Tiến gần trong 5 năm, vượt qua trung tâm dữ liệu mặt đất trong 10 năm! Ngân hàng đầu tư này đã xây dựng mô hình chi phí cho trung tâm dữ liệu không gian

Trung tâm dữ liệu không gian phải tốn bao nhiêu tiền mới có thể cân bằng với mặt đất? Deutsche Bank đã thực hiện một phân tích chi tiết.

Theo tin từ Trạm Giao dịch Truy phong, ngày 14 tháng 7, các nhà phân tích của Deutsche Bank gồm Edison Yu đã phát hành báo cáo nghiên cứu thứ tư trong chuỗi "Trung tâm dữ liệu không gian", tiến hành mô hình phân tích tính khả thi kinh tế của trung tâm dữ liệu quỹ đạo SpaceX (Orbital Data Center, ODC).

Theo tính toán của Edison, hiện tại chi phí trung tâm dữ liệu không gian cao gấp 6 lần so với mặt đất, nhưng đến năm 2029 khi vệ tinh AI1 được triển khai, chi phí này có thể giảm xuống còn 1,2 lần, và dự kiến năm 2032 sẽ thấp hơn mặt đất.

Hiện tại đắt như thế nào? Gấp 6 lần

Deutsche Bank dẫn phân tích của Epoch AI, giả sử tổng chi phí đầu tư ban đầu cho việc triển khai 1 GW năng lực AI trên mặt đất là 38 tỷ USD, chi phí vận hành hàng năm (điện, bảo trì, nhân công, v.v.) khoảng 900 triệu USD, tổng chi phí trong 5 năm khoảng 42,5 tỷ USD. Trong đó, phần cứng tính toán (GPU, v.v.) chiếm khoảng 21 tỷ USD, phần không phải tính toán (hạ tầng cơ bản, làm mát, điện, v.v.) khoảng 21,5 tỷ USD.

CEO Nvidia Jensen Huang gần đây cũng cho biết tại GTC Taipei 2026 rằng một "nhà máy AI" mới công suất 1 GW có thể tốn tới 100 tỷ USD, trong đó khoảng một nửa liên quan đến phần tính toán.

Theo tính toán của Deutsche Bank, nếu sử dụng tên lửa và thiết kế vệ tinh hiện tại để triển khai trung tâm dữ liệu không gian cùng quy mô, chi phí phần không phải tính toán khoảng gấp 6 lần so với mặt đất.

Khoảng cách nằm ở đâu? Hai điểm: chi phí phóng và bản thân vệ tinh.

Năm 2027, với phương án vệ tinh đa dụng, chi phí phóng mỗi kg khoảng 1429 USD, chi phí phần cứng không phải tính toán của vệ tinh khoảng 50.000 USD/kW. Với 100 vệ tinh được phóng lên, chỉ hai khoản này đã có thể đưa hóa đơn lên đến 115 tỷ USD, trong khi cùng quy mô trên mặt đất chỉ khoảng 20 tỷ USD.

Tại sao trong 5 năm có thể thu hẹp xuống còn 1.2 lần?

Biến số then chốt là Starship.

Edison Yu đưa ra giả định về quá trình giảm chi phí phóng của Starship như sau: Ở giai đoạn đầu không tái sử dụng, khoảng 4933 USD/kg; sau khi một phần tái sử dụng giảm xuống còn 398 USD; tái sử dụng hoàn toàn đạt mức 170 USD; cuối cùng khi đạt "tái sử dụng hoàn toàn + xoay vòng nhanh", mục tiêu là 32 USD/kg.

Đến năm 2029, khi vệ tinh AI1 chính thức triển khai, chi phí phóng dự kiến giảm xuống còn 398 USD/kg, chi phí phi tính toán vệ tinh giảm xuống khoảng 13.000 USD/kW, tổng chi phí triển khai phi tính toán khoảng 27 tỷ USD, đã gần tương đương với mặt đất là 23 tỷ USD—tỷ số từ 6 lần thu hẹp xuống 1,2 lần.

