低功耗半导体激光器作为光源。基于2001年的一项发明，2003年在国家标准技术研究所上展示了第一个芯片级原子钟物理软件包。这项工作是由美国国防部国防高级研究计划局（DARPA）资助的，目的是开发一种微芯片大小的原子钟，用于便携式设备。在军事装备中，当全球定位系统不可用时，有望为下岗士兵提供更好的位置和战场态势感知，但也可以设想许多民用应用。这些原子钟的商业生产始于2011年。芯片级原子钟是世界上最小的原子钟，其尺寸为4 x 3.5 x 1厘米（1.5 x 1.4 x 0.4英寸），重35克，仅消耗115毫瓦