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,这导致芯片的能耗显著增加。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,如何有效为发热的AI芯片降温,同时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,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团队,致力于为AI芯片研发一种嵌入式微流道结构。该结构旨在让冷却液直接流入芯片内部,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热辐射研究,与“热”的问题结下了不解之缘。

在博士期间,吴小虎发现所在实验室仅有各向同性材料的算法,缺乏各向异性材料的算法。他表示,当时若要进行相关计算,只能依赖价格昂贵且运算速度较慢的国外软件。

与一些人不同,吴小虎并未选择走“捷径”。他认为,直接使用软件获取结果会让人无法理解计算过程,进而无法深入了解材料的根本属性。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,最终成功设计出一套电磁仿真算法。

吴小虎介绍说,过去计算各向异性材料的物理机理可能需要数小时,而现在仅需一秒即可完成。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,供科研人员使用。

博士毕业后,吴小虎放弃了国外优厚的待遇,选择回国工作。他表示,出国学习先进技术正是为了更好地报效祖国。

在研究深入进行之际,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。

杨道虹邀请吴小虎加入实验室,指出当前各类芯片的散热问题是国家和社会急需解决的,而吴小虎深耕的热辐射研究方向恰好能派上用场。

面对自己长期投入并已取得一定成就的基础研究领域,以及国家急需但需要从零开始的应用研究领域,吴小虎在跨界问题上有所顾虑。但他最终还是接受了邀请,表示:“国家缺什么,我们科研人员就应该补什么。既然这个方向卡了行业的脖子,那我就来试试。”

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。他需要从头学习设计、加工、封装等各个环节的相关工艺知识。

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投入到实验室中,仅保留必要的休息时间。他一边从中寻找问题和研究方向,一边前往世界各地的高校、研究院以及科技企业拜访专家、寻求答案。在吴小虎看来,这种潜心研究并非虚度光阴,而是为了积累能够“啃下硬骨头”的实力。

经过反复的推导和钻研,吴小虎逐渐摸清了芯片散热的关键问题,并计算出了多种芯片材料的热辐射参数,为后续芯片的工艺改进提供了大量可靠的依据。

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。此外,还有不少硕士毕业生和博士研究生陆续加入团队。

在人才培养方面,吴小虎并不看重学历和出身。他回忆自己成长经历,表示从小生活在农村,接触事物有限,心中只有科研。他愿意为那些愿意沉下心钻研、一心为国家需求做实事的人提供平台。

在指导学生研究时,吴小虎始终坚持一个要求:将个人理想融入国家发展大局。他强调,研究不应只关注论文发表,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。他认为,不怕坐“冷板凳”,才能最终结出解决实际问题的“热”成果。

《人民日报》(2026年06月24日 06版)