如果你对2004年英特尔总裁贝瑞特当年当着6500人惊天一跪还记忆犹新的话，或许能更能理解这个问题，当年老贝这一跪是对“惟主频论”失误的真心忏悔。

当时NetBurst架构的Prescott（Pentium 4的核心），虽然已经是用了最先进的90nm工艺，但是3GHz主频的CPU功耗就超过百瓦，如果频率要超过4GHz，功耗将是何其了得。

所以，在这儿就可以回答题主，正是因为功耗（散热）制约了主频的提升。

登纳德缩放定律的终结

相信你也听过摩尔定律，它告诉我们，芯片中晶体管的尺寸正在不断减小，因此芯片的晶体管数量可以不断增加。虽然近些年，摩尔定律一直在修改，但它似乎尚未完全停止。

事实上，除了摩尔定律，还有一个很重要的定律，称登纳德缩放定律（Dennard Scaling），大体说，随着晶体管尺寸的减小，它的功耗也按面积大致按比例下降。

摩尔定律和登纳德缩放定律这两个好基友放在一起，就是要告诉我们，可以不断缩小晶体管尺寸，并且在CPU中容纳更多晶体管，而功耗基本不变。

但是，到了Pentium 4，基本上宣告了登纳德缩放定律的终结，因为Pentium 4的性能只有486的6倍，但功耗却是后者的23倍（6^1.75）！

好吧，看看上面的图，随着晶体管的面积密度上升（蓝色线）16倍，功耗仅下降约4倍（紫色线），功耗降低已经不再与芯片面积密度上升成正比，Dennard Scaling is dead.

也就是说，继续以提升频率来提升性能的方法已经行不通了！

多核也能刷性能

到底CPU的性能是怎么定义的？英特尔是这么说的：

CPU性能=IPC * f

其中f为频率，提升f就能提升CPU性能，不过这条路已经不通了。

但是，我们还可以提升IPC呀，IPC（instruction per clock）是每时钟周期内所执行的指令数，所以才有了多核，2个核心，IPC就是原来的2倍，4个核心，IPC就翻了4倍，CPU的性能也就得到提升。所以我们消费级的CPU才从2核变成了4核，再到8核，现在已经升到了16核。

反正呢，现在摩尔定律还能苟延残喘，但Dennard Scaling已是过去式，虽然工艺越来越先进，CPU里可以装进更多的晶体管，但由于功耗墙的原因，已经没办法提高单个内核的频率，解决方法是在芯片上保留更多内核以提高CPU性能。当然并非所有程序都可以支持多核，因此这种潜在的性能增益并不总是能够得以呈现，但肯定是越来越好了。

发动机的转速再高，对速度的提升，也比不上气缸多来的直接！ V12 发动机不会搞9000转，8000进红线。

一个喇叭尺寸再大，音量再高，看电影的时候，也不可能比7.2声道效果好。

目前限制CPU的不是技术工艺，而是散热，Intel的CPU可以轻松6-7Ghz，前提是你得液氮散热，考虑到目前大多数风冷散热现实，限制主频2-4之间，也是对市场妥协。如果将来某一天，普及微型液氮散热器，说不定多核就没那么重要了

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首先，要说的是现在手机也不是不提高主频了，只是提高的速度比以前更慢了。

1. 频率太高的话发热也会更严重，现在很多手机已经很会发热了，玩玩就烫的不行。并且提高主频也要更高的技术，研发的费用也会高很多，最主要怕压不住很大的发热。
2. 对于cpu性能的提升，主频带来的效果也不是很明显，由于cpu发现技术，主频的上升空间有明显的局限。所以cpu核心数在现阶段比提高主频效果来的更明显。

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不要光用频率衡量CPU的单核性能。举个例子，里程碑1代的555Mhz主频的德仪CPU，可以把HTC G7上面那颗1Ghz CPU从上到下秒一个遍。CPU单核心性能，可以用车辆的轮子计算。频率只是转速，代表转多块。影响的另外一个因素是单核能效，对应的是轮子的直径。轮子的直径大，并不需要转多快也能维持高度。但是直径小的，必须提高转速才能达到一样的速度，带来的结果就是功耗和发热的提高。

不要看核心频率来定量CPU性能，要看核心架构在看频率，一般同一架构频率越高性能越好，像3.2ｇHz的八核推土机性能还不如四核八线程的酷睿i5性能好。四核四线程奔腾N4200还没有双核四线程M5性能好。目前CPU领域性能最好的是酷睿了，像主机CPU美洲豹架构只能和打桩机差不多，和酷睿i差远了，有人推测八核美洲豹性能居然只有比双核酷睿i5好一点。

