从液氮之冷到芯片耐高温:马斯克推动的散热进化史

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04:27

今天微博热搜上挂着#马斯克建议太空芯片高温工作#——马斯克的主意不是给太空芯片降温,而是故意让它们热着跑。多数人的第一反应是:太空零下两百多度,比液氮还冷,芯片怎么会怕热?这个直觉恰恰是太空算力行业正在交学费的地方。真空里没有空气把热带走,“冷”本身帮不上忙,热量唯一的出路是辐射,马斯克要做的,是把整个散热逻辑反过来。他在近期访谈视频里给过一句关键判断:工作温度按开尔文温标提高20%,散热板的质量就能减半。微博

沿着今年1月到今天的时间线回看,马斯克推动的芯片散热经历了三级跳:地面先砸钱上液冷,入轨靠巨型散热板辐射,现在则靠芯片自身耐高温,把散热板再砍掉一半。进化史的主角不是某种新冷媒,而是“散热为谁服务”这个设计起点的彻底改写。

比液氮还冷的太空,是一只保温瓶

液氮的沸点是零下196摄氏度,太空背景温度约零下270摄氏度——越冷,芯片不该越好散热吗?热量传递只有传导、对流、辐射三条路,前两条都需要介质,真空没有。芯片的热只能靠辐射扔出去,而按斯特藩-玻尔兹曼定律,辐射功率与绝对温度的四次方成正比:散热板越凉,能扔出去的热越少。太空不是冰箱,是一只空的保温瓶。

谷歌刚刚交过一次学费。10月14日,谷歌与Planet Labs合作、内置4枚TPU的太阳捕手(Project Suncatcher)首颗原型星搭乘SpaceX Transporter-18火箭入轨,这是一次验证辐射、震动、温差下芯片耐受性的技术演示,结果真空无对流,星上计算单元每运行约15分钟就得停机散热。 把测试结果转述给中文读者的科普账号记录了更完整的数字:运行15分钟后高温撑不住只能停机,之后要靠辐射慢慢冷却45分钟,而不是靠空气对流。微博微博

对太空算力的质疑其实更早。今年2月底,黄仁勋谈论太空数据中心的可行性时就点过同样的死穴:太空没有气流,或者需要巨大的散热器。哔哩哔哩

地面上的瓶颈:电力和冷却排在芯片前面

这波热议的直接背景,是SpaceX最新一份财报。10月20日美股盘后公布的2026年第三季度,公司营收同比增长161%至145.8亿美元,净利润从去年同期亏损11亿美元转为盈利44亿美元。马斯克在电话会上给出了一句比财报本身影响面更大的判断:制约超级智能部署的瓶颈,更多在于电力、冷却和基础设施,而非芯片本身。36氪

这个判断背后的规模很直白:今年剩下的每个月上线约20万颗GB300,到年底累计约2.5至3GW算力,明年再新增20GW的电力与冷却基础设施,确保基础设施不成为扩张的瓶颈。 这些机器发出的热,目前全部由地面液冷系统搬走:冷板或浸没式液冷把冷却液循环到芯片表面,再把热带出楼外。地面上,水和大气的对流取之不尽——这正是太空没有的东西。36氪

液冷的极限也能用功率标出来:单台英伟达GB200 NVL72机柜的总功率约为120kW,风冷兜不住这种密度。微博

入轨:把一台120千瓦的机柜挂上太空

马斯克把地面液冷的这套负荷原样搬上了天。6月公布的SpaceX第一代AI-1算力卫星方案里,卫星展开翼展70米,峰值功率150千瓦、平均工作功率120千瓦——与一台地面液冷机柜同量级;卫星配备了19×5.8米的双面散热板,总散热面积达220平方米,为了在真空中排出150kW的芯片热量,采用了工作温度高达130–140°C的高温散热设计。 换句话说,SpaceX早在正式提出“耐高温”之前,就已经在按高温辐射的设计画卫星了。微博

供电和散热两头挤压,反而把算力核心压成了小配角:供电沿用星链V3的太阳能阵列技术,每平米250瓦;双面散热器每平米可散热1400瓦;卫星绝大部分体积被太阳能板与散热器占据,算力核心体积极小。微博

这条路线最早的一块拼图在1月:SpaceX向美国联邦通信委员会(FCC)提交申请,寻求发射并运营多达百万颗卫星,这些卫星将作为轨道数据中心运行,为大规模人工智能推理和训练提供计算能力。 9月28日星舰第14次试飞成功部署26颗星链V3卫星后,SpaceX公布的下一步是2027年底在轨实现1GW的AI算力,2028年起正式部署搭载英伟达Rubin GPU与Vera CPU的专用AI计算卫星。界面新闻微博

耐高温:不是取消散热,是重写设计起点

访谈说法的底层是一道很朴素的数学题:温度在开尔文温标上提高20%,四次方就是约2.07倍的辐射功率;同样要排的热,需要的散热面积和结构质量约省一半;而太空里每公斤质量都直接换算成发射成本。要吃到这份收益,前提是芯片自己敢在一百多摄氏度下长时间稳定工作。在流传的访谈转述里,马斯克把问题拆成散热与辐射两问:芯片应当具备更强的耐辐射能力,同时能够在更高的温度下稳定运行。哔哩哔哩

对辐射引起的“比特翻转”,他的解释是:存储器可以做屏蔽,而参数规模庞大的神经网络,对少量随机比特翻转远比普通程序宽容。哔哩哔哩

也必须说清楚:耐高温不是“不用散热”。转述里专门有一句——这里的思路仍然需要散热器,并不是取消散热。它是在液冷和辐射方案之上做的减法,改的是整颗卫星的质量分配。哔哩哔哩

这笔账也不是今天才有人算出来。2月初就有技术博主把辐射器尺度丢给Grok验算,得到的结论与马斯克如今的说法一致:只要芯片温度够高,辐射器的面积就可以变小。 这轮热搜的特殊之处在于:一个原本只藏在参数表里的设计选择,第一次由马斯克本人摆到了台面上。微博

耐高温什么时候真正点亮

值得盯住的节点已经排好:芯片端,马斯克在电话会上确认,内部目标是在明年5月或6月于奥斯汀实验室造出第一款功能性测试芯片,并争取2028年第三季度在TeraFab主厂区量产,最终指向每年1太瓦的超级智能芯片产能。 太空端,AI-1算力卫星按2028年起部署的规划推进;谷歌也准备2027年再发两颗太阳捕手原型星验证星间激光互联——上一颗刚用15分钟运行时长证明了真空散热的残酷。 在此之前,130–140°C的散热板能否在轨长期工作、“质量减半”能否原样出现在发射清单上,都还没有答案。芯片散热进化史的下一章,取决于这些数字能不能从设计图真正走进轨道。36氪微博

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