太空算力的国产答案：用光子更高效！马斯克和老黄都太绕了

克雷西 | 发自 凹非寺 | 量子位公众号 QbitAI

太空算力竞赛已从概念走向实质性的太空“军备竞赛”。

马斯克预判，算力至2032年，国都太太阳能驱动的产答太空AI卫星将成为全球最具成本效益的算力方案。英伟达CEO黄仁勋也在今年三月定调：任何产生数据的案用地方，都必须具备智能处理能力。光更高效

两大科技巨头入局，克和将太空算力推向了新高度。老黄然而，太空相较于地面，算力太空计算面临的国都太工程挑战更为残酷：
* 无空气对流：芯片散热极度困难；
* 高能粒子辐射：随时可能导致芯片出错或失效。

在此背景下，产答上海光本位科技另辟蹊径，案用利用光计算技术直接规避上述难题。光更高效目前，克和光本位科技已与东方天算联合，启动全球首颗天基光计算卫星及全球首个天基光计算载荷的研制，标志着光计算首次进入太空工程化应用场景。

国内外计算卫星示意图（AI辅助生成）

与此同时，马斯克也传出新动向：SpaceX正考虑收购光模块公司Mesh。Mesh主营规模化量产光收发器，旨在提升AI数据中心的通信效率。

相比之下，光本位与东方天算的计划更为激进——Mesh聚焦于“通信环节”，而光本位则直指“计算本身”。

为什么光计算是太空的“天选之子”？

在太空算力竞赛中，传统芯片需跨越三道难以逾越的鸿沟：辐射、散热、功耗。

1. 抗辐射：光子天然免疫

传统电子芯片依赖电荷存储与硅基晶体管，而太空充满高能宇宙粒子。高能粒子击中芯片会引发单粒子翻转、单粒子闩锁，导致计算错误或器件失效。
* 光计算优势：以光子为信息载体，光子不带电荷，天然免受高能粒子直接干扰，无需复杂的辐射防护设计。

2. 散热：真空环境下的热管理

AI任务对数据搬运和计算需求巨大，电子芯片在导线传输和开关过程中产生大量热量。太空为真空环境，仅靠热传导和热辐射散热，极易导致传统芯片降频或失效。
* 光计算优势：光在波导中传播完成计算，几乎不产生热量，完美契合太空散热难题。

3. 功耗：能源受限下的最优解

卫星依赖太阳能帆板供电，阴影期仅靠电池维持，能源极度有限。高算力芯片能耗越大，所需帆板面积越大，进而增加卫星重量、体积及发射成本。
* 光计算优势：静态功耗理论上趋近于零，与卫星能源约束天然契合，大幅降低对能源系统的依赖。

抗辐射、低发热、低功耗，这三项特性是光计算在太空环境中跨越初期技术障碍的“杀手锏”。

系统级优势：同等载荷，更高算力

跨越上述三道坎后，光计算在太空场景中还具备电计算难以企及的系统级优势：在同等载荷重量下，提供更高的算力总量。

将地面数据中心搬上天，核心约束是载荷的重量和体积。传统服务器架构（CPU、GPU、存储、散热、屏蔽层）占用宝贵空间，导致有效计算空间所剩无几。英伟达通过CPU与GPU整合（如Space-1 Vera Rubin模组）来压缩体积，但光计算能走得更远。

由于光计算芯片低发热、低功耗，其配套散热结构和能源系统可做得更轻、更小。因此，在相同能源供给和散热条件下，光计算实现的算力总量高于电计算。

光计算在太空场景的三大优势（AI辅助生成）

突破物理极限：不依赖先进制程

光本位科技研究院副院长蒲华楠指出，这种优势源于内生动力。

电计算依赖微缩制程（集成更多晶体管），但当栅极间距缩小至一定程度，量子隧穿效应会导致漏电和错误，这是电计算的物理天花板。

光计算则另辟蹊径：
* 制程要求低：不依赖极紫外光刻机，45纳米以上乃至亚微米级制程即可满足制备需求。
* 算力提升路径：依靠光计算规模扩大，以及充分利用光子的波长、偏振、光学模式等多重复用维度。
* 结果：发热量和功耗保持平稳，成本可控，算力天花板远未触及。

