鏈”具備星間激光鏈路能力，衛星之間的數據傳輸速度可達97%的光速，比光纖傳輸速度要快40%，其衛星與用戶端往返數據中位延遲時間為45ms。同時SpaceX主要為政府用途設計的星盾（Starshield）具備跨軌道激光傳輸數據能力，可支持SpaceX同軌道星鏈傳輸+跨軌道星盾傳輸為形成太空分布式算力提供通信基礎。請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明資料來源：Infoq，天風證券研究所2.1.2.衛星在軌邊緣計算探索1）LeoCloud&Ramon.Space方案要點：LeoCloudLEO星座+Ramon.Space超級計算解決方案2021年7月，Ramon.Space和LeoCloud達成戰略合作打造基于衛星的云邊緣計算服務。邊緣計算使工作負載計算資源盡可能接近數據源和用戶，具有延遲、安全性、可用性和主權等競爭和關鍵任務優勢。最終用戶可以在無縫的衛星托管混合云環境中操作其服務或應用程序工作負載。Ramon.Space超級計算解決方案被稱為“太空數據中心”，目的是推動云計算擴展到地球以外。Ramon.Space的先進技術是LEOcloud的LEO星座的計算基礎設施，包括超級計算功能，高性能機器學習DSP空間處理器和基于SSD的高密度存儲，使智能衛星能夠在軌道上移動，處理和存儲數據。這些系統從頭開始構建，具有耐輻射、低功率、高度可靠和耐用的特點，可在軌道上提供更好的服務，降低總擁有成本并實現顛覆性的新商業模式。資料來源：LEOcloud，天風證券研究所2)OrbitsEdge&HPE方案要點：HPE星載計算機+可用于搭載HPE的衛星平臺SatFrame。OrbitsEdge成立于2018年，是一家總部位于美國佛羅里達州的軌道邊緣計算科技公司，計劃將數據中心和邊緣計算機部署在低軌軌道，即在衛星平臺上集成現成的機架式服務器，用以處理、清理、聚合多源數據并進行分析，主要服務對象是遙感類衛星。請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明在產品方面，該公司自主研發了適用于18英寸深服務器（如已在國際空間站上采用的HPEEL8000服務器）的衛星平臺SatFrameTM445LE，未來可擴展至支持36英寸服務器。與傳統衛星設計不同，該公司的整個衛星設計集成度更高，分為電源分系統、熱控分系統、19英寸的服務器支架、電子系統、5臺邊緣服務器以及通信陣列組成。圖13：與HPE合作開發的OrbitsEdgeSatFrame服務器資料來源：OrbitsEdge官網，天風證券研究所資料來源：HPE官網，天風證券研究所2.1.3.衛星數據中繼服務探索1)NTT&SKYPerfectJSAT方案要點：衛星和地面光通信+GEO軌道2022年日本最大運營商NTT和SKYPerfectJSAT（亞洲領先的衛星運營商）共同成立了SpaceCompassCorporation，旨在推出第一個基于地球同步軌道（GEO）亞洲數據中繼服務，將利用Skyloom的尖端通信和網絡系統，為快速增長的地球觀測(EO)市場提供實時、高容量、直接到云的數據傳輸服務。兩家公司計劃于2024年在亞洲部署第一個網絡基礎設施節點，并預計到2026年擴展GEO星座以提供額外的容量和全球覆蓋范圍。SpaceCompa計劃于2024年推出一項光學數據中繼服務用于地球觀測，衛星和地面采用光通信的方式實現信息的傳輸。不同于Starlink采用的無線電波傳輸，SpaceCompass計劃采用光傳輸實現衛星到地面的高容量、準實時的數據傳輸，同時公司將穩步增加配備先進計算功能的衛星數量，構建高容量的空間通信/計算處理基礎設施。請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明資料來源：NTT官網、天風證券研究所資料來源：NTT官網、天風證券研究所2)CloudConstellation方案要點：衛星和地面無線波通信+LEO軌道Spacebelt數據安全服務（DSaaSCloudConstellation基于10顆低地球軌道（LEO）衛星組成的網絡，旨在提供天基安全云數據存儲和全球連接服務。