随着人工智能(AI)技术的飞速发展,AI芯片面临着日益严峻的数据处理量和运算速度挑战,这导致了芯片能耗的显著增长。研究表明,AI芯片的温度每升高10摄氏度,其可靠性就可能降低一半。因此,如何有效为持续升温的AI芯片散热,并确保其性能和使用寿命,已成为算力行业急需攻克的关键技术难题。
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及其团队正在为AI芯片开发一种内置微流道结构。该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辐射研究,与“热”的挑战长期为伴。
在深入了解不同材料的热辐射特性时,吴小虎发现当时所在的实验室仅有处理各向同性材料的算法,而缺乏针对各向异性材料的计算工具。他指出,当时若要进行相关计算,必须依赖价格昂贵且运算效率不高的国外软件。
与选择“捷径”不同,吴小虎坚持深入理解研究的本质。他认为,直接使用软件获取结果,而不理解其计算过程,就无法真正掌握材料的根本属性。为此,他投入一年半的时间,独立推导出相关公式,并自行编写代码,最终成功开发出一套电磁仿真算法。
吴小虎表示,这项新算法极大地缩短了计算时间,将过去可能需要数小时的各向异性材料物理机理计算,压缩到仅需一秒。为了打破国外软件的垄断,他进一步优化了该算法,并将其开发成软件,供广大科研人员使用。
博士毕业后,吴小虎婉拒了国外优厚的待遇,选择回国工作,他认为出国学习先进技术正是为了更好地报效国家。
在研究取得进展之际,一次培训改变了吴小虎的研究方向。2025年7月,他结识了湖北江城实验室主任杨道虹。杨道虹邀请他加入实验室,指出当前各类芯片普遍存在的散热难题,而吴小虎深耕的热辐射领域恰是国家和社会急需的。
面对从基础研究转向应用研究的跨界挑战,吴小虎虽有顾虑,但他认为“国家缺什么,我们科研人员就应该补什么”。当得知该领域的技术瓶颈制约了行业发展时,他毅然决定接受挑战。
怀揣着科技报国的理想,吴小虎将实验室设在了产业需求的最前沿,投身于芯片这一全新领域。他需要从零开始学习芯片设计、加工、封装等各个环节的相关工艺知识。
在吴小虎的办公桌上,堆满了材料、物理、数学、工程等各类书籍和文献。他几乎将所有工作时间都投入到实验室中,一边从中寻找研究方向和解决问题的思路,一边积极与全球高校、研究院及科技企业中的专家交流,探求答案。他认为,这种潜心钻研并非虚度光阴,而是为了积蓄攻克技术难关的实力。
经过反复的理论推导和深入研究,吴小虎逐渐掌握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,为后续芯片工艺的改进提供了大量可靠的数据支撑。
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正在陆续加入。
在人才培养方面,吴小虎并不看重学历或背景。他以自身经历为例,强调只要愿意沉下心来钻研,并致力于为国家需求做出贡献,他都愿意提供平台支持。
在指导学生进行研究时,吴小虎始终强调一个要求:将个人理想融入国家发展的大局。他告诫学生,研究工作不应仅仅关注论文的影响因子,更要关注产业一线亟待解决的实际问题,推动研究成果的落地。他认为,只有不怕坐“冷板凳”,才能最终结出解决实际问题的“热”成果,就像在fifa赛事中,只有经过艰苦训练,才能在赛场上取得辉煌一样。