EDITAR : Esta pregunta condujo a largas discusiones. Es crucial comprender que el hecho de que las velocidades de las CPU no hayan aumentado en los últimos años está relacionado con aspectos comerciales, y no está directamente relacionado con ningún problema físico o de ingeniería. Puede consultar este enlace para conocer las frecuencias más altas logradas con las CPU existentes mediante el overclocking y el sobreenfriamiento.
Desde la invención de la primera PC y hasta principios de 2000, el parámetro principal de cada CPU fue su frecuencia (frecuencia máxima de operación). Los fabricantes trataron de crear nuevas tecnologías que permitan frecuencias más altas, y los diseñadores de chips trabajaron muy duro para desarrollar microarquitecturas que permitan que el chip funcione en una frecuencia más alta.
Sin embargo, a medida que los chips se hicieron más pequeños y más rápidos, surgió el problema de la disipación de calor: cuando no se podía disipar toda la cantidad de calor generado al cambiar los transistores, los chips se dañaron. Los ingenieros comenzaron a conectar disipadores de calor a los procesadores, luego a los ventiladores, pero finalmente llegaron a la conclusión de que el enfoque de aumentar la frecuencia de la CPU ya no es práctico en términos de rendimiento adicional por costo adicional.
En otras palabras: las frecuencias de las CPU se pueden aumentar, pero esto hace que las CPU (de hecho, no las CPU sino los mecanismos de enfriamiento) sean demasiado caras. Los consumidores no comprarán computadoras costosas si hay una alternativa .
En general, los procesos tecnológicos actuales permiten una operación de muy alta frecuencia (muy por encima de ~ 3GHz que Intel usualmente usa, e incluso los 5GHz de AMD no son el techo). Sin embargo, el costo asociativo de los dispositivos de enfriamiento que se requieren a estas altas frecuencias es demasiado alto.
Me gustaría enfatizar esto: no hay ningún efecto físico que impida el desarrollo de procesadores de 8-10 GHz con la tecnología actual . Sin embargo, tendrá que proporcionar un mecanismo de enfriamiento muy costoso para evitar que dicho procesador se queme.
Además, los procesadores generalmente funcionan en "ráfaga": tienen períodos de inactividad muy largos, seguidos de períodos cortos, pero muy intensivos (y, por lo tanto, de alto consumo de energía). Los ingenieros podrían construir un procesador de 10 GHz que funcione a las frecuencias más altas durante cortos períodos de tiempo (y no se requiere enfriamiento adicional porque los períodos son cortos), pero este enfoque también se rechazó como sin valor (altas inversiones en desarrollo en comparación con ganancias cuestionables ) Sin embargo, después de futuras mejoras micro-arquitectónicas, este enfoque puede ser reconsiderado. Creo que este procesador AMD de 5 GHz no funciona constantemente a 5 GHz, pero aumenta su reloj interno al máximo durante las ráfagas cortas.
LÍMITE FÍSICO:
Hay un límite físico para una velocidad de reloj máxima alcanzable para cada tecnología de proceso (que depende del tamaño mínimo de la característica de la tecnología), sin embargo, creo que el último procesador de Intel que realmente se había llevado a este límite fue Pentium 4. Esto significa que hoy, cuando la tecnología avanza y el tamaño mínimo de la característica se reduce (mientras tanto de acuerdo con la ley de Moore), el único beneficio de esta reducción es que puede ajustar más lógica en la misma área (los ingenieros ya no llevan la frecuencia de las CPU al límite) de la tecnología).
Por cierto, el límite anterior no puede aumentar para siempre. Lea sobre la ley de Moore y los problemas asociados con su dispositivo adicional.