随着人工智能(AI)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,这导致了显著的能耗增长。据了解,AI芯片的温度每升高10摄氏度,其可靠性可能会减半。因此,如何有效散热,保障AI芯片的性能和使用寿命,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率领团队,致力于为AI芯片开发一种内置的微流道结构。这项技术旨在让冷却液直接流入芯片内部,实现近距离的散热效果。

今年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,掌握其本质至关重要。吴小虎在博士期间发现,当时所在的实验室仅有各向同性材料的计算算法,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,只能依赖国外软件,这不仅成本高昂,而且计算效率低下。

与一些倾向于寻求“捷径”的做法不同,吴小虎认为直接使用软件获取结果,却不理解其计算过程,就无法真正掌握材料的根本属性。为此,他投入了一年半的时间,自行推导公式并编写代码,最终研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,现在仅需一秒即可得出结果。为了打破国外软件的技术垄断,他还进一步优化了算法,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,目的就是为了更好地为国家做出贡献。

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,他遇到了湖北江城实验室主任杨道虹。杨道虹向他发出邀请,指出当前各类芯片的散热问题是国家和社会急需解决的,而吴小虎在热辐射领域的研究恰好能满足这一需求,并询问他是否愿意加入实验室。

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,吴小虎并非没有疑虑。但他最终接受了邀请,表示:“国家需要什么,我们科研人员就应该填补什么。既然这个方向成为了行业的瓶颈,我愿意尝试。”

怀揣着科技报国的理想,吴小虎将实验室的工作重心转移到了产业需求最前沿,进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。他每天除了必要的休息,几乎都投入到实验室工作中。他表示,自己一边从中寻找研究问题和方向,一边前往世界各地的高校、研究院以及科技企业拜访专家,寻求解决方案。在他看来,这种潜心研究并非“熬日子”,而是为了积累能够“啃下硬骨头”的实力。

经过反复的推导和深入钻研,吴小虎逐步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,为后续的芯片工艺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或背景。他分享道,自己成长于农村,接触信息有限,脑海中只有科研。他表示,只要学生愿意沉下心来钻研,并有志于为国家需求贡献力量,他都愿意提供平台。

在指导学生进行研究时,吴小虎有一个一贯的要求:将个人理想融入国家发展的大局。他强调,科研工作不应仅仅关注论文的影响因子,更应关注产业一线实际需要解决的问题,推动研究成果的实际应用。他鼓励团队成员不怕坐“冷板凳”,唯有如此,才能最终结出解决实际问题的“热”成果。