「雲」計算已經不夠了,這家公司想建「太空資料中心」

語言: CN / TW / HK

打造太空資訊服務新基建。


來源 | FounderPark

公司:艾可薩科技

領域:航天、資料儲存、晶片設計

融資狀態:數千萬元 Pre-A 輪

主要投資人:深創投、西安經發創新基金,奇績創壇

官方網站:https://www.exadevice.com/

一場衛星競賽正在拉開帷幕。

截至 2022 年初,馬斯克的 SpaceX 已經發射了超過 2000 顆星鏈 (Starlink) 衛星。最終,星鏈星座將達到約 42000 顆衛星。亞馬遜 Kuiper 專案也計劃在 2022 年開始發射衛星,整個星座將最終達到 3236 顆衛星。而在中國,也出現了一批商業衛星公司。

與此同時,衛星製造業逐漸在向小型化、標準化與智慧化發展。

在艾可薩科技聯合創始人王瑋看來,太空資料中心必然會出現——因為未來十年,太空資料的爆發式增長要遠遠高於星地之間傳輸頻寬的增長能力,這意味著早晚有一天來自於太空的資料無法全部回到地面儲存和處理。因此,星上在軌的計算和儲存能力將是近期亟待發展的技術能力。

太空資料中心的概念從而何來?會帶來哪些新的應用場景? 最近我們邀請到了艾可薩科技聯合創始人王瑋,一起聊了聊太空資料中心的技術現狀與商業前景。

1、客觀公正地說,中國 60 年航天經驗積累的最優秀領域是航天工程經驗的積累。

2、太空資料中心應該是功能節點,本身不負責產生資料,只負責收攏資料,幫助資料留存,幫助資料處理和分發。

3、太空資料中心的市場需求是源於太空資料的爆發,以及我們技術發展跟不上太空資料爆發的速度。

4、衛星工業化會讓整個衛星組部件的上游企業受益,因為衛星工業化的前提是組部件的標準化。

5、軌道容量的大小不阻止衛星資料的增長,衛星的資料增長是以衛星自己的迭代能力維度來增長的。

01

航天商業化

開始於 2018 年

Founder Park:為什麼用艾可薩科技作為公司名?

王瑋:艾可薩(EXA)取自一個儲存的海量單位 Exabyte(EB,百億億位元組)。現在大家常用的儲存單位是 GB(Gigabyte),1024GB 等於 1TB,1024TB 等於 1PB,1024PB 等於 1EB。我們最開始是做儲存的,用這麼大的海量儲存單位作為名稱,也代表了我們作為儲存行業創業者的一些情懷。

Founder Park:當時團隊創業背景是怎麼樣的?

王瑋:我們的核心技術能力依託於創始人朱榮臻、劉第的經驗,他們曾經在國內 SSD 儲存行業的一家上市公司做研發,也因此我們的核心團隊擁有兩個在國內相對稀缺的能力。

第一個是儲存控制器晶片的設計能力,eMMC 儲存晶片國內不少廠商都可以做,但是能做到千萬級量產銷售的不多,艾可薩科技在創立之初就擁有晶片設計和儲存系統的設計能力。

同時我們還有陣列控制演算法的能力,這些都是可以幫助我們進入到航天領域的核心技術點。

兩位創始人當時做的比較成功的產品叫 eMMC 儲存模組,賣到千萬量級以後,公司又開始轉入到儲存顆粒的研究。但儲存顆粒一直被跨國公司壟斷,當主控晶片跟 Flash 不能配合的時候,產品就沒有辦法再做功能性的迭代了。因為這樣的原因,可能很長時間的研發都付諸東流了。

做儲存的主控生意在中國是一個很難的問題,整個生態環境被卡住了,我們沒有好的工具使用,沒有好的市場和生態為晶片創業者提供好的資源。所以在那一刻,艾可薩科技的創始人就意識到,如果解決不了國產 NAND Flash 的商業化問題,那麼就應該去找一個足夠封閉垂直的領域,這個領域對供應鏈和價格都不夠敏感,它的封閉性可以保護企業能達到一定的規模。艾可薩科技能夠創業其實跟這一段經歷是有關係的。

Founder Park:從偏消費領域的儲存裝置轉移到航天領域,當時是有什麼契機嗎?

