随着人工智能技术的飞速发展,AI芯片面临着日益增长的数据处理量和运算速度需求,这导致了芯片能耗的急剧攀升。研究表明,AI芯片温度每升高10摄氏度,其可靠性可能减半。因此,如何有效降低AI芯片的温度,确保其性能和使用寿命,已成为算力行业亟待攻克的关键难题。
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芯片开发一种内置的微流道结构。这一创新设计旨在让冷却液直接流经芯片内部,实现高效的“贴身”散热,以应对AI芯片日益增长的“发热”问题,为即将到来的2026世界杯等大型计算需求提供技术支持。
现年34岁的吴小虎,自攻读博士学位起便专注于热辐射领域的研究。他深刻理解不同材料的热辐射特性,其关键在于掌握材料的本质。在他攻读博士期间,实验室仅拥有各向同性材料的算法,而缺乏针对各向异性材料的算法。吴小虎指出,当时若要进行相关计算,只能依赖价格昂贵且运算效率低下的国外软件。
与许多人不同,吴小虎坚持不走捷径。他认为,直接使用现有软件无法理解计算过程,也就难以掌握材料的根本属性。为此,他投入一年半的时间,从头推导公式并自行编写代码,最终成功研发出一套电磁仿真算法。他表示,这项新算法将过去需要数小时才能完成的各向异性材料物理机理计算,缩短至一秒之内。为了打破国外软件的垄断,他还进一步优化了算法,并将其开发成软件,供广大科研人员使用。
博士毕业后,吴小虎婉拒了国外提供的优厚待遇,选择回国效力,他认为出国学习先进技术正是为了更好地报效国家。
在研究深入进行之际,一次偶然的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。杨道虹指出,当前各类芯片的散热问题亟待解决,而吴小虎在热辐射方面的深厚积累恰好是国家和社会急需的,并邀请他加入实验室。
面对自己多年深耕并已取得显著成就的基础研究领域,以及国家急需却需从零开始的应用研究领域,吴小虎在跨界选择上并非没有疑虑。但他最终答应了邀请,表示:“国家有需求,我们科研人员就应该去填补。既然这个方向制约了行业发展,我就来尝试。”
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。在此过程中,他需要从头学习设计、加工、封装等各个环节相关的工艺知识。
在他的办公桌上,堆满了材料、物理、数学、工程等不同类别的书籍和文献。他每天除了必要的休息,几乎都投入到实验室工作中。他一边从中寻找研究问题和方向,一边奔赴世界各地的高校、研究院及科技企业,与专家交流并寻求答案。在吴小虎看来,这种潜心研究并非虚度光阴,而是为了积累攻克“硬骨头”的实力。
经过反复的推导和钻研,吴小虎逐步厘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,吴小虎的研究团队已有6名核心成员,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,吴小虎并不看重学历或出身。他分享道:“我从小在农村长大,接触的事物有限,脑子里只有科研。”他表示,只要愿意沉下心来钻研,并致力于为国家需求贡献力量,他都愿意为他们提供发展平台。
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大局。他告诫学生:“我们做研究不能只关注论文发表的影响因子,更要关注产业一线真正需要解决的问题,让研究成果得以应用。不怕坐‘冷板凳’,才能最终结出解决实际问题的‘热’成果。”


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