随着人工智能技术的飞速发展,AI芯片面临着数据处理量和运算速度不断提升的挑战,这导致其能耗急剧增加。芯片温度每升高10摄氏度,可靠性就可能降低一半。如何有效为日益“发热”的AI芯片降温,确保其性能和使用寿命,已成为算力行业亟待攻克的难题。
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正率领团队,致力于为AI芯片设计一种集成式微流道结构。该结构能让冷却液直接流入芯片内部,实现近距离的散热。
现年34岁的吴小虎,自攻读博士学位起便专注于与“热”相关联的研究,特别是热辐射领域。
在深入理解不同材料的热辐射特性时,吴小虎发现其所在实验室仅有针对各向同性材料的算法,而缺乏针对各向异性材料的算法。他提到,当时若要进行计算,只能依赖价格高昂且运算速度较慢的国外软件。
与一些人选择“捷径”不同,吴小虎坚持深入探究。他认为,若仅依赖软件获取结果,而不理解计算过程,就无法真正掌握材料的根本属性。为此,他投入一年半时间,独立推导出相关公式,并自行编写代码,最终开发出一套电磁仿真算法。
吴小虎表示,过去需要数小时才能完成的各向异性材料物理机理计算,如今仅需一秒即可得出结果。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,供其他科研人员使用。
博士毕业后,吴小虎放弃了国外优厚的待遇,选择回国工作。他表示,出国学习先进技术是为了更好地报效国家。
在研究不断深入之际,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。
杨道虹邀请吴小虎加入实验室,指出当前各类芯片普遍面临散热难题,而吴小虎在热辐射领域的研究正是国家和社会急需的。
面对自己深耕多年且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,吴小虎曾有所顾虑。但他最终答应了邀请,认为“国家缺什么,我们科研人员就应该补什么。既然这个方向卡了行业的脖子,那我就来试试。”
怀揣着科研报国的理想,吴小虎将实验室设在了产业需求最前沿,投身于全新的芯片领域。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。
吴小虎的办公桌上摆满了材料、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。他表示,通过广泛阅读寻找问题和研究方向,并积极与全球高校、研究院及科技企业专家交流,是为了积累攻克技术难题的实力。
经过反复的推导和深入研究,吴小虎逐步掌握了芯片散热的关键问题,并计算出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持。
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,同时还有多名硕士毕业生和博士研究生陆续加入。
在人才培养方面,吴小虎不拘泥于学历和背景。他以自身经历为例,强调只要愿意沉下心钻研,并致力于解决国家需求,他都愿意提供平台。
在指导学生研究时,吴小虎始终要求他们将个人理想与国家发展大局相结合。他强调,科研不应只关注论文发表,更应着眼于产业一线亟待解决的问题,实现研究成果的落地。他认为,“不怕坐‘冷板凳’,才能结出能解决实际问题的‘热’成果。”