首先影响CPU频率上限的因素有温度、现有的工艺材料限制、能耗还有一定的经济因素。
温度
首先谈这个温度，就需要引入一个叫做热密度的概念了，这个热密度就是单位面积发出的热量。总所周知，CPU属于半导体集成电路，所以在工作的时候就会有一定的热量产生，随着CPU频率的提高，在芯片尺寸不变的情况下，热密度就会快速提升，当现有的散热设备在短时间内无法带着这些热量的话，那么就会造成卡顿甚至死机的情况发生（请关注，并阅读我的文章《电脑卡顿与处理器的关系》），如果有液氮制冷的加持，那么目前的CPU极限频率可以达到9GHz,但是液氮制冷对于普通电脑用户来说就太遥远了，也许抛弃现有的以硅为基础的CPU去改用量子CPU之后，CPU的频率才会有质的变化把，这也就是所说的CPU频率上限和现有的工艺材料限制有关。
能耗与经济
然后谈谈能耗，就拿intel的CPU为例，Intel忠实的按照摩尔定律按部就班的增加晶体管的数量，从奔腾时代的近1.5亿个FET(场效应晶体管Field Effect Transistor)，发展到现在Coffelake的近百亿个FET，这上百亿个晶体管的工作每时每刻都在消耗着能量。当低电平输入时，电容被充电，然后R焦耳的电能被存储进电容之中，在等输入电平变成高电平的时候，这R焦耳的电能被释放了出来，虽然单个的电容和R焦耳的电量都很微弱，然是上百亿个这样的电容和R电量结合到一起，那么能耗就不小了。更主要的是这个一充一放的过程是需要一定的时间的，如果此时CPU的频率过高，就会导致FET在这一定的时间内无法完成一次充放电，从而造成信号采样的不完整，进而导致CPU工作的不稳定，这也是高频率下造成CPU随机出错的重要原因，那么此刻就需要提高电压来缩短这个FET的充放电时间。就在这个时候你会发现提供的电压和功耗并不是一比一的关系，而是平方的关系，也就是说要保持CPU温度运行，随着频率和电压的增加，功耗是一直在以平方的方式增加。也因此单纯的追求高频率，在能耗上是不划算的，同时能耗和经济还有直接关系，所以在经济上也是不划算的。
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