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,导致能耗急剧上升。芯片温度每升高10摄氏度,其可靠性可能减半。因此,为AI芯片实现有效散热,保障其性能与使用寿命,已成为算力行业亟待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正带领团队,致力于为AI芯片开发一种内置的微流道结构。该结构允许冷却液直接流入芯片内部,实现“近距离”散热。
现年34岁的吴小虎,自博士阶段起便专注于热辐射研究,与“热”的问题结缘。
为了深入理解不同材料的热辐射特性,吴小虎在博士期间面临着实验室现有算法仅限于各向同性材料的局限。他指出,当时计算各向异性材料需要依赖价格昂贵且运算缓慢的国外软件。
与他人不同,吴小虎选择不依赖“捷径”。他认为,直接使用软件获取结果会阻碍对计算过程的理解,进而无法掌握材料的根本属性。为此,他投入一年半的时间,独立推导公式并编写代码,最终成功开发出一套电磁仿真算法。
吴小虎表示,这项新算法将过去需要数小时的各向异性材料物理机理计算时间缩短至一秒。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,供科研人员使用。
博士毕业后,吴小虎放弃了国外优厚的工作条件,选择回国发展。他表示,出国学习先进技术是为了更好地服务国家。
在研究深入推进的过程中,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。
杨道虹邀请吴小虎加入实验室,指出当前各类芯片散热问题突出,而吴小虎在热辐射领域的研究正是国家和社会急需的。
面对自己深耕多年的基础研究领域与国家急需但需从零开始的应用研究领域之间的抉择,吴小虎尽管有所顾虑,但最终接受了邀请。他认为,科研人员应弥补国家所需,并决心尝试解决芯片散热这一行业瓶颈问题。
怀揣着科研报国的理想,吴小虎将实验室设在了产业需求的前沿,进入了全新的芯片领域,并从头学习设计、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。他几乎将所有工作时间投入到实验室中,一边从中寻找研究方向,一边积极与全球高校、研究院及科技企业专家交流,寻求问题的答案。他认为,这种潜心研究并非“熬日子”,而是为了积累攻克技术难题的实力。
经过反复推导和深入研究,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,同时还有多名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,并能为国家需求贡献力量,他都愿意为他们提供平台。
在指导学生研究时,吴小虎始终强调一个要求:将个人理想融入国家发展大局。他鼓励学生关注产业一线亟待解决的问题,力求研究成果能够落地,并表示只有不怕坐“冷板凳”,才能最终收获解决实际问题的“热”成果。


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