随着人工智能(AI)技术的飞速发展,AI芯片所处理的数据量和运算速度不断攀升,随之而来的芯片能耗问题也日益严峻。芯片温度每升高10摄氏度,其可靠性可能减半。如何有效为日益“发热”的AI芯片散热,确保其性能和使用寿命,已成为算力行业面临的迫切挑战。
在湖北江城实验室,2024年度中国青年五四奖章获得者、湖北大学集成电路学院教授吴小虎正率领团队,致力于为AI芯片开发一种集成的微流道结构。这项技术旨在让冷却液直接流经芯片内部,实现近距离的散热效果。
现年34岁的吴小虎,自攻读博士学位起便专注于“热”相关研究,特别是热辐射领域。
为了深入理解不同材料的热辐射特性,首要任务是掌握其基本原理。吴小虎在博士期间所在的实验室,仅拥有各向同性材料的计算算法,而缺乏针对各向异性材料的算法。他提到,当时若要进行相关计算,只能依赖价格昂贵且运行缓慢的国外软件。
与一些人选择“走捷径”不同,吴小虎倾向于深入探究。他认为,如果仅仅依赖软件直接获取结果,而不理解计算过程,就无法真正把握材料的根本属性。为此,他投入一年半的时间,逐步推导出所需的公式,并自行编写代码,最终构建了一套电磁仿真算法。
吴小虎表示,过去计算各向异性材料的物理机理可能需要数小时,而现在仅需一秒钟即可获得结果。为了打破国外软件的垄断,他还进一步优化了该算法,并将其开发成软件,供科研人员使用。
博士毕业后,吴小虎放弃了国外优厚的待遇,选择回国工作。他说道,出国学习先进技术,其根本目的就是为了更好地报效国家。
在研究深入进行之际,一次培训改变了吴小虎的研究方向。2025年7月,他与湖北江城实验室主任杨道虹会面。
杨道虹向吴小虎发出邀请,指出当前各类芯片都面临散热难题,而吴小虎在热辐射领域的研究恰好是国家和社会急需的,并询问他是否愿意加入实验室。
面对自己长期耕耘并已取得显著成就的基础研究领域,以及国家急需但需要从零开始的应用研究领域,吴小虎对于跨界并非没有疑虑。但他最终还是接受了邀请,表示:“国家需要什么,我们科研人员就应该弥补什么。既然这个方向制约了行业发展,那我就来尝试一下。”
怀揣着科技报国的理想,吴小虎将实验室设在了产业需求最前沿,踏入了全新的芯片领域。他需要从头学习设计、加工、封装等各个环节的相关工艺知识。
吴小虎的办公桌上堆满了材料、物理、数学、工程等各类书籍和文献。他几乎将所有非休息时间都投入到实验室工作中。他解释道,自己一边从中寻找问题和研究方向,一边走访世界各地的大学、研究院以及科技企业,与专家交流并寻求答案。在他看来,这种潜心研究并非是消磨时光,而是为了积蓄攻克“硬骨头”的实力。
经过反复推导和深入研究,吴小虎逐渐摸清了芯片散热的关键问题,并计算出了多种芯片材料的热辐射参数,为后续的芯片工艺改进提供了大量可靠的依据。
目前,吴小虎的研究团队共有6名正式成员,均为“90后”和“00后”,同时还有不少硕士毕业生和博士研究生陆续加入。
在人才培养方面,吴小虎并不特别看重学历和背景。他分享道,自己从小在农村长大,接触的事物有限,心中只有科研。他表示,只要愿意沉下心来钻研,并致力于为国家需求做出贡献,他都乐意提供平台。
在指导学生进行研究时,吴小虎有一个不变的要求:将个人理想融入国家发展大局。他强调,研究不应只关注论文发表的期刊因子,而应更多地关注产业一线亟待解决的问题,让研究成果得以实际应用。他认为,只有不怕坐“冷板凳”,才能最终收获解决实际问题的“热”成果。
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