為什麼CPU的主頻止步於4GHz？
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你對CPU的認識大概還停留在奔騰4年代吧……奔騰4最終止步於3.8GHz，原計劃推出的4GHz奔騰4處理器也被胎死腹中。英特爾意識到處理器研發道路上走入了「唯主頻論」的誤區，2004年10月，英特爾總裁貝瑞特驚天一跪，面對著6500人說道：「請原諒我們」，真心地對公司的失誤表示懺悔。
其實這個只是因為當年奔騰4的NetBurst架構與製程工藝的限制，奔騰4最終止步於3.8GHz，原計劃推出的4GHz奔騰4處理器也被胎死腹中。然而現在由於工藝的進步再加上處理器的架構有很大變化，CPU默認主頻超越4GHz是相當隨意的事情。
Intel第一款睿頻能達到4GHz的應該是2012年推出的Core i7-3970X處理器，基礎頻率3.5GHz，最大睿頻4GHz。而2014年推出Core i7-4790K則是一款基礎頻率達到4GHz的處理器，基礎頻率4GHz，最大睿頻4.4GHz。
自從2015年後Intel用上14nm工藝後頻率上4GHz簡直是家成便飯，主頻上4GHz的處理器有：Core i7-6700K（4.0-4.2GHz），Core i7-7700K（4.2-4.5GHz），Core i7-7700（3.6-4.2GHz），Core i5-7600K（3.8-4.2GHz），Core i5-7600（3.5-4.1GHz），Core i3-7350K（4.2GHz），Core i3-7320（4.1GHz），Core i3-7300（4GHz），Core i7-8700K（3.7-4.7GHz），Core i7-8700（3.2-4.6GHz），Core i5-8600K（3.6-4.3GHz），Core i5-8400（2.8-4GHz），Core i3-8350K（4GHz），當然還有第七代Core X系列全家。
AMD那邊就更瘋啦，當年推土機架構處理器頻率都超高的，現在的銳龍頻率反而上不去，2013年推出的5GHz處理器FX-9590，基礎頻率4.7GHz，加速頻率5.0GHz，這默認頻率至今沒有任何處理器可超越。
以上說的全部都是CPU的默認頻率設置，如果論超頻的話，這個問題就更沒意義了，當年的奔騰4就可以超到4GHz來用啦。
題主覺得處理器主頻近幾年一直維持在4GHz左右沒有很大的提升，不像當初從3GHz到4GHz那麼快。只有極少數接近或者達到5GHz的。
其實這主要跟現在的材料技術和製造工藝、架構以及現在軟體發展方向有關係。
當初因特爾為了把當時工藝下的單核心性能發揮到極致，一直不斷的研發更高頻率的單核。但是超頻的朋友都知道，提高一顆處理器的頻率不僅要CPU本身的體質好，並且要較好的散熱器散熱才能保證CPU穩定的超頻，但是即使在這種情況下CPU也很容易因為電壓過高等原因報廢的。
跟用戶超頻類似，官方如果在製程和核心面積以及材料都沒有變化的情況下要進一步提升CPU的主頻其實是一種更冒險的行為。所以才有當初英特爾ceo驚人一跪承認方向錯誤的一幕。
相比於不斷超頻所帶來的提升，超線程技術所帶來的提升更明顯。儘管提高CPU的時鐘頻率和增加緩存容量後的確可以改善性能，但這樣的CPU性能提高在技術上存在較大的難度。實際上在應用中基於很多原因，CPU的執行單元都沒有被充分使用。如果CPU不能正常讀取數據（匯流排/內存的瓶頸），其執行單元利用率會明顯下降。另外就是目前大多數執行線程缺乏ILP（Instruction-Level Parallelism，指令級別並行）支持。這些都造成了目前CPU的性能沒有得到全部的發揮。因此，Intel則採用另一個思路去提高CPU的性能，讓CPU可以同時執行多重線程，就能夠讓CPU發揮更大效率，這就是所謂「超線程（Hyper-Threading，簡稱「HT」）」技術。今年大熱的AMD銳龍系列也是放棄高主頻路線走起了多核心超線程路線。