請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明資料來源：SpaceBelt官網，天風證券研究所2.1.4.天基&地基算力網絡銜接&融合1)AmazonGroundStation方案要點：地面接收?地面數據中心的銜接AWSGroundStation是一項完全托管的服務，可以通過地面站控制衛星通信、處理數據和擴展運營規模，而不必擔心構建或管理自己的地面站基礎設施。用戶可以使用AWS地面站控制臺啟動AmazonEC2實例，識別需要與之通信的衛星，并將命令傳輸到衛星以安排未來的活動。或者實時接收來自衛星的批量任務數據，或異步在AmazonS3Bucket中接收數據。同時，AWS地面站天線位于完全托管的AWS地面站位置內，并通過亞馬遜的低延遲、高度可靠、可擴展和安全的全球網絡主干進行互聯。下行鏈接并存儲在一個AWS區域中的數據可以通過全球網絡發送到其他AWS區域，以便進一步處理。AWSGroundStation提供我們的衛星天線直接訪問AWS服務，以便更快、更簡單、更經濟高效地存儲和處理下載的數據。這允許您將天氣預報或自然災害圖像等用例的數據處理和分析時間從小時減少到分鐘或秒。資料來源：AWS官網、天風證券研究所2)GoogleCloud方案要點：谷歌云?優化天地通信&助力Starlink地面站建立SpaceX將依托谷歌數據中心的功能開始建立Starlink地面站，從而通過谷歌云將迄今為止發射到軌道的多顆Starlink衛星的數據安全、低延遲和可靠地傳輸到網絡邊緣位置。2021年5月13日，谷歌云和SpaceX宣布建立新的合作伙伴關系，在網絡邊緣為客戶提供數據、云服務和應用程序，利用Starlink在世界各地提供高速寬帶互聯網的能力和谷歌請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明云的基礎設施。谷歌云的高容量專用網絡將支持Starlink全球衛星互聯網服務的交付，為企業和消費者帶來與云和互聯網的無縫連接，并能夠向幾乎任何位置交付關鍵的企業應用程序。3)AzureOrbitalGroundStation方案要點：Azure?衛星地面服務站低延遲連接AzureOrbitalGroundStation在衛星和Azure之間提供低延遲連接。通過地面站網絡、云調制解調器以及遙測、跟蹤和控制功能的全球合作伙伴生態系統擴大衛星通信覆蓋范圍。用戶可以通過直接云鏈接加快數據處理速度，通過廣泛的合作伙伴網絡連接衛星，依靠靈活和安全增強的地面站從您的衛星發送和接收數據，并使用加速軟件調制解調器無縫處理數據。圖19：AzureOrbitalG資料來源：Microsoft官網，天風證券研究所a)全球主要科技巨頭&初創公司針對太空數據中心布局&進展名稱類型概況描述產品布局合作廠商時間節點融資微軟Azure微軟的公用云端CloudService)平臺，是微軟在線服務Services)的一AzureOrbital軌道Azure之間提供低延遲連接。通過地面站網絡、云調制解調器以及遙測、跟蹤和控制功能的全球合作伙伴生態系統擴展衛星下載數據并將其直接快速引入AI和Azure數據分析等Azure還可以利用KSAT等行業領導者提供的豐富的合作伙伴選項生態系使用加速軟件調制解調器無縫處理星圖像和高程數據引入Azure：提供其SPOT1.5m、Pléiades50cm和PléSTEngineeringiDirect的衛星調制解調器供應商之一的iDirect建立虛擬化合作伙伴關系，協作將STEngineeringiDirect的衛星通信解決方案作為虛擬調制解調器引入Azure，為客Esri（2021為Azure客戶帶來專用的SaaS產品ArcGISImage，從而實現近實時星載數據的端到端地理空間數據管Blackshark.ai（2021大規模引入Blackshark.ai的高級地理空間智能和球上和地球上正在發生的事情，在GO平臺。