Đến giai đoạn AI2 năm 2032, chi phí phóng tiếp tục giảm xuống còn 170 USD/kg, tổng chi phí phi tính toán vào khoảng 15 tỷ USD, thấp hơn mức 25 tỷ USD của mặt đất, tỷ số còn 0,6 lần. Tiếp theo, ở giai đoạn AI3, mục tiêu chi phí phóng là 43 USD/kg, tổng chi phí vào khoảng 9 tỷ USD, chưa tới một phần ba của mặt đất.

Tiền đề để đường cong này thành hiện thực là tần suất phóng và khả năng tái sử dụng của Starship tiến triển đúng kế hoạch. Đây cũng là lý do khiến báo cáo xem "tích hợp dọc cực cao" của SpaceX là biến số thực thi then chốt nhất.

Hiện trạng năng lực tính toán của vệ tinh AI1: Chưa đạt chuẩn

SpaceX dự định sớm nhất cuối năm tới sẽ bắt đầu triển khai nguyên mẫu, hồ sơ tại Ủy ban Truyền thông Liên bang Hoa Kỳ (FCC) cho thấy chòm sao Starmind cuối cùng có thể lên đến 1 triệu vệ tinh quỹ đạo thấp. Starmind là hệ thống chòm vệ tinh AI không gian khổng lồ đang được SpaceX phát triển.

Mỗi vệ tinh AI1 có công suất thiết kế khoảng 120-150 kW, công suất vận hành ổn định thực tế khoảng 120 kW—tương ứng với mức tiêu thụ của một rack Nvidia GB300 NVL72.

Mục tiêu mật độ tính toán của SpaceX là 100 kW/tấn, nhưng giai đoạn đầu AI1 chỉ đạt khoảng 70 kW, nghĩa là mỗi lần phóng Starship (giả sử tải trọng 85 tấn) có thể mang lên khoảng 6 MW công suất tính toán.

Theo mô hình giả định, giai đoạn AI2 năm 2032 nâng mật độ lên 85-90 kW/tấn, sau AI3 mới đạt mục tiêu 100 kW/tấn.

Vệ tinh có thể tương thích nhiều loại chip—GPU Nvidia, TPU Google, Trainium Amazon, cũng như chip AI Tesla (tập trung hiệu năng năng lượng).

Làm mát: Không gian không có không khí, đây là giới hạn kỹ thuật cứng

Làm mát trung tâm dữ liệu mặt đất rất đơn giản—quạt, điều hòa, làm mát bằng nước, môi chất là không khí hoặc nước.

Không gian thì không được. Trong môi trường chân không, nhiệt chỉ có thể thoát ra ngoài qua bức xạ, tuân theo định luật Stefan–Boltzmann, hiệu suất làm mát phụ thuộc vào nhiệt độ và diện tích tản nhiệt.

Hầu hết các vệ tinh hiện tại đều dùng bộ tản nhiệt thụ động, dẫn nhiệt bằng đặc tính vật liệu và cấu trúc hình học, không tốn điện nhưng giới hạn bởi kích thước vệ tinh. Bộ tản nhiệt chủ động cần bơm chất lỏng tuần hoàn, tiêu thụ điện và có nguy cơ hỏng hóc, nhưng xử lý được tải nhiệt lớn hơn—hiện chỉ có trạm vũ trụ (ISS, Thiên Cung) và tàu vũ trụ có người lái (Dragon) sử dụng.

Vệ tinh AI1 sử dụng bộ tản nhiệt chủ động hai mặt có thể mở gập làm mát bằng chất lỏng, khả năng tản nhiệt mỗi mặt là 700 W/m², hai mặt tổng cộng 1.400 W/m², diện tích phủ lên đến 110 m². Điều này nhằm đáp ứng tải công suất cao 120-150 kW—thiết kế thụ động hoàn toàn sẽ không chịu nổi.