因为Intel在2004年的时候曾经在提高CPU主频的事情上吃过大亏，于是转战多核心的路线。而多年以后的今天CPU已经是多核心+高频率的组合了。

Intel在奔腾Pentium 4的时代开始研发超长流水线设计的CPU，为了使超长流水线能够发挥它的设计功效，Intel开始在提高CPU主频上下功夫，一度达到3.4GHz。

但那是十几年前的2004年，CPU的工艺只有90nm，超高主频带来的后果就是巨大的发热量和耗电量，3.4GHz CPU的功率可以超过100瓦，而当时Intel正在研发的4GHz CPU的功耗更是无法想象了。

再加上当年Intel 820 + Rambus的风波，直接导致了Pentium 4新一代芯片取消上市，于是就有了非常著名的Intel CEO“下跪道歉”事件。

在这之后，Intel痛定思痛，决定从「高频率」转向「多核心」，开始了双核、4核、6核研发，通过多核心的“人海战术”来提高CPU的工作效率。

十几年过去了，CPU的制造工艺也在不停进步，慢慢的主频又开始逐渐提升。比如第八代14nm的的Core i7处理器主频就达到了3.7GHz（睿频4.7GHz）,同时也采用了6核心的架构。

所以CPU的主频是和制造工艺密切相关的，制造工艺越高，CPU的频率也能够进一步的提高，否则只能靠堆核心的办法提高运算能力了。

一个CPU中含有数十亿个晶体管，比如英特尔的主流CPU拥有20亿个晶体管，在某些高端产品中晶体管数量高达60亿个。晶体管在做模拟信号的相互转换时会根据CPU主频的高低产生动态功耗，因而CPU的主频越高，发热量就越大。

当然芯片的制造工艺一直是在不断发展，根据摩尔定律，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔一年半会增加一倍，性能也将提升一倍。

2000年的奔腾4处理器，制作工艺是180nm；

2010年的酷睿i7-980X，制作工艺32nm；

2013年的酷睿i7 4960X，制作工艺是22nm；

现如今酷睿i7 9700k的制造工艺更是达到了10nm级别。晶体管做得越小，导通电压更低，就可以补偿了CPU主频升高带来功耗的增加。

但是，CPU的制造工艺是不会无休止地提升，越往后技术难度越大，因而制造工艺是限制目前CPU主频提升的最大障碍。 而且晶体管尺寸是减小了，但数量的增加会使晶体管之间的积热问题凸显出来，因此总的发热量并不会有太多减少。

况且主频仅仅是CPU性能表现的一个方面，而不代表CPU的整体性能。CPU的性能参数还有二级缓存、三级缓存、指令集、前端总线等方面。一味地升高CPU的主频,会使CPU的发热量成倍增加，最后为了给CPU降温就要在散热装置上花费极大的功夫，这样做是得不偿失的。

所以为了增加CPU的速度，半导体的工程师们就给CPU设计多个核心，能够达到相同的效果。就好比有100道算术题要计算，单核CPU就是让一位速算高手来完成，而多核CPU就是请了四位速算能力一般的人，但最后还是四个人完成100道题所用的时间短，毕竟人多力量大嘛。

其实最主要的是半导体CPU再提升主频非常难，投资非常大，但获得的收益很低，很亏。所以想在半导体CPU没有被替代的时候通过堆核的方法再坑你点钱，想想，8核十六线程，用的到么。当然，里量子计算机普及还需要很长时间，即使普及也不稳定。目前也就i7 七代八代(AMD很少关注，所以不太了解，就不妄加评论)适合攒机，主频基本都在4.0GHz以上(睿频)，普通不超频一体式水冷压的住。功耗也比较低，4核8线程也适合普通玩家使用，边打游戏边听歌，爽的。买牙膏厂的u得先看看红色阵营有什么动静。说实话牙膏厂的坑钱套路真的很烦。

现在cpu并没有在核心数上突飞猛进，多核已经是十年前的技术了。现在普遍仍然停留在8核，服务器16核，多的32核，无法进一步提高。为啥，因为多核在访问缓存和内存上需要一定的同步机制。简单讲，核越多，协调它们越困难，访问缓存和内存越慢，制约了核心数的进一步提高。计算机体系结构是一个整体，cpu架构也是一个整体，不是单单某一方面决定的。比如就现在的计算机结构而言，制约其速度的根本不是cpu主频，而是内存访问速度，一级缓存，二级缓存，三级缓存存在的根本原因就是内存访问速度太慢。现在cpu的发展更多的是属于设计，优化范畴，而非技术突破，相对已经进入瓶颈期，单看主频和核数已经意义不大。