王瑋:航天的未來是大有可為的,這個市場馬上會有一個爆發增長的機會,但是我個人認為,不是我們選擇了航天,而是航天選擇了我們。我們主動選擇航天市場,聽上去好像高瞻遠矚一樣:看到了一個市場機會,敏銳的早於別人進入到這個市場。

其實不是,航天在中國一直是一個封閉式的市場,它的應用場景其實是對市場不可見的,但是我們客觀公正的說,中國 60 年的航天經驗,更多的是航天工程經驗的積累,航天工程經驗的積累不包含元器件晶片的底層技術,航天只是積累了使用這些晶片的經驗,並不具備圍繞自身應用特點定製設計這些晶片的能力。當時我們是以外協的身份幫助科研院所做了一款大容量的星載儲存系統,才看到這個應用場景,進而才有機會了解這個行業,最後選擇在這個領域進行創業。

所以我們是先實踐,後選擇。也就是說,中國過去 30 年通過消費類電子培養出的人才和市場,在航天市場開放後,由我們為代表引入到航天工業當中去,幫航天的電子系統做一些更新迭代,我們是經過這樣的機會選擇了這個賽道。

Founder Park:之前看到您的採訪,談到說 2018 年看市場覺得航天是一個可商業化的領域,當時那個判斷是怎麼來的呢?

王瑋:2015 年是中國商業航天的元年,當時的商業衛星公司長光衛星對儲存量的要求無法被現有的方案所滿足。正是這個契機讓艾可薩科技獲得了第一份技術研發的合同。2018 年我們的第一個初樣產品完成後,整個團隊和產品受到了投資人的青睞,提供了我們創業的種子輪資金。也是在那個時間點,艾可薩科技最主要的幾位創始人都陸續進入到團隊。

我們做完星載儲存系統(AS3)的設計後,覺得應該在科研院所內部有一個存量市場的迭代,當時判斷是可以做到中國存量市場百分之六七十的狀態。但是航天的迭代週期非常之長,不只是做好、驗證一個產品,等發射機會可能都要一年半載的時間。2018 年剛開始做的時候發現這個週期還是比我們判斷的要長得多,但是商業航天新興的商業市場讓我們逐漸找到了信心。

2018 年是中國商業航天無論是資本投入還是成立創業企業最多的年份,企業的成立必然代表著所有圍繞他們的上游供應商都有市場和機會了。艾可薩科技也在這一年正式成立,當時我們沒有特別完整的銷售市場團隊,都是由專案需求來牽引產品。2019 年我們就比較明確我們的產品場景和市場形態了。

Founder Park:儲存行業在大的消費領域好像還看不到太大的一個彎道超車的機會,導致一直處在一種追趕的狀態。行業技術現狀是怎麼樣的?

王瑋:我覺得一定要從應用端看這個問題。只有新的應用出現,才會出現趕超的拐點。

比如影象識別的應用場景出現,觸發了 AI 晶片的定製,這才是趕超的機會。而傳統晶片例如 CPU、GPU 的晶片,沒有自主可控替代這種需求的話,我覺得是很難追趕的。因為晶片的商業模式特別容易壟斷,先投入的廠家基本上會佔市場百分之七八十的份額。 因此我認為中國最先做 AI 晶片創業的公司,是有機會的,因為這就是新的應用場景帶來新的技術需求。

另一方面,新的使用場景也會帶來新的技術要求,比如使用環境的改變,就會對晶片可靠性的要求與以往不同,這也可以帶來新的創業機會,比如新能源汽車的場景需求,再一個就是我們這種航天應用場景需求,都可以帶來 IC 創業的機會。 所以說做 IC 的創業人一定要看到新的應用,新的應用代表了新的市場。

Founder Park:從民用轉到航天領域做儲存,技術要求有什麼不同?

