该技能被美国国防部高等研究操持局列入其“下一代小型化高稳韶光基准 H6 项目”，并作为该项目的两大核心技能路线之一，旨在知足无 GPS 条件下的永劫通信、导航和定位需求（周频率偏差小于 1μs 或10-12）。
美国国家标准与技能研究院院士、芯片级原子时钟发明人约翰·基钦（John Kitching）评价道：“该事情为原子和分子韶光标准展开了一个新的频率范围。该事情的实现，是过去几十年高频 CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体）电子技能显著进步的结果。”
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紧张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 稠浊旗子暗记集成电路。芯片级分子时钟（Chip-Scale Molecular Clock，CSMC），是他 2018 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2022 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
凭借寻衅量子精密丈量的技能极限，进一步推动量子韶光传感器和低温 CMOS 量子测控芯片等原始创新产品发展，王成成为 2022 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。
独辟路子，颠覆时频技能领域
韶光基准是非常主要的电子根本举动步伐之一。小型化的量子韶光传感器，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）做事中发挥核心的浸染。
传统的晶体振荡器（石英/MEMS）存在难以办理的中长期频率漂移问题。而传统原子时钟虽然具备精良的长期稳定性，但其光电架构繁芜，因而造价高昂，难以大规模支配。此外，被寄予厚望的小型化光钟存在难以办理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能的发展，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辅导下，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（Kenneth K.O.）教授评价道：“由于谱线的高 Q 值，旋转谱仪须要昂贵的精确频率参考。但幸运的是，这可以通过利用已知谱线作为参考来办理。该事情利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（Kenichi Okada）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、低本钱、高可靠性和简化的系统实现的上风。”
图丨首个芯片级分子时钟（来源：王成）
2020 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）上揭橥，并进行了现场技能展示[2]。2021 年王成返国之后，在国家自然科学基金委外洋精良青年基金的支持下，积极展开性能更加精良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：“将该技能运用不才一代无线通信网络时频同步技能和微型定位、导航、授时设备 µPNT 中，可取代繁芜、昂贵、低可靠性的小型化铷钟和芯片级原子时钟，大幅降落授时网络失落效概率，提高分布式传感网络探测精度。”
2022 年 6 月，第三代芯片级分子时钟亮相射频集成电路会议 RFIC，受到广泛关注。目前，该技能已经完成两代实验室级和三代芯片级原型，正在开拓芯片级分子时钟的样机，推进工程化进程中。
“我们正不断深入芯片级分子时钟的研究，以挖掘其性能极限。预期在三至四年内完成该技能的实用支配。”王成说。
迈向量子打算中超大规模量子比特阵列的低温阵列化测控
目前，量子打算正处于从数十量子比特向数千比特规模演进的关键阶段。2035 年，量子打算将发展到十亿量子比特级别，以终极超过量子打算的实用化门槛。超大规模量子比特芯片（超导、硅基、离子阱和光子）的低温并行操纵和丈量，是当前量子打算发展的瓶颈。
国外的 Google、TU Delft、Intel、MIT、IBM 和 POSTECH 等研究机构纷纭在低温 CMOS 集成电路方向集中大量研究力量，旨在通过将量子测控系统迁移至低温环境，并实现阵列化芯片集成，显著降落旗子暗记互联繁芜度、提高掌握和读取信号的保真度、降落功耗和反馈韶光。
（来源：王成）
王成与其所在的集成物理研究组在低温 CMOS 集成电路领域取得了主要进展，率先在中国开展了事情在液氦温区（1~4K）的 CMOS 集成电路芯片研究。
截至目前，该研究组已经完成了多轮次的低温 CMOS 集成电路流片，并于 2022 年 1 月成功实现了海内首个低温 CMOS 集成电路芯片的低温测试，包括参数分频器、高精度数字-电压转换器和锁相环频率源等。
在 2023 年 3 月举行的 ISSCC 2023 上，王成课题组展示了具备 202.3dBc/Hz Figure-of-Merit（FoM）的 4K 压控振荡器（voltage-controlled oscillator，VCO），创造了主流 CMOS 工艺 VCO FoM 的新记录。
“我们团队估量在 2-3 年韶光内，将实现国际上首个千比特规模的低温 CMOS 阵列测控阵列芯片，支持高保真度逻辑量子门的实现。”他说。
用“多元化交叉”冲破工业界到学术界的信息壁垒
很早之前，王造诣意识到“工业界到学术界存在信息壁垒”。纵不雅观他的科研和事情经历，既有多元化、跨学科的海内外学术背景，又有工业界和学术界的事情经历。不丢脸出，他试图用一次次转型和领悟来冲破这种信息壁垒。
他本科和硕士分别毕业于清华大学工程物理系和中国工程物理研究院无线电物理专业。之后，他在中国工程物理研究院电子工程研究所从事高速无线通信技能研究，曾担当四年助理研究员。2011 年，他在海内首次实现了千米级的 10Gbps 毫米波通信链路。
但很快，王成意识到科研思路的局限性。于是，他赴麻省理工学院电气工程与打算机科学专业读博，研究方向为 CMOS 稠浊旗子暗记集成电路和量子传感器。读博期间，他发明了芯片级分子时钟及双频率梳波谱剖析等系列原创研究成果。
“如何将技能与运用相结合，从而创造真正有代价的产品？”这个问题一贯萦绕在他的脑中。为解愉快中的迷惑，在博士毕业后，王成决定去工业界事情，在美国的波士顿亚德诺半导体（Analog Devices, Inc.）担当研究科学家，从事前辈电子学系统及机器学习算法研究。
图丨王成在在环球青年科技领袖峰会演讲（来源：DeepTech）
2021 年初，他选择返国成为电子科技大学电子科学与工程学院的研究员。目前，王成在电子科技大学担当教授、博士生导师，其课题组名称为“集成物理研究组（Integrated Physics Group, IPG）”。
他表示：“返国时，我对所从事研究方向进行了非常深入的思考。之以是没有做国产替代是因其为存量市场，而我们做的芯片级分子时钟、低温 CMOS 等产品是完备的增量市场。”此外，他还联合成立了成都中微达信科技有限公司，致力于发展自主可控的量子测控技能，长期聚焦量子测控的系统及芯片研发。
在王成看来，创新离不开 “T 字形”。T 意味着首先在所在领域纵向深耕知识，保障能从 0 做到 99%。“当我们做好知识构造的深耕后，再去探求跨界的那一‘横’。而正是这个‘竖’，让我们能非常快地将技能从纸上描述的蓝图变成现实。”
“近百年以来世界范围内的科技大发展，创造了海量新的知识和财富，我们正在见证并推动这一过程。”王成表示，当前 CMOS 集成电路和量子信息结合的前沿交叉学科研究，不仅寻衅量子精密丈量的技能极限，推动量子信息科学领域的前沿进步（量子算法，量子硬件和量子仿照），也将带来具备直接现实运用代价的量子韶光传感器和低温 CMOS 量子测控芯片等原始创新产品。
参考资料：
1.C. Wang, X. Yi, J. Mawdsley, M. Kim, Z. Wang, R. Han, “An on-chip fully-electronic molecular clock based on sub-terahertz rotational spectroscopy,” Nature Electronics 1,421-427（2018）. https://doi.org/10.1038/s41928-018-0102-4
2.C. Wang, X. Yi, M. Kim and R. Han, "29.5 Sub-THz CMOS molecular clock with 43ppt long-term stability using high-order rotational transition probing and slot array couplers," 2020 IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC), San Francisco, CA, 2020, pp. 448-449.
