芯片级分子时钟作为新一代颠覆性时频技术，是一种具有“原子钟”级稳定性、且可广泛规模部署的小型化时间基准[1]。
该技术被美国国防部高级研究计划局列入其“下一代小型化高稳时间基准H6项目”，并作为该项目的两大核心技术路线之一，旨在满足无GPS条件下的长时通信、导航和定位需求（周频率误差小于1μs或10-12）。
美国国家标准与技术研究院院士、芯片级原子时钟发明人约翰·基钦（JohnKitching）评价道：“该工作为原子和分子时间标准展开了一个新的频率范围。该工作的实现，是过去几十年高频CMOS（ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体）电子技术显著进步的结果。”
电子科技大学教授、成都中微达信科技有限公司首席科学家王成的主要研究方向是量子传感芯片、低温测控芯片以及毫米波/射频CMOS混合信号集成电路。芯片级分子时钟（Chip-ScaleMolecularClock，CSMC），是他年在麻省理工学院攻读博士期间首次提出并实现的原始创新成果。
图丨年度《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”中国入选者王成
凭借挑战量子精密测量的技术极限，进一步推动量子时间传感器和低温CMOS量子测控芯片等原始创新产品发展，王成成为年度《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”中国入选者之一。
独辟蹊径，颠覆时频技术领域
时间基准是非常重要的电子基础设施之一。小型化的量子时间传感器，在未来高速无线接入网络的时钟同步和无GPS条件下的微型定位、导航、授时（μPNT）服务中发挥核心的作用。
传统的晶体振荡器（石英/MEMS）存在难以解决的中长期频率漂移问题。而传统原子时钟虽然具备优异的长期稳定性，但其光电架构复杂，因而造价高昂，难以大规模部署。此外，被寄予厚望的小型化光钟存在难以解决的光频梳稳定性和小型化光源质量等问题。
（来源：麻省理工学院）
芯片级原子时钟是王成在麻省理工学院读博期间的研究成果。当前高性能集成电路技术的发展，已经可以把高度集成的波普探测系统集成在一块CMOS芯片上。
在博士导师韩若楠教授指导下，王成博士选择了极性气体硫化羰分子在太赫兹频段的旋高品质因子转谱线频率做为时钟参考，并研制了高集成度的CMOS波谱探测片上系统级芯片和小型化分子气室，发展出第一代芯片级分子时钟。
IEEE固态电路协会（SSCS）主席、美国德州大学达拉斯分校肯尼斯·K·O（KennethK.O.）教授评价道：“由于谱线的高Q值，旋转谱仪需要昂贵的精确频率参考。但幸运的是，这可以通过使用已知谱线作为参考来解决。该工作使用旋转谱线成功实现了好于十亿分之一的频率稳定度。”
日本东京工业大学冈田贤一（KenichiOkada）教授在领域旗舰期刊JSSC上评价道：“芯片级分子时钟具有低功耗、低成本、高可靠性和简化的系统实现的优势。”
图丨首个芯片级分子时钟（来源：王成）
年，第二代芯片级分子时钟在集成电路领域旗舰会议国际固态电路会议（ISSCC）上发表，并进行了现场技术展示[2]。年王成回国之后，在国家自然科学基金委海外优秀青年基金的支持下，积极展开性能更加优异的改进分子时钟研究。
图丨高阶色散曲线锁定的芯片级分子时钟（来源：王成）
他表示：“将该技术应用在下一代无线通信网络时频同步技术和微型定位、导航、授时设备μPNT中，可取代复杂、昂贵、低可靠性的小型化铷钟和芯片级原子时钟，大幅降低授时网络失效概率，提高分布式传感网络探测精度。”
年6月，第三代芯片级分子时钟亮相射频集成电路会议RFIC，受到广泛