随着人工智能技术的飞速发展,AI芯片所需处理的数据量与运算速度不断攀升,同时其能耗也急剧增加。AI芯片的可靠性与温度密切相关,每升高10摄氏度,其可靠性便可能减半。因此,如何为日益“发烫”的AI芯片有效散热,确保其性能与使用寿命,已成为算力行业面临的一大技术难题。
在湖北江城实验室的研发区域,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率领其团队,致力于为AI芯片设计一种集成微流道结构。该结构允许冷却液直接流经芯片内部,实现近距离的散热效果。
现年34岁的吴小虎,自攻读博士学位起便专注于与“热”相关的研究,即热辐射领域。
深入理解不同材料的热辐射特性,首先需要掌握其基本原理。在吴小虎的博士期间,其所在实验室仅拥有各向同性材料的计算算法,而缺乏适用于各向异性材料的算法。他指出,当时若要进行相关计算,只能依赖国外软件,这不仅成本高昂,而且计算效率低下。
与部分研究者不同,吴小虎选择不走“捷径”。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,他投入一年半的时间,从零开始推导公式,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条件,选择回国工作。他坦言,出国学习先进技术,正是为了更好地服务国家。
在研究不断深入之际,一次培训经历促使吴小虎调整了研究方向。2025年7月,他与湖北江城实验室主任杨道虹会面。杨道虹邀请吴小虎加入实验室,指出当前各类芯片普遍存在的散热问题,以及其在热辐射领域的深厚研究基础,恰好是国家和社会急需的。
面对从自己深耕多年的基础研究领域转向尚属空白的应用研究领域,吴小虎虽有顾虑,但最终接受了邀请。他认为,科研人员应致力于弥补国家的技术短板。既然芯片散热问题已成为行业瓶颈,他便决心尝试攻克。
怀揣着科技报国的理想,吴小虎将研究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。他每天几乎将所有工作时间投入实验室,仅保留必要的休息。他一边从中寻找研究问题和方向,一边积极与世界各地高校、研究院及科技企业的专家交流,寻求解答。吴小虎认为,这种潜心研究并非虚度光阴,而是为了积累攻克技术难题的实力。
经过反复的理论推导和深入研究,吴小虎在逐渐掌握芯片散热的关键技术难题后,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数据支持。
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正在陆续加入。
在人才培养方面,吴小虎并不特别看重学历和背景。他分享了自己出身农村的经历,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,他都乐意提供平台。
在指导学生进行研究时,吴小虎始终强调一个要求:将个人理想融入国家发展大局。他认为,研究工作不应仅仅关注论文发表,更应着眼于产业一线亟需解决的实际问题,实现研究成果的落地。他鼓励学生不怕坐“冷板凳”,才能最终取得解决实际问题的“热”成果。
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