随着人工智能技术的飞速发展,AI芯片面临着数据量激增和运算速度要求提高的双重挑战,这导致芯片功耗显著增长。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,如何为日益“发烫”的AI芯片有效降温,以保证其性能和使用寿命,已成为算力行业亟待攻克的关键技术难题。

在湖北江城实验室的研究现场,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芯片设计一种集成化的微流道结构。该结构旨在使冷却液能够直接流经芯片内部,实现近距离的散热效果。

现年34岁的吴小虎,自攻读博士学位以来,便专注于与“热”相关的研究,特别是热辐射领域。

在深入理解不同材料的热辐射特性之前,掌握其基本原理至关重要。吴小虎在读博期间所在的实验室,仅拥有针对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,当时若要进行此类计算,必须依赖价格昂贵且运算效率较低的国外软件。

与一些人选择“捷径”不同,吴小虎坚持深入探究。他认为,直接使用软件获取结果,若不理解其计算过程,就无法真正掌握材料的根本属性。为此,他花费了一年半的时间,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,他还进一步优化了该算法,并将其开发成软件,供其他科研人员使用。

博士毕业后,吴小虎放弃了国外提供的优厚待遇,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,他遇到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面临散热挑战,而吴小虎深耕的热辐射研究正是国家和社会急需的领域,并询问他是否愿意加入实验室。

面对自己长期投入并已取得显著成果的基础研究领域,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。但他最终还是接受了邀请,表示:“国家缺乏什么,我们科研人员就应该填补什么。既然这个方向制约了行业发展,那我来尝试一下。”

就这样,怀揣着通过科研报效祖国理想的吴小虎,将实验室设在了产业需求最前沿,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、工程等不同类别的书籍和文献。他每天除了必要的休息外,几乎都投入到实验室的工作中。他表示,自己一边从中寻找研究问题和方向,一边积极与世界各地的大学、研究院及科技企业专家交流,寻求答案。吴小虎认为,这种潜心研究并非虚度光阴,而是为了积累攻克“硬骨头”的实力。

经过反复推导和深入研究,吴小虎在逐步掌握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大量可靠的依据。

目前,吴小虎研究团队共有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也陆续加入团队。

在人才培养方面,吴小虎并不看重学历和背景。他分享说,自己成长于农村,接触事物有限,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实际贡献,他都愿意提供平台。

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:“我们做研究,不能仅仅关注论文的影响因子,更要关注产业一线真正需要解决的问题,让研究成果能够落地。不怕坐‘冷板凳’,才能最终结出解决实际问题的‘热’成果。”