中国研发世界最小芯片原子钟 体积仅美制品七分之一

香港《南华早报》19日报导，「在高精度计时领域，中国迈出了关键一步。」武汉大学卫星导航定位技术研究中心开发出世界最小的芯片原子钟，3万多年的误差不到1秒。这种不到指甲盖大小的芯片原子钟，已实现大规模生产，应用于低轨卫星、无人机群等时间同步系统。

传统原子钟藉由原子在微波频率振荡产生稳定时频，限制了器件最小尺寸。芯片原子钟系基于相干布居数囚禁（coherent population trapping，CPT）原理构建，使用微波调制的激光与原子作用，获得高精度信号，使原子钟输出稳定的频率信号，从而实现超高精度计时。

武汉大学卫星导航定位技术研究中心弘毅特聘教授陈杰华领导团队已开发出世界最小的芯片原子钟。他指出，传统原子钟即使小型化，最小体积依然有几百立方厘米，最低功耗至少也有数瓦。但芯片原子钟的体积可压缩至几十立方厘米，功耗可降至200毫瓦之内。

陈杰华表示，美国已推出体积17立方厘米的芯片原子钟，但武汉大学卫星导航定位技术研究中心推出的芯片原子钟体积仅为2.3立方厘米，性能与美国产品相当，体积约为美国产品的1／7。该原子钟的计时精度可达10⁻¹¹至10⁻¹²量级，相当于3万多年误差才1秒。

中科泰菲斯（武汉）技术有限公司正致力于生产这种新型芯片原子钟，陈杰华说：「我们已实现芯片原子钟大规模生产，成功应用于微PNT、低轨卫星、水下北斗和无人机群等时间同步系统。」

陈杰华指出，这款新产品凭借小体积、低功耗的优势，具有广阔的市场前景。比如，该产品非常适合作为5G／6G基站时间同步的关键零件。又比如，海底自主同步体系需要精准的时间基准，因海底无法接收卫星信号且没有太阳能，海底体系需要低功耗的原子钟作为自主频率源。

《长江日报》报导，长江产业集团长江北斗投资并购事业部部长苟飞表示，2024年，长江产业集团紧扣湖北北斗产业发展规画，通过长江北斗持股泰菲斯超20%，布局芯片原子钟项目，加速推动产业化落地。目前该产品是国内首款实现批量化销售的芯片原子钟，2024年销量达数百套，2025年持续增长。

苟飞说，当前产品规模化放量仍受激光器性能和成本偏高制约，长江产业集团正依托资金与资源优势，协助企业攻关核心器件技术，推动自动化量产降本。未来随着成本下降，芯片原子钟将在军用、民用通信等领域实现更大规模应用。

《南华早报》报导，高精度计时在通信和军事等领域都有着极为关键作用，奈秒级的延迟也可能对无人机协同等任务产生显著影响。随着世界最小芯片原子钟实现大规模生产，中国迈出重要一步，可能改变无人机应用、水下导航和军事通信等领域的发展。