借助Azure上的GO，企業動KSAT:天線ViaSat和USEI:地面站2020發布AzureSpace2021發布SpaceEye，由MicrosoftResearch基于Azure構建，是一個基于AI的系統，可為地球生成每日無云光學和2021通過利用微軟的圖靈研究，使用衛星圖像并將分辨率提高到與航空相媲美，極大地幫助人類感知高空圖像，以增強全球范圍內的Bing地圖，涵蓋所有用戶請求的50%亞馬遜AWS個人、企業和政府提供按需即用云計算平臺以及應用程序接口，并按照使用量計費。這些云計算Web服務通過亞馬遜網絡服務的服務器集群提AmazonWebServices(AWS)幫助商業和政府客戶建造衛星、進行太空和發射操作，以及重新構想太空探索。我們可靠的全球基礎設施和無與倫比的云服務組合使AWS令私營和公共部門的組織研究與探索：以專為自動化、物聯星數據并連接到AWS網絡。宣布與云平臺AmazonWebServicesEMEASARL（AWS）簽署意向書，以探索為全球客戶提供基于云的連接和創新服請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明供分布式計算處理能力和軟件工能夠處理空間集合并將其轉化為數據，使全球客戶可以操作和訪問這些數據，并重新定義組織如何轉變網和可擴展性而設計的云技術為基Kuiper項目是亞馬遜的一項計劃，屬于同一設備和服務部門亞馬遜在低地球軌道上建造、部署和運營衛星群，旨在為世界各地目前未獲得傳統互聯網和通信選項服務或服務不足的社區提供快速、負擔得起衛星發送客戶數據和從衛星接收客測、跟蹤和控制(TT&C)天線。全球網絡將這些網關天線連接到互聯道(LEO)運行，并在我們的網關天客戶終端是ProjectKuiper客戶將天線和處理器組合成一個緊湊的亞馬遜于2018年開始通信委員會(FCC)授予準備在2023年初發射AMD（未開展衛星云計算）半導體公司，提GPU技術AMD是高性能和自適應計算的領導者，為定義數據中心、人工智能、個人電腦、游戲、通信和汽車的未來的產品和服務提處理器工具、圖形工具、FPGA和自適應SoC、評估板和套件、加速器亞馬遜AWSEC2、MicrosoftAzure、惠普、HPE前身為惠普公司的企業級產品部門，2015年11月由惠普公司中拆分成立。為大型企業與中小型企業，針對云端及服務器等設備，為企業用戶提供電腦硬件制借助HPEGreenLake邊緣到云平臺加速用戶的數據優先現代化，該平臺將云帶到應用程序和數據所在的任何地數據存儲：通過HPEGreenLakeforStorage為您的所有應用程序高性能計算：借助HPE的HPC軟件：HPEEzmeral，專門為數據科學和分析工作負載構建的混合云容器平臺以及用于數據科學工作流的內置持久存儲層和MLOps，大計算、聯網、服務支持臺連接到SpaceborneComputer-2，這（ISS）提供邊緣計算和AI功能。2017：HPE星載計算機成功到達太空并啟動2018：HPE星載計算機開放供國際空間站上的超2019：HPE星載計算機計算機移交給NASANTTSpaceCompass進行衛星云計算服務）電信公司、全球技術和商業解決通過業務運營為社會做出貢獻，將技術用于公益事業，幫助客戶加速增長并開發新的商業模式。這些服務包括針對網絡安全、應用程序、工作場所、云、數據中心和網絡的數字業務咨特定業務需求和用例構建的網絡(2022)NTT和SKYPerfectJSAT已同意建立一家合資公司SpaceCompass，以擴大人類對太空的利用,將推出一個新穎2024：SpaceCompass將推出一項光學數據中繼服務，通過地球靜止軌道(GEO)衛星向地面進行高速傳輸。