项目概述 - Google正式启动名为“Project Suncatcher”（太阳捕手计划）的太空数据中心项目，旨在将算力部署到太空[2] - 项目核心目标是在太空中建立一个由太阳能驱动的、可扩展的AI基础设施[5] - 该计划旨在解决地球上面临的资源枯竭问题，通过直连太空太阳能来满足AI算力需求[5] 项目背景与动机 - AI发展面临能源瓶颈，OpenAI和微软的CEO指出问题关键并非芯片供应，而是缺乏配套的数据中心设施和电力（即“暖壳”）[5] - 根据国际能源署数据，到2030年全球数据基础设施的耗电量预计将与整个日本的耗电量相当[9] - 数据中心耗水惊人，世界经济论坛数据显示一个1兆瓦的数据中心每日耗水量约等于1000名发达国家居民的用水量[9] - 数据中心需求在过去五年内狂飙，增长速度远超新发电能力的规划速度[11] 太空数据中心的优势 - 太阳能板在正确轨道上的效率是地球的8倍[11] - 太空没有黑夜和云层，可实现7*24不间断供电[11] - 在太空无需消耗地球有限的土地资源，也无需大量水资源进行冷却[12] - 若SpaceX发射成本能降至$200/kg（预计2035年），太空数据中心的单位功率成本约$810/kW/年，可与美国本土数据中心的$570–3000/kW/年区间竞争[27] 技术挑战与解决方案 - **挑战一：太空芯片协同** - AI训练需要海量芯片高速互联，太空环境缺乏类似地球的光纤基础设施[14] - **解决方案** - 采用编队飞行和激光通信，卫星间距离保持在100-200米，通过自由空间光通信实现1.6 Tbps的双向传输速率[15] - **挑战二：宇宙辐射** - 太空高能粒子对尖端芯片构成毁灭性威胁[16] - **解决方案** - Google的Cloud TPU v6e芯片在实验室测试中表现出惊人的抗辐射性，可承受近3倍于5年任务预期剂量的辐射，能在低地轨道无永久损伤运行5年[20][21] - **挑战三：数据回传** - 太空计算完成后数据高速传回地球存在延迟和带宽瓶颈[24] - **待解决问题** - “晨昏同步轨道”会增加至某些地面位置的延迟，目前地空光通信最高纪录仅为NASA在2023年创下的200 Gbps，对于太空AI数据中心远远不够[24][26] 产业生态与竞争格局 - Google计划在2027年前与Planet公司合作发射两颗原型卫星进行实际环境测试[21] - SpaceX的发射成本从Falcon 1的$30000/kg降至Falcon Heavy的$1800/kg，Starship目标进一步降至$60/kg甚至$15/kg[32] - SpaceX可能成为支撑Google太空数据中心经济模型的关键公司，其学习曲线假设为总发射质量翻倍可使单位成本下降20%[28][32] - 初创公司Starcloud于2024年通过SpaceX发射了搭载英伟达H100 GPU的卫星，其在轨算力比以往太空计算机强100倍，致力于在轨实时处理数据[35][37] - 英伟达通过提供最强算力单元和CUDA生态，成为所有AI公司的算力上游[39]

碳化硅材料优势与应用前景 - 碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料，具有耐高温、耐高压和高频特性，性能显著优于传统硅基器件，已广泛应用于新能源汽车、光伏储能和5G通信等领域 [1] - 随着AI算力指数级增长，碳化硅成为破解高功耗芯片散热难题的核心材料，支撑数据中心能效升级，产业链上游及技术领先企业将长期受益 [1] AI算力爆发与散热解决方案 - AI芯片功耗持续突破上限：英伟达H100 GPU功耗达700W，下一代Rubin处理器预计突破1000W [2] - 传统硅中介层热导率仅150W/mK，热膨胀系数4.2ppm/℃，导致散热效率低下，引发芯片性能降频和可靠性下降 [2] - 碳化硅热导率达490W/mK（为硅的3倍以上），热膨胀系数4.3ppm/℃，与芯片材料高度契合，保障封装稳定性 [4] - 采用SiC中介层后，H100芯片工作温度从95℃降至75℃，散热成本降低30%，芯片寿命延长2倍，互连距离缩短50%，数据传输速度提升20% [4] 技术发展时间线 - 2025-2026年第一代Rubin