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,这导致芯片能耗急剧攀升。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,如何有效为日益“发热”的AI芯片散热,并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。

在湖北江城实验室的研发场所,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其团队,致力于为AI芯片设计一种内嵌式微流道结构。该结构旨在使冷却液能够直接流入AI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”的研究,主攻热辐射领域。

为了深入理解不同材料的热辐射特性,首先需要掌握其本质。吴小虎在博士期间所在的实验室,仅拥有各向同性材料的计算算法,而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,只能依赖价格高昂且运行速度较慢的国外软件。

与一些人不同,吴小虎倾向于深入探究而非依赖“捷径”。他认为,直接使用软件获取结果,而不理解计算过程,就无法真正掌握材料的根本属性。为此,他投入一年半的时间,逐步推导出相关公式,并自行编写代码,最终开发出了一套电磁仿真算法。

吴小虎表示,过去计算各向异性材料的物理机理可能需要数小时,而现在仅需一秒即可获得结果。为了打破国外软件的垄断,他还进一步优化了该算法,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待遇,选择回国工作。他认为,出国学习先进技术,是为了更好地报效国家。

在研究不断深入的过程中,一次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。

杨道虹向吴小虎发出邀请,指出当前各类芯片都需要解决散热问题,而吴小虎深耕的热辐射研究方向正是国家和社会急需的,并询问他是否愿意加入实验室。

面对自己多年来深耕并已取得显著成就的基础研究领域,以及国家急需但需从零开始的应用研究领域,吴小虎在跨界问题上并非没有顾虑。但他最终还是答应了,他认为:“国家需要什么,我们科研人员就应该去弥补什么。既然这个方向制约了行业发展,那我来尝试一下。”

怀揣着科研报国的理想,吴小虎将实验室的重心转移到产业需求最前沿,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。他每天除了休息,几乎全部时间都在实验室工作。他表示,自己一边从中寻找研究问题和方向,一边走访世界各地的高校、研究院以及科技企业,与专家交流并寻求答案。在他看来,这种潜心研究并非消磨时光,而是为了积累攻克“硬骨头”的实力。

经过反复推导和深入钻研,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和出身。他分享道,自己从小在农村长大,接触事物不多,心中只有科研。他表示,只要愿意沉下心来钻研,并致力于为国家需求做出贡献,他都乐意提供平台。

在指导学生进行研究时,吴小虎对学生有一个始终如一的要求:将个人理想融入国家发展大局。他强调,研究不能仅仅关注论文的影响因子,而应更多地关注产业一线迫切需要解决的问题,使研究成果能够落地。他认为,不怕坐“冷板凳”,才能最终结出解决实际问题的“热”成果。