2025：SpaceCompass將使用高空平臺站(HAPS)在日本提2025：將在大阪世博會上展示NTT在太空中的高容量光通信技術，并計劃此后在全球部署其服OrbitsEdge提供衛星總線、邊緣計算與數據OrbitsEdge的核心任務是提供空間邊緣的在軌虛擬化數據基礎設施，它具有敏捷性并能適應新需求，將數據轉化為可操作LE：專為保護敏感硬件而設計的專Economy（2019）宣布已與惠普企業(HPE)簽署原始設備制造商(OEM)協議，托管HPEEdgelineConvergedEdgeSystems及其強化解決方案SatFrame，使商業航天Ramon.Space太空計算硬件與設計最先進的太空彈性計算硬件和軟件高密度存儲的模塊化硬件和軟件構建塊；從頭開始垂直設計，可承受LEO、MEO、GEO和深空環境中面向未來的商業模式和支持新的商SWAP-CLEOCloud（2021）太空初創公司Ramon.Space和LEOcloud合作創建了一個支持云的Ramon.Space聲稱它已經開發了一個集緣計算和處理。LEOcloud使用紅帽基于用戶能夠在近地軌道(LEO)衛星和地球Ramon.Space將為LEOcloud計劃中提供HPC功能、機器學習處理器和高密AxiomSpace太空基礎設施AxiomSpace為客世界上第一個商業空間站的建設正（2022）LEOcloud宣布與世界上第一家2016：成立2016種子輪800萬美（商業空間站）戶（包括航天機構、商業空間站開發商AxiomSpaceInc.簽請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明開發商公司和個人）執行國際空間站(ISS)任務。AxiomSpace（國際空間站的繼任者）的建設者和未來步和關鍵設計審查后，在ThalesAleniaSpace的合作伙伴開始對AxiomStation第一個模塊的主要AxiomSpace正準備在2025年訂戰略合作協議(SCA)，以開發和提供基于空間的云服務。LEOcloud的SpaceEdgeⅢ基礎設施即服務(IaaS)將際空間站的私人宇航員2018A輪500萬美2019A輪700萬美2022C輪5000萬美Lonestar月球數據中心公司Lonestar從世界上最終的異地備份位置（月球）為客戶提供優質的安全不可變存通過為關鍵數據基礎設施和邊緣處文件來實現寬帶通信。2021年12月與Canonical和Redwire合作在國際空間站上進行的開創（2022）Lonestar已簽約對IntuitiMachines的IM-1任務執行一系列高級SkyCorpe-DroneZero是一款功能強大、SierraSpace太空平臺（空間SierraSpace致力于為不斷發展的太空經濟開發和實施下一chaser：根據NASA的商業補給服務2(CRS-2)合同，追夢者號將提供至少七次往返空間站的貨運服運送重達5,500公斤的加壓和非科學實驗并返回地球。LIFE（大型集成柔性環境）棲息地根據NASA的商業補給服務2(CRS-2)Skyloom光通信公司、太星載通信還停留在撥號時代。這就是我們建立地球上第一家太空電信公司的原因。光學數據傳輸服務從根本上提高了近地軌道的速度和可用性，無論您是在觀察地球點為LEO星座及其他星座提供低（2022）Skyloom和SpaceCompass（NTT和SKYPerfectJSAT新成立的（GEO）)亞洲數據中繼服務，將利用Skyloom的尖端通信和網絡系統，為快速增長的地球觀測(EO)市場提供實時、高容量、直接到云的數據傳輸服務。2019種子輪300萬美2019風投資料來源：Azure官網，AWS官網，IBM官網，AMD官網，HPE官網，NTT官網，OrbitsEdge官網，Ramon.Space官網等，天風證券研究所整理制表3.1.現階段衛星行業硬件設備市場占比高，遠期看服務類收入彈性更大目前衛星行業中硬件設備市場規模更大，但是長期看服務類市場彈性更大。2021年全球衛星產業市場規模為2790億美元，其中衛星服務（通信、遙感等）對應的市場規模為1183億美元（占比42%地面設備（全球導航衛星系統GNSS、網絡設備、大眾消費設備）對應的市場規模為1420億美元（占比51%衛星制造對應的市場規模為137億美元（占比5%衛星發射對應的市場空間為57美元（占比2%）。請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明資料來源：SIA《StateoftheSatelliteIndustryReport》、天風證券研究所3.2.