Че за чушь?

Тактовая частота зависит и в первую, и во вторую очередь не от энергопотребления, а от скорости движения носителя заряда и ширины структуры… сколько не понижай электропотребление в кремнии (к примеру) — все равно упрешься в тот факт, носитель заряда не способен пролететь через структуру (которая не может быть тоньше определенного количества атомов) на предельной скорости, быстрее чем это возможно теоретически…

Вот боюсь — чушь сейчас сказали Вы.

Ни причем тут скорость распространения — это просто лэтенси.

Максимальная тактовая частота определяется временами предустановки и удержания логических элементов. Суть этих временных параметров — зарядка внутренней емкости. Скорость зарядки определяется собственно емкость и силой драйвера, который ее заряжет и определяется соотношением — I=CdU/dt. Соответственно чем быстрее Вы хотите драйвером щелкать — тем больше тока он должен уметь отдавать. Чем больше тока он отдает — тем сильнее греется.

Энергопотребление напрямую зависит — правда не от частоты, а от фронтов сигналов. Но в контексте внутренностей чипа — можно говорить и о частоте. Фронт — это то самое dU/dt. Чем он круче — тем быстрее — тем больше тока — тем больше потребление.

Да — задержка вносит свой вклад — так как он по сути суммируется с временами предустановки и удержания — но она достаточно мала по сравнению с ними. Не пренебрежительно мала, но достаточно чтобы на данный момент не считать её узким горлом.

Низковольтовые схемы нужны — опять же из-за dU/dt — чем меньше dU — тем меньше dt Вы можете сделать при том же токе — то есть работать быстрее, а жрать столько же.

(там скорости порядка нескольких тысяч м/с)…

Скорость распространения поля определяется диэлектрической проницаемостью среды по формуле v=c/sqrt(e). Где c- это скорость света. Я не знаю что внутри чипа — но например в печатной плате e=4. То есть скорость распространения в 2 раза меньше скорости света и равна примерно 15см/нс или 1.5*10^8 м/с.

В чипах поле распространяется намного быстрее.

Основная проблема действительно — нагрев. Современные процессоры потребляют порядка 150Вт, что при напряжении ядра 0.9 В дает ток порядка 150А. Для сравнения — автоматы у Вас в квартире стоят на 16А.

высокочастотный транзистор просто МЕНЬШЕ

Емкость у него меньше. А геометрический размер значения не имеет — хотя на деле конечно меньше размер -> меньше емкость. И сам по себе он ничего не потребляет — нагрев происходит из двух (на самом деле больше — но это две основные) вещей

1. Внутреннее сопротивление постоянному току — Rds

2. Емкость затвора — которая определяет каким током он открывается на требуемой скорости.

Например в цепях питания когда требуется плавное его нарастание — ток затвора специально ограничивают, что транзистор открывался медленнее.