光子破局：从地面到太空的在轨推理

光子是光计算的核心载体。光计算的基本思路是用光子替代电子，完成AI推理中最核心的大规模矩阵运算。光线一次传播即可同时完成大量乘法运算，速度快且几乎无热损耗。

然而，行业普遍面临两大瓶颈：
1. 存算分离：模型参数需频繁从外部存储搬运至计算单元，存储带宽成为瓶颈。
2. 规模化集成难：受限于硅光平台在芯片尺寸、翘曲变形和互联密度上的物理约束，扩展算力规模困难。

光本位科技的突破点：
光本位是全球唯一同时实现光子存内计算和玻璃基光计算的公司。

• 光子存内计算：大模型参数直接存储在芯片内部，彻底消除数据搬运环节，计算延迟降至传统光计算方案的十分之一。
• 玻璃基光计算：用玻璃替代硅作为衬底，同时作为光路载体、封装基底和大尺寸可制造平台，从根本上突破硅光平台在尺寸、翘曲和互联上的限制。

光本位科技光子存内计算架构

基于此，光本位研制出全球最大算力密度的光计算芯片，已实现“开箱即用”的产品级应用。去年推出第一代光电融合计算卡，第二代计划年内发布。在金融垂类大模型上的部署，更是全球同类计算卡在大模型场景的首次落地。

光本位科技多层封装玻璃基光计算系统

工程化跨越：从实验室到太空

从地面到太空，蒲华楠认为还需跨过一道工程化的坎。火箭发射的剧烈震动对光学结构的稳定性提出极高要求；入轨后还需在真实太空环境下完成能源、热控、通信的系统级验证。

这正是光本位与东方天算联合研制的核心目标。

• 东方天算：牵头载荷研制、空间抗辐照加固、高效热控、能源适配及在轨验证，打通“载荷研制-系统集成-卫星总装-在轨验证”全链条。
• 光本位科技：提供光计算芯片架构、算力引擎和软件生态支撑，是工程化落地的核心技术方。

目前，双方联合研制的光计算载荷，其光电融合计算卡单卡算力已达300 TOPS，支持INT8、FP8多精度推理，并已开展在轨环境试验验证。未来，这套载荷将正式送入太空，在真实环境中完成部署。

光算光联：太空算力的下一张底牌

全球首颗天基光计算卫星的意义，远超验证芯片能否在太空运行。它旨在推动光计算载荷与星上能源、热控、通信等子系统形成完整的系统级验证，将天基计算从技术路线转化为可验证、可迭代的工程路线。

卫星入轨后，光本位的技术底座将支撑在轨AI推理、星上大模型运行，并通过与星间激光通信协同，实现星内、星间高效数据交互，构建分布式天基算力网络。

蒲华楠表示，光本位的终极目标是构建全套光计算系统——从材料、封装、光/电芯片，到节点互联及完整软件栈，为客户提供基于实际需求的光算、光联、光传灵活组合的解决方案。

这一路径与英伟达从单GPU演进至集群级解决方案的逻辑相似，但底层技术路线截然不同。

当前，天基计算仍处于极早期阶段，距离规模化商业部署尚远。供能受限、芯片迭代周期、低成本入轨等工程难题亟待突破。只有当综合成本低于地面，或提供地面无法替代的高价值服务时，商业化普及才具备真正驱动力。

太空算力赛道刚刚开启，芯片及系统的技术路线选择，决定了未来算力星座的能力天花板。在电计算制程极限面前，光算光联或许正是这场竞赛中，绕开物理约束、走出差异化竞争的关键底牌。

(责任编辑：娱乐)