太空數據中心基礎設施建設先行931122資料來源：cnbc，亞馬遜官網，ses官網，spacenews，oneweb官網，天風證券研究所（僅按目前已經披露的衛星發射計劃估計，具體發射節奏為我們估計，后續亦可能持續新增發射計劃或對原有發射計劃進行調整）1資料來源：IDC圈公眾號，界面新聞網，cnbc，亞馬遜官網，ses官網，spacenews，oneweb官網，天風證券研究所（單顆衛星成本為我們參考spaceX單顆衛星成本估計，實際不同廠商可能存在一定差異性，單顆衛星配套服務器成本為我們按照地面大型數據中心估計與實際情況可能存在一定差異，配套數據中心衛星占比為我們估計，與實際配套建設節奏可能存在一定差距）3.3.太空數據中心云計算服務長期成長空間廣闊短期太空數據中心云計算服務對應市場空間受算力&存儲容量限制，長期看伴隨著太空數據規模增長+太空云計算基礎設施逐步完善，服務市場長期成長空間廣闊。根據NSR的《衛星云計算第3版》報告預測，2021-2031年衛星/航天行業的基于云的服務將有機會獲得310億美元的累計收入，數據下行鏈路、衛星云服務有望成為兩大重要市場，預計到2031年收入體量有望達到31/20億美元。請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明資料來源：APSCC，NSR，天風證券研究所3.4.太空數據中心建設帶動產業鏈價值分布重塑太空數據中心建設帶動數據中心產業鏈價值量重新分布：1）地面數據中心：①上游主要包括：底層基礎設施（供配電系統、散熱制冷系統）+IT及網絡設備（交換機、服務器、存儲）+軟件服務廠商提供數據中心管理系統+土建方+網絡運營商；②中游主要是服務商（電信運營商、第三方中立IDC服務商、云計算廠商③下游主要是數據中心的使用者2）太空數據中心：①上游主要包括：底層基礎設施（太陽能電池板+動力系統）+IT及網絡設備（交換機、服務器、存儲）+軟件服務廠商+土建系統（太空數據中心建設以智能制造為主/衛星發射前搭載核心計算&存儲平臺）+地面站建設；②中游為服務商（衛星通信運營商+地面云計算廠商③下游主要是數據中心的使用者。資料來源：中國信息通信研究院、天風證券研究所請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明資料來源：NSR，天風證券研究所衛星通信運營商：2021年1713顆衛星發射，其中82%用于商業衛星通信。低軌互聯網星座保持大規模部署態勢，其中SpaceX發射了989顆Starlink衛星，Oneweb發射了284顆衛星。據《2022年《衛星產業狀況報告》發布》，預計到2026年，衛星通信行業總理論容量將達到219Tbit/s，其中91%來自低地球軌道（LEO5%來自中地球軌道（MEO4%來自地球同步軌道（GEO總可銷售容量將達到113Tbit/s。其中SpaceX公司占57%的市場份額，其次是亞馬遜·柯伊伯公司（AmazonKuiper）占23%，歐洲衛星公司（SES）占8%。資料來源：UCSSatelliteDatabase，天風證券研究所地面云服務廠商：太空數據中心需要與地面算力網絡充分銜接，目前全球云計算龍頭谷歌、亞馬遜、微軟布局/合作全球領先衛星同行運營商，亞馬遜旗下Kuiper提供衛星通信服務，微軟、谷歌和全球衛星通信龍頭SpaceX合作，地面云服務廠商龍頭地位有望持續強化。請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明資料來源：Gartner，界面新聞，天風證券研究所核心計算平臺制造廠商：太空數據中心建設上游主要包括底層基礎設施（太陽能電池板+電力系統）+IT及網絡設備（交換機、服務器、存儲）+軟件服務廠商+土建系統（太空數據中心建設以智能制造為主/衛星發射前搭載核心計算&存儲平臺硬件核心為計算平臺（集成CPU、GPU、DSP、存儲、能源供給系統等主要功能為信息的處理和存儲，我們認為和現有的地面數據中心服務器供應鏈重合度較高，服務器OEM/ODM廠商有望成為太空數據中心核心計算平臺制造主要參與者。