GPU仍沿用硅中介层，台积电同步推进SiC封装工艺研发 [6] - 2027年起SiC中介层正式导入CoWoS封装，初期产能预计满足10%的高端GPU需求 [6] 数据中心能源体系升级 - AI服务器电力消耗将增长近100倍，传统54V供电架构无法支撑G瓦级AI算力负载 [7] - 英伟达计划2027年全面量产800V高压直流数据中心架构，采用SiC器件后铜材使用量减少45% [7] - 每10MW规模数据中心年均节电120万度，电费节省超10万美元，显著提升能源利用效率 [7] 碳化硅在数据中心的具体应用 - 服务器电源采用碳化硅MOSFET和二极管，使数据中心功耗降低20%以上 [8] - 不间断电源采用碳化硅器件支持更高功率密度和转换效率，提高AI服务器稳定性 [8] - 高压直流供电采用碳化硅功率器件支持400V-1000V电压，减少转换损耗 [8] - GPU/TPU电源管理采用碳化硅功率器件降低开关损耗，减少热量积累，提高计算性能 [8] - 电压调节模块采用碳化硅MOSFET提高功率转换效率，使AI推理和训练更稳定 [8] - 液冷/风冷系统采用碳化硅器件优化冷却系统能耗 [8] - 储能系统采用碳化硅器件提升BMS和PCS电能管理效率 [8] - 边缘计算设备采用碳化硅电源模块提高功率密度和能效 [8] - 5G基站供电采用碳化硅功率半导体优化AI推理计算能力 [8] - 超级计算机采用碳化硅器件降低开关损耗，提高整体能效 [8] 碳化硅产业链价值分布 - 上游材料环节技术壁垒最高，衬底占器件总成本47%，外延片占比23% [11] 国内碳化硅衬底技术发展 - 国内碳化硅衬底市场正经历6英寸主导→8英寸替代→12英寸探索的技术跃迁 [12] - 6英寸衬底2024年占衬底总出货量70%以上，价格从2022年5000元/片降至2024年2500-2800元/片 [12] - 8英寸衬底国内70%以上车规级MOSFET采用该规格，2024年车规领域需求占8英寸衬底应用60% [12] - 12英寸衬底可适配AI数据中心与新能源汽车下一代平台，比亚迪规划2028年推出基于12英寸衬底的SiC-IGBT模块，目标实现续航提升10%、充电速度加快20% [12] 天岳先进竞争力分析 - 天岳先进国内市占率超50%（稳居第一），全球市占率22.8%（位列第二） [12] - 导电型衬底国内市占率超60%，8英寸及以上产品占主导地位，上海临港基地2024年实现30万片/年8英寸导电型衬底产能 [12] - 半绝缘型衬底国内市占率约40%，主要应用于5G基站与军工雷达，12英寸高纯半绝缘衬底已用于Meta雷鸟X3 Pro AR眼镜 [12] - 2024年11月发布业界首款12英寸碳化硅衬底产品，良率较国内同行高15%，成本低30%，已获梅赛德斯-奔驰、亿航智能等企业订单 [12] 天科合达市场地位与资本动态 - 天科合达2025年国内导电型衬底6英寸市场占比70%（稳居第一），全球市占率17.3% [13] - 8英寸衬底成本仅为国际水平40%，6英寸产品价格较进口低30%-50% [13] - 与华为数字能源、阳光电源合作开发光伏逆变器方案，占国内光伏市场45%份额 [13] - 天富能源直接持有天科合达9.09%股份，大股东天富集团持股11.62%，市场猜测天科合达或借壳天富能源上市 [13] - 2025年8月底天富能源原董事长与原总经理同步辞职，引发为借壳铺路的市场预期 [13] - 若借壳成功，天富能源市值预期达400亿元以上，天科合达2025年目标衬底产能88万片 [14] 晶盛机电技术突破与产能布局 - 晶盛机电实现碳化硅切割、减薄、抛光全链条核心设备国产化替代，支撑衬底加工成本降低30% [16] - 国内主流衬底厂商均采用其SiC单晶炉，8英寸设备交付量占国内新增产能70% [16] - 子公司浙江晶瑞SuperSiC于2025年5月研发出12英寸导电型碳化硅晶体（直径309mm），位错密度达国际主流水平（TSD<10个/cm²，BPD<300个/cm²） [16] - 宁夏56亿元8英寸衬底项目开工，建成后形成60万片/年产能，目标2026年Q2达产 [16] - 被纳入国家大基金三期重点名单，获超20亿元定向投资，用于12英寸设备研发与产能扩张 [16]