（理論上の）4GHzプロセッサでは、電子は1クロックサイクルで物理的にどのくらい移動しますか？
私は昨夜、コンピューターとプロセッサー、そしてこれは6ビットのデジタル加算機の ビデオ について考えていました。そして、4GHzが現在の時代の大量生産されたCPUの実際的な限界のように思われることを知っています。なぜそうなのですか？その6ビット加算機* 11（ok、10.6666 ...）が並んでいて、1秒間に40億回動作するようなものを想像しようとしていました。それは私にとって心を曲げます。 [〜＃〜] xkcd [〜＃〜] 別の見方があります。
ですから、私よりも物理学のバックグラウンドがはるかに多い皆さんにとって、いくつかの質問が1つにまとめられていると思います。なぜ4GHzがプロセッサの実際的な制限のように見えるのでしょうか。シリコンはそれより速く切り替わることができないということですか（そして別の要素が役立つでしょうか）？電子は1/4,000,000,000秒でどのくらい移動しますか？また、たとえばCore 2 Duoプロセッサとマザーボードの電気経路はどのくらいですか？たとえば、光の速度で移動している間、電子がプロセッサからメモリに出入りするのに十分な速度で出入りできないため、4 GHzが制限ですか？
このようなプロセッサに数十アンペアが流れていても、各電子は0.25nsではほとんど移動しません。
「たとえば、断面積0.5 mm2の銅線で、5 Aの電流が流れる場合、電子のドリフト速度は1秒あたり1ミリメートルのオーダーです。」 Wikipedia
幸いなことに、長距離を非常に速く移動する波を運ぶために、電子が非常に遠くに移動する必要はありません。
重要なのは電子の速度ではなく、本当に遅いのですが、電子を押しのける電界のグループ伝搬速度は、光速の約3分の1です。 2.4GHzの波長はおよそ12cmであることを考えると、4 GHzチップの問題は、チップダイのサイズがクロックの波長に比べてかなり大きいため、処理が困難になり始めていることです。クロックスキュー。
また、CPUの消費電力は、クロック速度が上がるにつれて非常に速く増加し、ある時点で過熱します。