資料來源：芯八哥公眾號，天風證券研究所資料來源：芯智訊公眾號，天風證券研究所4.服務器為太空數據中心核心硬件服務器承擔數據處理的核心功能，為地面數據中心建設主要成本構成，占數據中心成本比重約為70%，用于運算和存儲的芯片占服務器總成本的比重超過50%。請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明u服務器u存儲設備u網絡設備u安全設備u光模塊/光纖/網線等資料來源：中國產業信息網，IDC，天風證券研究所80%60%40%20% 資料來源：中國產業信息網，IDC，天風證券研究所HPESpaceBorneComputer(SBC),驗證了商用超級計算機應用在太空衛星應用的可能性，同時HPEEL8000也是OrbitsEdge衛星平臺計算核心。2017年，HPE和NASA向太空發射了首個商用現成計算機系統星載計算機（SpaceBorneComputer(SBC)）,實證證明，SpaceBorne在國際空間站上的整個時間里都在全面運作。它在計劃內和計劃外的停電以及其他惡劣的太空條件(如零重力和不可預測的輻射水平)中幸存下來。它不僅在207天內每秒成功執行了超過1萬億(1萬億次浮點運算)的計算，而且無需重新設置。HPESBC-2于2021年2月20日在NorthropGrumman的CRS-15任務中發射升空,它以首次研究的成功為基礎,帶來了ISS前所未有的先進計算系統,它更深入地探索如何通過使用我們在地球上使用的現成商用計算機系統來加速太空探索,而無需昂貴、耗時或笨重的輻射屏蔽。HPESBC-2組件包括：1)HPEEdgelineConvergedEdgeSystem：為太空探索者提供支持GPU的人工智能(AI)和機器學習(ML)功能，該系統專為邊緣的惡劣操作環境而設計；2)HPEProLiant服務器：憑借HPE最通用的產品無與倫比的性能、安全性和智能自動化,推動下一波太空數字化轉型浪潮行業標準、機架優化的服務器；3)適用于Linux的HPEServiceguard：通過完全自動化、經過驗證的高可用性(HA)和災難恢復(DR)解決方案確保24x7應用程序可用性，該解決方案可以防止故障并實現無停機維護和升級。HPESpaceBorneComputer主要硬件配置：1）intelCPU；2）英偉達GPU；3）鎧俠閃請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明資料來源：HPE官網、天風證券研究所4.1.1.計算—商用CPU&GPU可用于空間計算，處理器創新有望提升耐用性太空環境下工作的計算芯片通常需要進行抗輻射處理。否則太空中的電離輻射和宇宙射線會讓CPU工作異常，除了特殊處理還需要經過更多年的測試才能最終獲得太空飛行的認證。科普中國介紹：芯片實現抗輻射性能主要有兩種方式，一是工藝加固，通過改變芯片的制造材料和工藝條件，降低芯片對輻射的敏感度，需要建設投資巨大的專用工藝線。二是設計加固，即在芯片設計階段，通過各種巧妙的方法，使成品后的芯片具有阻隔、吸收、分流、掩蔽、猝熄等將輻射產生的危害化于無形的能力，這種方式無需專用工藝線。搭載intelCPU芯片和NvidiaGPU芯片的HPE商用超級計算機HPESpaceBorneComputer(SBC)，在NASA空間站的順利運行一定程度上證明了地面商用芯片可用太空數據中心的計算。部分初創企業采用搭載獨有芯片設計的計算平臺以應對復雜空間環境下的高輻射水平和極端溫度。來自以色列的公司Ramon.Space通過將類似地球的計算基礎設施帶入太空，使用空間彈性計算技術為當今的空間先驅提供計算、存儲和連接能力，其核心是一個軟件驅動的、低功耗、可靠且耐用的計算平臺。該計算平臺的軟件驅動系統由其獨特的AI/ML處理器提供支持，能夠在太空中實現類似地球的計算能力。