王瑋:消費類電子執行的環境,是相對良好的,航天這個環境是完全不一樣的,它的高低溫差,高能粒子輻射,包括真空環境下如何散熱,其實都是需要圍繞這個環境特定的。

所以航天領域的應用環境最惡劣,因此它對可靠性的要求是最高的。我們航天所用的系統級晶片應該是最高可靠性的。太空環境是沒有晝夜的概念,衛星繞地球一天要跑十五到十六圈,所以衛星面向太陽的時候,它的工作溫度可能達到 100 多度以上,背向太陽的時候,它的工作溫度要降到負四五十度。所以我們從晶片級別就開始篩選,然後系統做加固處理都是為了能讓他在這樣的溫差環境下執行。隨著軌道高度越高,我們面臨的高能粒子輻射的狀態就越來越嚴苛。

所以航天應用,我們首先使用三模冗餘設計,保證它的可靠性。然後我們還有一些資料的糾錯保護,當資料被高能粒子打翻,我們能夠用糾錯技術來保證資料可靠。

同時我們還會做一些抗輻照的設計,我們國家其實積累了很多抗輻照庫,我們也採用了類似這樣的抗輻照庫的 IP 來保證這個晶片的執行是屬於高可靠性的。抗輻照指標是航天行業的一個標準,我們其實是圍繞這個行業標準來設計的,需要完成這一方面的認證,我們才可以說我們的裝置是屬於宇航級抗輻照的,比如說宇航級的儲存控制器晶片。

02

太空資料中心

是為了應對暴增的衛星資料

Founder Park:太空資料中心和我們理解的地面上用的資料中心,它們的區別是什麼呢?太空資料中心的定義是什麼?

王瑋:可能由於資料中心的概念已經比較具象了,所以大家腦子裡想的是機房裡的裝置。但是如果用資料中心的功能性定義的話,它應該是個功能節點,本身不負責產生資料,只負責收攏資料,幫助資料留存,幫助資料處理和分發,這就是資料中心的定義。所以太空資料中心是在太空中有一個節點,負責收取資料,留存資料,協助處理和分發資料。它的形態應該是一個衛星或者是幾顆衛星的星座組網,不會是一個機櫃飄在上面。

Founder Park:太空資料中心有實際需求嗎?目前對資料傳輸的即時性有比較高的要求嗎?

王瑋:未來來自於太空的資料將會爆發式增長。一是衛星數量會暴增,二是單顆衛星的儲存容量每年以 3.5 倍的速度增長,未來 10 年我們判斷來自於太空資料的增長至少會達到 2000 倍。

現在所有來自於太空的資料都要傳回地面來處理,即使星上處理能力的提升,以及星地傳輸能力的提高,都趕不上太空資料爆發的速度,因此太空資料的需求就出現了。

近地軌道被佔滿,資料爆發 | 來自:艾可薩科技

太空資料中心出現的最必要的一個應用,也就是遙感應用。遙感應用現在的即時性越來越迫切,比如軍方的戰時需求,或者應災需求,都需要遙感資料的及時性。所以即時性一直是遙感衛星發展的趨勢,而衛星的智慧化是迎合這一趨勢最好的手段。

Founder Park:現有技術是否能夠支撐太空資料中心的建設?

王瑋:現有的技術基本上可以了。這個世界上的有些事情還沒發生,是因為資源還沒有到位,其中有一大部分是錢,另外一部分是精力和關注。在太空資料中心這件事上,中國會比其他的航天國家需求更大。

中國的地面站沒有國外那麼密集,我們的衛星效率也沒有別人的衛星效率高。由於國外對我們建地面站有限制,再加上我們對自己的資料也有保護,所以我們的衛星要在軌一週到中國的地面站上空時,才能傳輸資料,而且傳輸時限很短。

有意思的是,中國在被資源限制的情況下,反而發展出了最領先的星上儲存能力;而國外可能一直致力於發展星間鏈路或者星地鏈路的傳輸技術上,這方面是需要我們儘快追趕的。

Founder Park:航天產業鏈有可能會往太空資料中心的方向發展嗎?

王瑋:我認為航天還遠沒到產業鏈的形成。圍繞著衛星技術以及火箭技術提供組間配套的主力軍還在科研院所,科研院所的歷史使命是在國家委派的一些重大的底層技術的突破,它在產業化上肯定就沒有那麼強。太空資料中心的願景在技術上是一個完整的拼圖,需要這些企業成長到一定規模,有足夠的資金去做一些迭代,讓它的成本降下來,產業鏈才有適用的可能性。

Founder Park:有其他的技術能夠去降低太空資料中心產生的一個必然性嗎?

