随着人工智能技术的飞速发展,AI芯片在处理海量数据和提升运算速度方面面临着日益严峻的能耗挑战。芯片温度每升高10摄氏度,其可靠性可能减半。如何为发热的AI芯片有效散热,并确保其性能和寿命,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带领团队,致力于为AI芯片开发嵌入式微流道结构。这项创新设计允许冷却液直接流经芯片内部,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”领域的研究,特别是热辐射。

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,计算各向异性材料时,只能依赖昂贵且运算缓慢的国外软件。

吴小虎选择了一条更为艰辛的道路,他认为直接使用软件无法真正理解计算过程和材料的本质属性。因此,他投入一年半的时间,独立推导出相关公式并编写代码,最终构建了一套电磁仿真算法。

他表示,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垄断,他还进一步优化了这套算法,并将其开发成软件供科研人员使用。

博士毕业后,吴小虎婉拒了国外优厚的工作条件,选择回国发展,他认为出国深造是为了更好地服务国家。

在研究深入进行之际,一次培训改变了他的研究方向。2025年7月,他结识了湖北江城实验室主任杨道虹。

杨道虹向吴小虎发出邀请,指出当前各类芯片散热问题的紧迫性,以及他在热辐射领域的研究与国家和社会需求的契合度,并询问他是否愿意加入实验室。

面对自己长期耕耘并取得一定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,吴小虎虽有顾虑,但最终接受了挑战。他认为,科研人员应致力于弥补国家的需求,并决心攻克芯片散热这一行业瓶颈。

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。

在吴小虎的办公桌上,堆满了材料、物理、数学、工程等各类书籍和文献。他几乎将所有业余时间都投入到实验室工作中。他一边从中寻找研究方向,一边积极与全球高校、研究院及科技企业的专家交流,寻求解决方案。在他看来,这种潜心研究并非虚度光阴,而是为了积累攻克难题的实力。

经过反复的理论推导和深入钻研,吴小虎逐渐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,为后续芯片工艺的改进提供了重要的参考依据。

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,吴小虎并不拘泥于学历和背景。他结合自身农村成长的经历,强调只要肯沉下心钻研、愿意为国家需求付出实际行动,他都乐意为他们提供平台。

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,研究不应仅仅关注论文发表,更应着眼于产业一线实际需求的解决,推动研究成果的落地。他鼓励学生不怕坐“冷板凳”,力争取得能够解决实际问题的“热”成果。