Google 十月把 TPU 送上太空：4 顆晶片打頭陣，測試能否撐過真空散熱與輻射

Google 首顆 Project Suncatcher 原型衛星，將於 10 月 1 日搭 SpaceX 火箭升空，載 4 顆 Trillium TPU 測試發射衝擊、太空輻射與真空散熱三道關卡，為 2027 年雙衛星雷射互連鋪路，也牽出與 SpaceX 百萬衛星計畫的路線分歧。
（前情提要：WSJ：Google 密會 SpaceX 洽談推進「軌道 AI 數據中心」，馬斯克百萬衛星大軍迎史詩級 IPO）
（背景補充：馬斯克喊明年 Q4 把與輝達合作的特規版 AI 晶片送上太空，拼 2028 大規模部署）

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四顆晶片即將衝出大氣層，替 Google 搶先回答一個尚無定論的問題：AI 硬體撐不撐得過發射衝擊與軌道環境？Google 在官方部落格指出，Project Suncatcher 首顆原型衛星將搭乘 SpaceX 的 Transporter-18 共乘任務升空，預計 10 月 1 日從加州范登堡太空軍基地以 Falcon 9 發射。

這顆衛星由 Google 與衛星影像公司 Planet 合作打造，搭載 4 顆 Trillium 世代 TPU（Google 自研 AI 晶片）。

硬體先要撐得住

火箭進入低地球軌道約 10 分鐘，全程承受劇烈振動、加速度一度衝上 10 倍重力（10 g）；個別零件像 TPU 晶片，能承受的門檻更高，達 50 到 100 g。團隊在三個軸向猛烈搖晃衛星，模擬發射時的震動頻率，Google 坦言這類測試「很少照計畫走」，這次硬體撐住讓團隊有點意外。

輻射是另一關。太陽事件與宇宙射線會干擾電子元件，團隊把 TPU 送到加州大學戴維斯分校 Crocker 核子實驗室的質子束設施，邊照射邊跑 AI 工作負載，監測位元翻轉（bitflip，記憶體裡的 0 被打成 1 之類的錯誤）如何影響運算。

初步結果顯示，Trillium 表現出奇地好，能承受的總電離劑量（TID），簡單來說就是晶片一輩子累積吃下的輻射量，高於 5 年太空任務會吃到的量。去年的論文就估算過，Trillium 的高頻寬記憶體要在累積 2 千拉德後才開始出現異常，接近有屏蔽情況下 5 年任務預期劑量的 3 倍，測試甚至打到 1 萬 5 千拉德。

但這些答案，終究只能在太空裡驗證。

散熱與互連，兩道硬關

比起發射與輻射，散熱才是外界對太空資料中心最大的疑慮。TPU 在很小的面積裡產生大量熱能，太空沒有空氣對流，真空環境只能靠散熱板把熱以輻射形式排出去，思路和地面資料中心完全不同。

Google 正在測試多種組合，包括熱管加散熱板的設計，目前已經在模擬太空溫度與真空環境的熱真空艙裡驗證過，這次要看的是新方案在真實太空裡的表現。曾有前 NASA 工程師直言，太空資料中心是「聽過最爛的主意」，關鍵就在散熱，散熱板的面積與重量，直接決定整套方案划不划算。

延伸閱讀：前NASA工程師：建立太空資料中心是我聽過最爛的餿主意

未來每顆衛星要搭載數十顆 TPU，以叢集方式繞地球飛行，衛星之間得靠雷射通訊維持頻寬，而且每顆衛星都要精準掌握自己與鄰居的相對位置。

現有的太空雷射通訊架構多半是「長距離、低頻寬」的設計，Google 需要的卻是「極短距離、極高頻寬」，精準度形容起來像是在數英里外，雙方都在移動的狀態下擊中一枚硬幣大小的目標。

去年的地面測試中，單對光收發器能做到單向 800 Gbps、雙向合計 1.6 Tbps 的頻寬。論文描繪的示意配置是 81 顆衛星，以半徑 1 公里的叢集一起飛行，相鄰衛星間距約 100 到 200 公尺，平均軌道高度 650 公里，採用晨昏太陽同步軌道，簡單說就是讓衛星幾乎全天候貼著晝夜交界線飛，隨時都能照到陽光。這部分要等到 2027 年，兩顆衛星一起上軌道後才會實測。

SpaceX 也在搶先機

太空資料中心不是 Google 一家在賭。SpaceX 今年 2 月已經向美國 FCC 申請，要發射最多百萬顆衛星打造太陽能資料中心；馬斯克 8 月更喊出明年第四季就要把與輝達合作的特規 AI 晶片送上太空，目標 2028 年大規模部署。

今年 5 月也曾傳出 Google 與 SpaceX 洽談軌道 AI 資料中心合作，如今 Google 的原型衛星，正好就是搭 SpaceX 的火箭上太空。Google 原本計畫在 2027 年初以前，就和 Planet 一起發射兩顆原型衛星做雙機測試，如今先讓一顆原型單飛打頭陣，雙衛星互連的驗證仍照原定時程排在 2027 年。

未來真正決定誰能走得遠的，而誰能先解決散熱、輻射與發射成本這三道門檻。去年的論文估算過，發射成本要降到 2030 年代中期每公斤 200 美元以下，太空資料中心的發射加營運成本，才可能追上地面資料中心的能源成本。