武漢大學(xué)研制出世界最小芯片原子鐘，精度達(dá)3萬年誤差1秒

2026-03-20 來源：電子工程專輯

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3月，武漢大學(xué)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)研究中心在量子精密測量領(lǐng)域取得重大突破，成功研制出目前世界上體積最小的芯片原子鐘。這款僅2.3立方厘米（約指甲蓋大小）的微型原子鐘，計時精度可達(dá)10?11至10?12量級，相當(dāng)于3萬多年誤差不超過1秒，綜合性能達(dá)到全球領(lǐng)先水平。

體積僅為美國產(chǎn)品1/7 打破國外壟斷

芯片原子鐘基于相干布居數(shù)囚禁（CPT）原理構(gòu)建，與傳統(tǒng)原子鐘依靠微波與原子作用不同，該產(chǎn)品采用微波調(diào)制的激光與原子相互作用獲得高精度信號，在保持超高精度的同時實現(xiàn)了極致小型化與低功耗。

對比國際同類產(chǎn)品，美國已推出的芯片原子鐘體積為17立方厘米，而武漢大學(xué)團(tuán)隊研制的芯片原子鐘體積僅2.3立方厘米，約為美國產(chǎn)品的1/7。傳統(tǒng)原子鐘即使小型化，最小體積仍有數(shù)百立方厘米，最低功耗至少數(shù)瓦；而這款芯片原子鐘功耗可降至200毫瓦以內(nèi)。

已實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn) 應(yīng)用于北斗、無人機等戰(zhàn)略場景

目前該產(chǎn)品由中科泰菲斯（武漢）技術(shù)有限公司實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)，是國內(nèi)首款實現(xiàn)批量化銷售的芯片原子鐘。2024年銷量達(dá)數(shù)百套，2025年持續(xù)增長。

該芯片原子鐘已成功應(yīng)用于微PNT（定位、導(dǎo)航、授時）、低軌衛(wèi)星、水下北斗、無人機群等時間同步系統(tǒng)，并適用于深海勘探、電力電網(wǎng)、通信基站等戰(zhàn)略場景。其小體積、低功耗的特性也使其成為5G/6G基站時間同步的理想選擇，以及海底自主同步體系的關(guān)鍵部件——由于海底無法接收衛(wèi)星信號且缺乏太陽能，低功耗的自主頻率源至關(guān)重要。

長江產(chǎn)業(yè)集團(tuán)加持推動產(chǎn)業(yè)化落地

2024年，長江產(chǎn)業(yè)集團(tuán)緊扣湖北北斗產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，通過長江北斗持股泰菲斯超20%，布局芯片原子鐘項目，加速推動產(chǎn)業(yè)化落地。長江產(chǎn)業(yè)集團(tuán)長江北斗投資并購事業(yè)部部長茍飛表示，當(dāng)前產(chǎn)品規(guī)模化放量仍受激光器性能和成本偏高制約，集團(tuán)正依托資金與資源優(yōu)勢，協(xié)助企業(yè)攻關(guān)核心器件技術(shù)，推動自動化量產(chǎn)降本。未來隨著成本下降，芯片原子鐘將在軍用、民用通信等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更大規(guī)模應(yīng)用。