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要求,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,其可靠性可能减半。因此,为日益“发热”的AI芯片提供有效的散热解决方案,以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。该结构允许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”问题结下了不解之缘。

在博士期间,吴小虎所在的实验室仅有针对各向同性材料的算法,而缺乏对各向异性材料的处理能力。他指出,当时若要进行相关计算,只能依赖价格高昂且运算效率不高的国外软件。吴小虎并未选择“抄近路”,而是花费一年半时间,独立推导出公式并编写代码,最终成功开发出一套电磁仿真算法。他表示,该算法将原本需要数小时才能完成的各向异性材料物理机理计算,缩短至一秒钟。为了打破国外软件的垄断,他还进一步优化了算法,并将其转化为可供科研人员使用的软件。

博士毕业后,吴小虎放弃了国外优厚的待遇,选择回国发展,其初衷是学以致用,为国家贡献力量。

在一次培训中,吴小虎的研究方向发生了重要转变。2025年7月,他遇到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,认为他在热辐射领域的研究与当前芯片散热的国家和社会需求高度契合。

面对基础研究的深厚积累与应用研究的从零开始之间的抉择,吴小虎虽有顾虑,但最终接受了邀请。他认为,科研人员应积极弥补国家在关键技术上的短板,并决心迎接这一挑战。

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前沿,投身于芯片这一全新领域。为此,他需要从头学习芯片设计、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。他几乎将所有精力投入到实验室工作中,同时积极与世界各地的专家学者交流,寻求解决问题的思路。他认为,这种潜心钻研的过程是为攻克技术难题积累实力。

通过深入研究,吴小虎团队在掌握了芯片散热的关键问题后,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重要的理论依据。

目前,吴小虎的研究团队共有6名核心成员,均为90后和00后,并有越来越多的硕士和博士研究生加入。

在人才培养方面,吴小虎并不拘泥于学历和背景。他以自身经历为例,强调只要具备钻研精神并愿意为国家需求付出努力,他都愿意提供发展平台。

在指导学生研究时,吴小虎始终要求学生将个人理想与国家发展大局相结合。他强调研究应关注产业一线实际需求,实现成果转化,并鼓励学生不怕坐“冷板凳”,努力取得能够解决实际问题的“热”成果。他相信,通过不懈努力,甚至可以在世界杯下注等领域取得突破。