随着人工智能技术的飞速发展,AI芯片面临着日益严峻的散热挑战,其能耗的快速增长直接影响到芯片的可靠性,每升高10摄氏度,可靠性可能减半。解决AI芯片的过热问题,保障其性能和使用寿命,已成为算力行业亟需攻克的难关。
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芯片设计一种内嵌式微流道结构。该技术允许冷却液直接流经芯片内部,实现高效的“贴身”冷却。
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”打交道已有多年。在博士期间,他发现当时实验室仅有的材料热辐射算法仅适用于各向同性材料,而缺乏针对各向异性材料的算法。他指出,当时若要计算这类材料的特性,只能依赖价格昂贵且运算缓慢的国外软件。
吴小虎并未选择依赖现成工具,而是认为深入理解计算过程对于掌握材料本质属性至关重要。为此,他投入一年半时间,自行推导公式并编写代码,最终开发出一套电磁仿真算法。他表示,这项新算法将原本需要数小时的各向异性材料物理机理计算时间缩短至一秒。为了打破国外软件的垄断,他进一步完善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,吴小虎婉拒了国外优厚的工作机会,选择回国发展,他认为出国学习先进技术正是为了更好地报效国家。
在深入研究的过程中,一次偶然的培训改变了他的研究方向。2025年7月,吴小虎与湖北江城实验室主任杨道虹会面。杨道虹指出,当前各类芯片的散热问题亟待解决,吴小虎在热辐射领域的研究恰逢国家和社会的需求,并邀请他加入实验室。
面对从自己擅长的基础研究领域转向国家急需但需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。他表示:“国家需要什么,我们科研人员就应该弥补什么。既然这个方向制约了行业发展,我就来尝试解决。”
怀揣着科研报国的理想,吴小虎将实验室设在了产业需求的最前沿,投身于芯片这一全新领域。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。他几乎将所有工作时间都投入到实验室中,同时积极寻求全球高校、研究院及科技企业专家的指导与合作。他认为,这种潜心钻研是为了积累攻克技术难题的实力。
经过不懈的探索和研究,吴小虎逐步掌握了芯片散热的关键问题,并计算出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扎实的数据支持。
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,同时还有不少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出身。他以自身经历为例,强调只要愿意沉下心来钻研,并致力于为国家需求贡献力量,他都愿意提供平台。
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相结合。他强调,科研工作应关注产业一线急需解决的问题,推动研究成果的实际应用,而非仅仅追求论文发表。他鼓励学生不怕坐“冷板凳”,以期结出解决实际问题的“热”成果,就像在世界杯下注时,需要耐心和策略才能赢得胜利一样,科研也需要持之以恒的投入。
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