王瑋:在一個封閉系統內,傳輸能力越高,計算能力越高,對儲存的依賴就越小。但如果從一個更大的角度探討,整個儲存計算網路作為一個資訊化的整體,它是並行發展的。也就是說,星上計算能力和傳輸能力的提高並不影響衛星大容量儲存的發展,因為最重要的是應用的需求在提高。應用的發展會牽引所有的東西都會往應用的匹配度上去發展。

Founder Park:太空資料中心會佈置在靜止的高軌衛星上嗎?

王瑋:太空資料中心是以星座組網的形式呈現,一定是各種軌道佈局都有的。靜止的 36000 公里軌道的高軌衛星是最好的,能永遠對著一個地面站傳輸,但在商業上可能有待商榷,因為靜止的軌道是極其稀缺的資源。

所以我們可能會在低軌和中高軌上部署,五六百公里軌道是我們服務的物件,就是低軌衛星。我們應該是在 1000 到 1400 公里上佈置衛星來收取資料,高軌可能在 2 萬多公里的位置,也需要看以後資源的配置,無論是資本、成本,還是一些技術能力的可靠性。

從理想模型上一定是靜止的最好,但是從落地方面、結合各方面資源的限制,我們可能先從低軌和中低軌道開始,也就是大概 1000 多公里的軌道。

03

衛星的工業化

與智慧化發展

Founder Park:艾可薩科技有衛星發射計劃嗎?

王瑋:艾可薩科技是有發衛星的計劃的,不過是自主研發還是依託於現在成熟的公司合作,這個是開放的。在現在的時間節點,艾可薩科技最重要的是發揮太空資料中心的價值,其實就是解決遙感資料的處理和傳輸問題。長光衛星作為中國最好的商業衛星運營商,他們已經在思考如何提高衛星效率了。我們很希望跟長光一起來打造資料中心節點的概念,能幫助採集完遙感資料後,以更好的鏈路、更有效的資料狀態傳回來,同時節省地空頻寬,這個其實也就是太空資料中心的概念。

Founder Park:目前衛星都能夠實現相對批量化的生產了,它在生產上處於一種怎樣的狀態?

王瑋:衛星工業化的本質是降低成本,這也是我個人認為商業航天在這個時期的歷史使命。什麼東西能讓成本變得更低?我們的研發投入,只要能分攤到更多數量的衛星當中,單顆衛星的成本就能降低。衛星工業化會讓整個衛星組部件的上游企業受益,因為衛星工業化的前提是組部件的標準化。

美國 Planet 衛星公司是用智慧手機的產業鏈去做遙感衛星,原本是一顆衛星要做的事情,現在用 10 顆衛星或者是 100 顆衛星去做,這就出現星座化的概念。當出現星座化的概念,一顆衛星壞掉的時候,維修成本和發射成本是特別低的。在保證這件事能做的情況下,我們用最小的成本去維護整個星座。星座的好處就是能提高重訪頻次,運維成本小,單顆星的製造成本小。

同時我覺得軌道資源的現狀大大地催生了衛星工業化的迫切性,Elon Mask 一下就把 6 萬的軌道資源容量佔了 42000 了。所有的國家都意識到要抓緊發展衛星工業化,讓衛星低成本,能夠造得越來越多,發到天上爭取軌道資源,這就是現在的狀態。

一顆衛星,從研製、需求到論證、生產,也都需要一兩年的時間。2015 年長光衛星成立,2020 年發射「一箭九星」,長光衛星的量產用了 5 年。我們可以關注一下 2023 年的資料,因為我們國家更多的商業衛星總體都是 2018 年成立,如果 5 年是個成熟期,那麼 2023 年商業衛星數量應該會迎來一個量產的小爆發。

Founder Park:目前的衛星生產,包括太空資料中心,它的生產標準化處於怎樣的一種狀態呢?

王瑋:商業航天一直在提標準化,大家都想推一套標準出來,但是用誰的標準呢?商業市場有自己的規則,就是誰給的訂單越多,誰的形態就能成為標準,因為市場上它的成本最低,被市場選擇的概率最大。

Founder Park:太空資料增長推動了太空資料中心的發展,現在衛星是不是本身也處在一個智慧化的一個浪潮中?

王瑋:對,衛星應用,尤其是遙感應用,正在隨著計算機視覺的技術成熟而被改變。衛星智慧化之後可以在軌識別影象裡的有效資訊,這就解決了之前提到的遙感資料的及時性,從而大大提高了應用效率。

Founder Park:遙感衛星對於資料的需求是一直存在的,還是最近剛爆發的?

