实际上，限制 CPU 速度的因素是产生的热量和门延迟，但通常，在后者出现之前，热量就会成为一个更大的问题。

最近的处理器是使用 CMOS 技术制造的。每有一个时钟周期，就会消耗功率。因此，更高的处理器速度意味着更多的散热。

http://en.wikipedia.org/wiki/CMOS

以下是一些数字：

Core i7-860   (45 nm)        2.8 GHz     95 W
Core i7-965   (45 nm)        3.2 GHz    130 W
Core i7-3970X (32 nm)        3.5 GHz    150 W

您可以真正看到 CPU 转换功率如何增加（成倍增加！）。

此外，随着晶体管尺寸的缩小，还会出现一些量子效应。在纳米级别，晶体管栅极实际上变得“泄漏”。

http://computer.howstuffworks.com/small-cpu2.htm

我不会在这里深入探讨这项技术的工作原理，但我相信您可以使用 Google 来查找这些主题。

好的，现在，关于传输延迟。

CPU 内部的每条“线”都充当一个小电容器。此外，晶体管的基极或 MOSFET 的栅极充当小电容器。为了改变连接上的电压，您必须为电线充电或移除电荷。随着晶体管的缩小，做到这一点变得更加困难。这就是为什么 SRAM 需要放大晶体管的原因，因为实际上存储阵列晶体管是如此的小而弱。

在密度非常重要的典型 IC 设计中，位单元具有非常小的晶体管。此外，它们通常内置于大型阵列中，具有非常大的位线电容。这导致位单元对位线的放电非常缓慢（相对）。

来自：如何实现SRAM感测放大器？

基本上，关键是小晶体管更难驱动互连。

此外，还有门延迟。现代 CPU 有十多个流水线阶段，可能多达二十个。

流水线中的性能问题

还有感应效应。在微波频率下，它们变得非常重要。你可以查一下串扰之类的东西。

现在，即使您确实设法让 3265810 THz 处理器工作，另一个实际限制是系统其余部分可以支持它的速度。您要么必须拥有 RAM、存储、胶合逻辑和其他执行速度一样快的互连，要么需要巨大的缓存。

毛茸茸的头发很好地解决了热量问题。总结一下传输延迟，考虑一下：电信号通过主板所需的时间现在超过现代 CPU 的一个时钟周期。因此，制造更快的 CPU 并不会取得太大的成就。

超高速处理器实际上只在大量的数字运算过程中才有用，而且只有在您的代码经过仔细优化以在芯片上完成工作的情况下才有用。如果它经常不得不去其他地方获取数据，那么所有额外的速度都被浪费了。在当今的系统中，大多数任务可以并行运行，并且大型问题被拆分到多个内核上。

听起来您的乳胶编译过程将通过以下方式改进：

• 更快的 IO。试试 RAM 磁盘。
• 在不同的核心上运行不同的文档
• 不期望在 2 秒内完成 200 页的图像密集型作业

存在三个物理限制：热量、门延迟和电传输速度。

迄今为止最高时钟速度的世界纪录是（根据此链接）8722.78 MHz

电传输的速度（大约与光速相同）是绝对的物理极限，因为没有数据可以比其介质传输得更快。同时这个限制非常高，因此通常不是限制因素。

CPU 由大量的门组成，其中相当多的门是串行连接的（一个接一个）。从高状态（例如 1）切换到低状态（例如 0）或反之亦然需要一段时间。这是门延迟。因此，如果您有 100 个串联的门，其中一个需要 1 ns 的时间来切换，那么您将必须等待至少 100 ns 才能让整个事情为您提供有效的输出。

这些开关是 CPU 上最耗电的东西。这意味着如果您提高时钟速度，您将获得更多开关，从而使用更多功率，从而增加热量输出。

过压（=> 提供更多功率）会稍微减少栅极延迟，但会再次增加热量输出。

在 3 GHz 左右的某个地方，时钟速度的功耗会大大增加。这就是为什么 1.5 GHz CPU 可以在智能手机上运行，​​而大多数 3-4 GHz CPU 甚至不能在笔记本电脑上运行。

但是时钟速度并不是唯一可以加快 CPU 速度的因素，流水线或微码架构的优化也可以显着提高速度。这就是为什么 3 GHz Intel i5（双核）比 3 GHz Intel Pentium D（双核）快几倍的原因。

您的问题的答案是：是的，CPU 速度存在物理限制。最高理论限制将由“开关”切换状态的速度来设置。如果我们使用电子作为开关的基础，我们使用玻尔半径

$$r = 5.291\times 10^{-11}$$ 和最快的速度 $$c = 3 \times 10^8,$$ 计算频率 $$F = \frac{1}{t} = \frac{c}{2} \pi r = 9.03\times 10^{17}\text{Hz}$$ 在目前的技术状态下，实际的限制大约是 $$8\times 10^9\text{Hz}$$