美國科技巨擘Google推動的「追日計畫」正式邁入軌道實測階段,藉由太空探索科技公司(SpaceX)執行的Transporter-18火箭共乘任務,將裝載四組自家設計張量處理器(TPU)的Planet Labs衛星推進軌道。這項實驗旨在驗證高階人工智慧(AI)晶片能否在真實太空環境中進行大規模運算,象徵資料中心戰場已逐步延伸至外太空。
Google攜手Planet Labs衛星 驗證太空AI晶片效能
在這次任務中,Google選擇與衛星影像營運商Planet Labs合作,將其自研的TPU晶片整合至低軌衛星(LEO)系統內。該實驗的核心目標在於驗證高效能運算設備在離開大氣層保護後,能否維持穩定的運算效率與功耗表現。隨著地面資料中心面臨土地取得不易與龐大電力負荷等限制,軌道運算逐漸成為科技巨擘探索的新解方。
太空運算優勢顯著 仍須突破嚴苛物理限制
將運算架構建置於太空,最直觀的優勢在於無須受限於地表空間,且能更長時間接收太陽能發電。然而,太空環境極為苛刻,運算設備必須面對高能宇宙輻射干擾、缺乏空氣傳導導致的極端散熱難題,以及傳輸頻寬受限與無法就地維護等工程挑戰。目前除了Google外,獲得輝達(Nvidia)支持的太空新創公司Starcloud亦規劃於今年發射第二顆衛星,測試軌道終端運算能力,顯見高效能運算走向外太空已成趨勢。
台灣電子與航太供應鏈迎轉型契機
隨著太空運算架構演進,台灣硬體製造鏈憑藉高可靠度封裝與通訊設備基礎,逐步擴大參與範疇。在通訊設備方面,昇達科長期布局低軌衛星高頻微波元件,啟碁則擁有完整的地面接收及網路通訊設備技術,隨衛星數量大幅增加,市場需求持續看增。宏觀則著重於射頻與通訊晶片開發。
在極端環境防護與封測製造領域,同欣電具備耐溫差與防震的高階封裝經驗;事欣科具備航太等級電子製造能量;公準、昇貿與新復興則分別提供精密金屬加工、低溫焊錫材料及高頻通訊基板。此外,群創推動先進封裝轉型,元晶則投入太陽能電力模組,各家業者皆在相關關鍵環節尋求發揮空間。
產業觀察
這項測試標誌著航太產業正從單純的「資料傳播」轉型為「軌道即時處理」。過去低軌衛星主要擔任訊號中繼與地面通訊補強角色,所有影像與感測資料均需原封不動回傳地面站進行解析。一旦衛星具備邊緣運算(Edge Computing)與AI推理能力,即可在軌道直接完成資料篩選與分析,大幅降低通訊頻寬壓力與傳輸延遲。
對台灣航太供應鏈而言,這意味著價值鏈的跨越。台廠過去強項在於地面接收站與衛星組裝周邊元件,若要切入軌道運算領域,零組件必須通過嚴格的太空級驗證(Space-Grade Validation),包含抗輻射、高抗震與極端溫差散熱材料等。這將促使台灣半導體封測、電子材料與精密加工業者提升製程規格,從工業級產品邁向航太等級,獲得更高的產品附加價值。
背景知識
張量處理器(TPU)是Google專為深度學習與機器學習演算法所開發的特殊應用積體電路(ASIC),專門用來加速龐大的矩陣運算,為Google資料中心運作人工智慧服務的核心運算硬體。
軌道運算(Orbital Computing)則是指將原本放置於地面的伺服器與資料中心,直接部署於圍繞地球運行的低軌衛星上。低軌衛星運行高度約距地面200至2,000公里,由於距離地表近,傳輸延遲較低。然而,太空缺乏大氣層調節,運算晶片運作時產生的廢熱無法透過風扇空氣對流散去,僅能依靠熱傳導與熱輻射處理,因此散熱設計與防輻射硬化(Radiation Hardening)是軌道運算能否落實的最關鍵技術門檻。
常見問題
什麼是Google的追日計畫?
追日計畫是Google將自研張量處理器(TPU)送入太空軌道的測試項目,旨在驗證人工智慧晶片能否在無大氣層保護的極端環境中進行大規模運算。
為什麼科技巨擘想要把資料中心搬到外太空?
太空具備長時間太陽能照射與不占用地面空間等優勢,有機會解套地面資料中心面臨的土地不足與龐大電力消耗限制。
太空軌道運算目前面臨哪些主要技術挑戰?
主要挑戰包含缺乏空氣對流導致的極端散熱困難、宇宙高能輻射對晶片造成的干擾、回傳頻寬限制以及高昂的衛星發射與維修成本。