王瑋:需求一直是存在的,核心還是資料怎麼能好好的儲存下來。

衛星現在有兩個公認的趨勢:小型化和智慧化。小型化代表著發射成本和製造成本低,奔著低成本的趨勢去的。而智慧化是為了提高效率,這倆其實有矛盾的,所以就需要拆開功能,解耦來做。

參考 IT 的發展歷史,衛星作為邊緣感測器,它的技術迭代需求為高質量資料採集,同時小型化、低成本;智慧化交給更高軌道上的太空資料中心來做,這是未來的發展模型,也是因果關係導致的。而智慧化就要保證足夠的資料儲存能力和計算能力,也是分工後不同的技術迭代路線。

Founder Park:在衛星網際網路建成前,對衛星的儲存需求是否都不會有大的爆發?

王瑋:我認為衛星互聯建成之前,儲存的需求才更是大爆發的時間點。舉個手機的例子,當前端攝像頭拍的照片越來越清楚,一張照片可能達到 10GB 了,但是你想傳給別人,傳不出去怎麼辦?這個時候就是儲存優先。更多人有傳輸資料的需求時,國家就會發展 5G、6G 了,就是互相逼迫的一個過程。

資訊基礎建設有三方面,儲存、計算、網路。我認為網路是優先的,要想富先修路,在資訊基礎建設上,那條路就是傳輸的通道,傳輸的通道修好了所有的應用都會跟得上。我們要先把傳輸的能力、通道的能力打通。

Founder Park:低軌衛星的容量大概只有 6 萬,是不是意味著資料爆發會到一個點可能就不再繼續增長了,還是會持續?

王瑋:會持續。首先,在軌的衛星有使用壽命,擁有更強載荷能力的衛星會取而代之;其次,低軌佈滿了還有中高軌道的空間。衛星資料的增長一定是一個持續的過程。軌道容量的大小不阻止衛星資料的增長,衛星的資料增長是以衛星自己的迭代能力維度來增長的。

04

太空資料中心的

商業化前景

Founder Park:如果太空資料中心真的出現了,會解鎖什麼樣的應用場景,帶來哪些想象空間呢?

王瑋:想象力應該保留在每個人自己的行業和經驗裡。不過我們能看到歷史,能看到移動網際網路這波浪潮在 4G 的基礎建設完畢後,催生的各種生活方式的變化。

所以我說先做基礎建設。一定會有一個最迫切的應用催生出基礎設施的建設,比如說我們認為的遙感應用或者太空備份應用,會讓太空資料中心先出現。

太空資料中心設想圖 | 來源:艾可薩科技

需求出現後。建設的時候一定會有餘量,就如同雲端計算,也是因為有了閒置的算力和儲存空間,慢慢才有了雲端計算一樣。太空資料中心的餘量可以支援太空直播、商業空間站、太空挖礦等。資訊系統的規律是,資料是一定要靠近應用端的,這樣才最有效率。

Founder Park:太空資料中心最終實現的一個路徑會是怎麼樣的?

王瑋:首先會建立一個數據中繼星的星座,它的作用是讓資料在星間能互相傳遞,之後會在星間選擇一個離地面最近的節點向下傳輸。以資料中繼星為基礎,在每一個數據中繼星上都配置足夠的算力、一定的演算法以及大容量儲存,這個就是太空資料中心實現的模型。路徑一定是先驗證計算和儲存能力是否符合描述的場景,我們大概率會選擇成熟的衛星製造商和運營商來驗證。

比如找長光的衛星,先買一個衛星平臺,把載荷搭上去,衛星產生資料以後,運用我們的演算法,發現確實節省了很多頻寬,提升了資料效率。我們把這個東西當做產品賣給更多的使用者,經過更多驗證,產品、演算法也會變得更加成熟。

Founder Park:大概什麼時候能實現太空資料中心?

