Warum werden bei gleichbleibender oder abnehmender Strukturgröße CPUs nicht einfach vergrößert, um sie leistungsfähiger zu machen?
Abgesehen davon, dass die Fehlerate mit zunehmender Größe ebenfalls zunimmt, die Produktionskosten dadurch steigen, weil die Ausschussquote größer wird, liegt die Begrenzung auch in der Laufzeit des elektrischen Signals.
Als grobe Hausnummer kann man für die Geschwindigkeit des elektrischen Impulses im elektrischen Leiter rund 200.000 Kilometer pro Sekunde nehmen, dass sind 200 Millionen Meter.
Wenn man eine Taktfrequenz von nur einem Gigahertz nimmt, kann sich das elektrische Signal zwischen zwei Takten nur rund 20 cm weit fortbewegen. Bei zwei Gigahertz sind es 10 cm, und um einfach rechnen zu können, nehmen wir vier Gigahertz. Zwischen zwei Takten kann sich das elektrische Signal, das ja tatsächlich die Arbeit in der CPU ausmacht, nur noch fünf cm weit bewegen. Für viele Operationen muss das Signal jedoch zwischen den einzelnen CPU-Teilen sehr viel hin- und herbewegt werden. Da kommt ganz schön Strecke zusammen.
Man kann zwar diverse Teile in einer CPU asynchron laufen lassen, man kann auch parallelisieren, dennoch muss ein Signal zwischen zwei Takten die relevanten Schaltkreise durchlaufen. Fünf cm sind dabei eben ein ziemlich kurzer Weg, um die Aufgaben eines Arbeitsschrittes zu erledigen.
Man kann CPUs also nicht einfach vergrößern, weil man die Taktfrequenz dann nicht mehr hinbekommt, und damit wird das ganze System langsamer.