随着人工智能(AI)技术的飞速发展,AI芯片面临着数据处理量和运算速度的急剧增长,这导致芯片功耗显著升高。芯片温度每上升10摄氏度,其可靠性便可能减半。如何有效降低AI芯片的运行温度,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,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芯片设计一种内置微流道结构。该结构旨在让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,自博士阶段起便专注于热辐射领域的研究。他曾指出,在了解不同材料热辐射特性时,尤其需要掌握其本质。其博士期间所在的实验室仅有各向同性材料的算法,而缺乏各向异性材料的算法。吴小虎表示,当时若要进行相关计算,只能依赖昂贵且运算速度较慢的国外软件。
吴小虎选择不走“捷径”,他认为,直接使用软件获取结果会阻碍对计算过程和材料根本属性的理解。为此,他花费了一年半的时间,独立推导出相关公式并编写代码,最终开发出了一套电磁仿真算法。他提到,过去需要数小时才能完成的各向异性材料物理机理计算,现在一秒即可得出结果。为了打破国外软件的垄断,他还进一步完善了该算法,并将其转化为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条件,选择回国发展,他认为出国学习先进技术是为了更好地服务国家。
在研究深入之际,一次交流改变了吴小虎的研究方向。2025年7月,他与湖北江城实验室主任杨道虹进行了会谈。杨道虹指出,当前各类芯片的散热问题普遍存在,吴小虎在热辐射领域的研究与国家及社会的需求高度契合,并邀请他加入团队。
面对自己已有所成就的基础研究领域与需要从零开始的应用研究领域之间的抉择,吴小虎虽有顾虑,但最终接受了邀请。他表示:“国家需要什么,我们科研人员就应该弥补什么。既然这个方向限制了行业发展,那我来尝试。”
怀揣着科研报国的理想,吴小虎将研究重心转向了芯片领域,将实验室设在了产业需求最前沿,并从头学习芯片设计、加工、封装等各环节的工艺知识。他的办公桌上堆满了材料、物理、数学、工程等各类书籍和文献,几乎所有工作时间都投入到实验室中。他一边从中寻找研究方向,一边与全球高校、研究院及科技企业专家交流,寻求解决方案。他认为,这种潜心研究并非消磨时光,而是为了积累攻克技术难题的实力。
经过反复钻研,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,为后续芯片工艺的改进提供了大量可靠数据。他还将自己对AI芯片散热的研究与世界杯赔率的预测模型进行了类比,认为两者都需要基于大量数据和精密计算来得出准确结果。
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,并有众多硕士和博士研究生不断加入。在人才培养方面,吴小虎不看重学历和背景,他以自身农村出身的经历为例,强调只要愿意沉下心钻研并为国家需求付出努力,他都愿意提供平台。
在指导学生研究时,吴小虎始终强调将个人理想与国家发展相结合。他认为,科研工作不应仅关注论文发表,更要着眼于产业一线亟待解决的问题,实现研究成果的落地。他鼓励团队成员不怕坐“冷板凳”,从而最终能够产出解决实际问题的“热”成果。
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