王瑋:五年左右,最小的那個節點會出現。目前有一些客戶的應用場景已經受到了資料鏈傳輸的限制。由於這個原因,他們會主動地嘗試一些智慧化的處理方式,我們已經計劃在長光的衛星上多放幾個資料儲存模組,用來冗餘、幫助留存資料和運算的。目前我們已經做到智慧化了,接下來會驗證一些鐳射通訊的產品,國內外的可能都會嘗試。

在五年之內,一定會驗證,有太空節點能接收、處理資料。我們的判斷是看到資料節點已經有堵塞的情況了,主要看是否願意投入足夠的資源來解決這個問題。如果我們以最小型的規模建設,說不定可以提供一定的服務。

Founder Park:實現這樣的一個太空資料中心,我們面臨最大的挑戰是什麼?

王瑋:最大的挑戰是資源。作為一個初創團隊,我們提出的這個願景確實是蠻巨集大的,也特別希望通過極客公園這樣的渠道給我們一個發聲的機會。因為它需要很多的資源,這些資源可能來自於資本,可能來自於國家政策,可能來自於一些志同道合的有能力的人。

Founder Park:提出了關於太空資料中心這樣一個特別巨集大的一個視角,但路其實是一步一步走過去的。那現在做了哪些產品嗎?

王瑋:我們已經有 11 套在軌的儲存系統產品。給衛星配置大容量儲存已經是一個比較成熟的系統方案了。衛星的智慧化在演算法上還是一個正在摸索的過程,智慧化計算平臺的運用也仍在探討。目前有在使用的包括 GPU、DPU、還有 AI 的,這個還沒有定論,但是我覺得一定是圍繞遙感的應用來看。

我們極力想打造的智慧載荷(IPL),是一個智慧算力平臺以及大容量儲存整合的產品,能直接為衛星平臺提供演算法,其實沒有那麼難。但是我覺得航天的驗證週期特別長,可能我們會以搭載、驗證的形式把這個東西先發上去。

Founder Park:智慧載荷這個產品有什麼創新性嗎?

王瑋:創新性來自於星上的處理。預處理是星上處理的一部分,能夠把電訊號資料變成視覺化的影象資料。這個已經有非常優秀的團隊和演算法了,但還處於早期階段,需要市場慢慢地提供機會來驗證,把自己的價值展現給整個行業。其實在航天領域遇到的一個問題就是驗證週期太長了,資本是以自然年來考核我們,但是我們接的專案沒有一個是自然年內能完成的,這對於我們來說也是一個挑戰。

Founder Park:除了智慧載荷,艾可薩科技還有其他產品嗎?

王瑋:大容量儲存是一個產品。艾可薩科技最核心的技術能力是晶片的設計能力,航天一直受限於自身的市場容量,沒有辦法晶片化。大家都說可以按照程式設計的邏輯單元 FPGA 來做,其實能產生晶片化的不多。

宇航級儲存控制器晶片 | 來源:艾可薩科技

艾可薩科技與科研院所合作研發了中國第一個宇航級的抗輻照儲存控制器晶片 Bifort,是完全圍繞著航天的應用來設計定製的晶片。我們和西安微電子研究所合作,選擇了中國最先進的 3D 疊裝技術,作出了一個方糖大小的儲存模組。這個模組的體積小,重量、體積功耗都低,非常適合作為衛星工業化的標準化配套。

方糖儲存模組 | 來源:艾可薩科技

Founder Park:航天行業是不是先進入者有著極大的優勢?

王瑋:航天行業有一個巨大的先發優勢,當你的產品被驗證在軌以後,隨著你的在軌套數的增多,成本會繼續下降,而且這個信任感是先天的,而且價格敏感性也不高。這個確實是航天這個賽道的創業優勢,先行者已經先發驗證了,後來者就很難靠成本優勢爭取市場。

Founder Park:如何看待自身的競爭壁壘?

王瑋:看怎麼對標。我們作為航天儲存儲存的一個從業者,在這個時期不太看重競爭對手,更注重提升自己,能跟緊使用者的需求就好。競爭看多了只能分心,而且也阻礙不了別人跑得更快。坦白講我們是不擔心競爭的,以我們自己的認知,衛星上的儲存我們有很大的領先優勢。我們已經有十一套在軌產品,今年年底應該會超過 25 套在軌。我們從晶片、演算法、系統都圍繞著航天應用的智慧化的佈局,在任何一個橫截面上拿出一個產品做競爭,都是不擔心的。


以上嘉賓觀點不代表 Founder Park 立場,也不構成任何投資建議。

* 圖片來源:電影《 2001 太空漫遊》

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