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,这导致芯片的能耗急剧上升。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,如何有效为日益“炙热”的AI芯片散热,以保障其性能和使用寿命,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区域,2024年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与“热”相关的研究,即热辐射领域。
为了深入理解不同材料的热辐射特性,必须先掌握其根本原理。吴小虎在博士期间所在的实验室,仅拥有各向同性材料的算法,而缺乏适用于各向异性材料的算法。他指出:“当时若要进行计算,只能依赖国外软件,不仅成本高昂,计算效率也相对较低。”
与一些人不同,吴小虎不倾向于走“捷径”。他认为:“如果仅仅依赖软件获取结果,而不理解计算过程,就无法真正掌握材料的内在属性。”为此,吴小虎投入了一年半的时间,逐步推导出相关公式,并自行编写代码,最终开发出一套电磁仿真算法。
吴小虎表示:“过去需要花费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,供广大科研人员使用。
博士毕业后,吴小虎婉拒了国外提供的优厚待遇,毅然选择回国发展。“出国学习更先进的技术,目的正是为了更好地报效祖国。”吴小虎如是说。
正当他的研究不断深入之际,一次培训经历促使他调整了研究方向。2025年7月,吴小虎与湖北江城实验室主任杨道虹会面。
杨道虹在谈及芯片散热问题时,向吴小虎发出邀请:“当前各类芯片都面临散热挑战,您深耕的热辐射研究方向,恰好是国家和社会当前急需的,能否考虑加入我们?”
面对自己多年来已取得显著成就的基础研究领域,以及国家迫切需要但需从零开始的应用研究领域,吴小虎在跨界选择上并非没有疑虑。但他最终还是应允了:“国家有所缺失,我们科研人员就应有所弥补。既然这一领域的技术瓶颈制约了行业发展,那我便来尝试攻克。”
就这样,怀揣着科技报国理想的吴小虎,将实验室设在了产业需求的最前沿,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。他几乎将所有工作时间都投入到实验室中,仅保留必要的休息时间。他说道:“我一边从中寻找科研问题和方向,一边奔赴世界各地的高校、研究院以及科技企业,拜访专家,寻求解答。”在吴小虎看来,这种潜心钻研并非虚度光阴,而是为了积累足够的力量去“啃下硬骨头”。
经过反复的理论推导和深入研究,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,吴小虎的研究团队正式成员有6人,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,吴小虎并不看重学历和背景。“我自幼成长于农村,接触事物有限,心中只有科研。”吴小虎表示,只要愿意沉下心来钻研,并有志于为国家需求贡献力量,他都乐于提供平台。
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——将个人理想与国家发展大局相结合。“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,让研究成果得以应用。不怕坐‘冷板凳’,才能最终结出解决实际问题的‘热’成果。”吴小虎强调。
《人民日报》(2026年06月24日 06版)
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