SpaceX sẽ là công ty đầu tiên trên thế giới sản xuất hàng loạt bộ tản nhiệt chủ động kiểu này. Tính toán cho thấy khi sản xuất hàng loạt, chi phí tản nhiệt có thể giảm từ 8000 USD/m² năm 2027 xuống còn 1000 USD/m² ở giai đoạn AI3.

Pin năng lượng mặt trời: Xây nhà máy riêng, mục tiêu 100 GW

Điện trên vệ tinh lấy từ đâu? Năng lượng mặt trời.

Vệ tinh AI1 cần khoảng 600 m² pin năng lượng mặt trời, ban đầu sử dụng pin silic với hiệu suất khoảng 19%. Về lâu dài, pin dị thể (HJT) có hiệu suất tới 27%, hấp thụ hai mặt, chịu bức xạ tốt; pin màng mỏng perovskite có hiệu suất lý thuyết ngang pin đa tiếp điểm, có thể in, siêu nhẹ.

SpaceX đã xây dựng nhà máy pin mặt trời ở Bastrop, Texas, công suất thiết kế 10 GW (hai tầng, mỗi tầng 5 GW), diện tích nhà máy khoảng 102.200 m², cùng vị trí với xưởng sản xuất Starlink hiện tại. Dự án khởi công cuối tháng 3/2026, thiết bị đang được lắp đặt, mục tiêu đạt sản lượng hàng loạt vào cuối năm 2027.

Mục tiêu lớn hơn của Musk: Xây dựng 100 GW công suất sản xuất pin mặt trời trong nước tại Mỹ trong 3 năm tới.

Kiến trúc truyền thông: Laser quang học, không chiếm phổ tần số radio

Vệ tinh AI1 không trang bị ăng ten mảng pha phức tạp, liên lạc giữa các vệ tinh hoàn toàn dựa vào liên kết quang học giữa các vệ tinh (OISL), dữ liệu được định tuyến trong chòm sao Starmind, sau đó vào lưới laser Starlink, cuối cùng được truyền xuống trạm mặt đất.

Lợi ích là: Bản thân chòm sao Starmind hầu như không chiếm phổ tần số radio.

Nhưng cái giá là toàn bộ dữ liệu cuối cùng phải truyền qua các cổng Starlink trên mặt đất, mà trung tâm dữ liệu quỹ đạo sẽ thay đổi mạnh hướng lưu lượng dữ liệu—cổng Starlink hiện tại được phép hoạt động phục vụ chủ yếu nhu cầu băng thông xuống, không phù hợp với nhu cầu "lưu lượng lên lớn" của AI inference.

Do đó, SpaceX đang mở rộng năng lực truyền dẫn cao hơn cho các cổng, gồm băng tần E (đã sử dụng), băng tần V, băng tần W, và băng tần D phục vụ chủ yếu cho AI (đang đề xuất). Những dải tần cao này vốn không thích hợp cho thiết bị tiêu dùng do mưa, hấp thụ oxy, nhưng với các trạm cổng có mảng ăng ten lớn và dung lượng cao, các vấn đề này có thể giải quyết bằng đa trạm và định tuyến quang học.

Năm nay, Ủy ban Truyền thông Liên bang Hoa Kỳ (FCC) cũng đã cập nhật các tiêu chuẩn bảo vệ tránh nhiễu vệ tinh, thay thế tiêu chuẩn thông lượng công suất tương đương (EPFD) từ thập niên 1990 bằng tiêu chuẩn dựa trên hiệu suất thực tế, cho phép nhà mạng triển khai vệ tinh cùng tần số với công suất cao hơn trong băng Ku/Ka chủ chốt, về lý thuyết nâng khả năng phục vụ của cùng số lượng vệ tinh gấp khoảng 7 lần.