其計算的工作流可以分為地上和太空兩個組成部分：1)地上：先對AI/ML模型進行解析并提取模型參數，并存儲為模型中間態（MIF）和參數中間態（PIF地上系統對其并行化和優化后得到模型任務態（MTF）和參數任務態（PTF這一步是根據已有的RC64（Ramon.Space自研的機器學習DSP處理器）芯片數以及核數優化的，這樣做的目的是為了下一步得到同一任務的并行實例/任務平行線代碼;2)太空：將MTF和PTF發射到太空后，這個實例會傳入到參數化的通用層，與其他通用層構成整個系統代碼。計算平臺輸入接收到的或者之前存儲的數據，通過已經存在的解釋器運行該模型，得到輸出結果。以運行VGG-19模型為例，在該計算平臺所搭有的RC64芯片處理下，其運行時間、速度和功率等參數與地面上的NvidiaJetsonNano計算平臺性能十分接近。請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明資料來源：Zenodo，天風證券研究所4.1.2.存儲——商用Flash可用于太空存儲，MRAM有望成為新選擇閃存存儲設備會面臨宇宙輻射帶來的信息誤讀，通過模塊化冗余（信息的多重備份）可以提升存儲的可靠性。宇宙輻射導致的單粒子翻轉（SEU）或單粒子閂鎖（SEL）會損害太空存儲設備，也可能會導致浮柵層的電荷數變化導致讀取的錯誤。通常采用三重模塊化冗余(TMR)來提高可靠性。這增加了設計的復雜性,因大系統存儲了三個數據副本(密度的三倍)。易失性存儲器DRAM和SRAM設備會面臨宇宙輻射帶來的設備短路，可通過循環供電進行恢復。太空輻射對DRAM&SRAM最主要的影響來自于SEL：太空輻射中的帶電粒子在穿過設備中的電流路徑時，會產生電子-空穴對，這些沉積的電荷與NPN、PNP晶體管相互作用，從而形成可控硅整流器（SCR）或晶閘管結構，造成設備的短路。這種結構形成了一個反饋回路只能通過循環供電來恢復。資料來源：Avalanchetechnology《AvalancheAerospaceWhitepaper》，天風證券研究所資料來源：Avalanchetechnology《AvalancheAerospaceWhitepaper》，天風證券研究所Ramon.Space自研超高密度存儲記錄器NuStream：用于數據驅動的空間應用和空間服務，采用內部抗輻射技術構建，具有1TB的高容量、高數據速率和優化的SWaR，可提供可靠且強大的解決方案。NuStream使用由Ramon.Space內部RC64處理器控制的VirtualRadiationShield”實現的流技術和輻射耐受性提供并行多傳感器記錄。資料來源：Ramon.Space官網，天風證券研究所參數大小10cm10cm最小存儲產品(LEO)1TB使用年限(LEO)5年最小存儲產品(GEO)100TB~1PB使用年限(GEO)20~30年資料來源：zenodo，天風證券研究所基于NANDFlash固態硬盤可用于太空存儲。HPE星載計算機-2計劃在用于研究實驗的請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明HPEEdgeline融合邊緣系統和HPEProLiant服務器中采用了Kioxia固態硬盤。Kioxia提供了基于NAND閃存的固態硬盤，包括KioxiaRM系列ValueSAS和KioxiaXG系列NVMe固態硬盤，以支持這些解決方案。這些基于閃存的SSD比傳統的硬盤驅動器存儲更適合承受外層空間的功率、性能和可靠性要求，因為它們沒有移動部件，不易受電磁波影響并提供更快的性能。MRAM采用自旋態作為信息存儲載體，不受輻射粒子引起的SEU&SEL的影響，有望成為太空數據中心存儲新選擇。在半導體器件內離子有效LET值測試中，MRAM磁性存儲器可以在LTE值為85.4MeV.cm^2/mg下不發生SEU效應，而這也是DRAM和SRAM發生SEU故障的LTE值的兩倍之多。同時MARM支持Flash的非易失性和SRAM的讀寫速度，因此使用MARM設計的系統可以有效減少故障模式并同時簡化設計。資料來源：Avalanchetechnology《DATACENTERSINSPACE》，天風證券研究所資料來源：YOLEdepartment，天風證券研究所4.2.在軌數據基礎設施—提供能源&輻射防護&結SatFrame是?個星載