所以近兩年CPU主頻維持在4GHz左右主要是因為一下幾個原因（如果有不足之處請補充）:
1.近兩年的工藝以及材料沒有飛躍式的進步，進一步提升CPU主頻的難度較大，並且獲得提升的條件更苛刻，比如需要更好的CPU體質和更好的散熱等等。
2.超線程技術的出現為CPU總體性能的提升帶來了更容易便捷的方式。相比進一步提升主頻需要的條件，明顯多核心超線程技術需要的技術更容易些。
3.廠家在現在的材料和製程以及架構基礎上，進一步提升出廠主頻的話，等於被動的壓榨了某些發燒玩家的可玩空間，一定程度上損失了玩家對自家產品的興趣，畢竟現在超頻玩家不在少數。
4.軟體和遊戲對於多核心的進一步優化使得現在並不需要更多的去提升主頻。比如現在主流的3A大作對多核心有進一步的優化，就連移動平台的ARM架構都有多核優化的趨勢，比如「老少皆宜」王者榮耀。
所以綜上幾個原因，近幾年CPU主頻並沒有很大的提升。將來技術進步了，比如製程到了7納米甚至4納米等等，CPU發熱更小了，到時候主頻提升也是水到渠成的事。
題主你好，你的這個問題應該是不對的，CPU的主頻早就超過4ghz了，例如i7 4790k默頻就達到4.0,睿頻高達4.4，之後的intel各代帶K處理器都靠近或者超過4ghz,例如i5 6600k最大睿頻3.9ghz、i5 7600k最大睿頻4.2ghz、i7 7700k最大睿頻4.5ghz、i3 7350k默頻4.0ghz等等，到現在不帶k的許多處理器都達到了4ghz，例如i5 8400最大睿頻4.0、i5 8500最大睿頻4.2、i7 7700最大睿頻4.2ghz等等。
而老架構的AMD處理器主頻更是高，推土機系列別說4ghz，fx9590最大睿頻都達到5ghz了。
但是在之前受制於工藝，intel很少有處理器能上4ghz，原因牽涉太多，蝸牛挑自己理解的說
一、功耗 ，CPU功耗會隨著主頻的提高而增加，高主頻意味著高功耗
二、散熱、受工藝限制之前的處理器當主頻上升溫度會急劇增加，例如i7 2700k超頻到4.5ghz溫度高達175度，大家可以想像一下，這種溫度也就頂級散熱器才能壓的住
三、出於利益考慮，intel不敢把頻率提太高，在一定範圍內，高主頻會帶來高性能，但是如果你的處理器性能太強，那誰來買下代處理器。
當然這只是蝸牛的看法，最主要是工藝問題，例如45nm，上4ghz，溫度分分鐘上180，32nm得150,22nm只有130度，到14nm可能只有100度。工藝提高了，散熱功耗解決了，主頻自然就上去了。
好多人都沒說到點子上，如果說的是Intel處理器前幾年無法達到4Ghz最重要的原因就是工藝問題。而我們所說的工藝就是製造處理器的光刻機所能刻在處理器原材料硅晶圓內部的電路與電路之間距離寬度。在一開始工藝不高的情況下，流水線深度決定了時鐘周期(現在也是，但是以前更依賴流水線來提升主頻)，過長的流水線會導致處理器內部指令集周期過長，主頻雖高但是性能不升反降(參考p4)。所以才有了不依賴流水線深度來提升主頻提升性能的全新架構 酷睿2，從酷睿2開始Intel一直稱霸著x86市場，首先是因為酷睿2確實非常優秀，並不需要很高的頻率就能滿足廣泛的需求，之後的所有Intel處理器每一次的性能提高，都是通過改良酷睿2和更高級的工藝得來的，其次就是Intel的工藝水平一直領先世界，比如ARM陣營號稱10nm工藝的旗艦處理器(沒錯說的就是驍龍835之流)今年開始大量上市，而如果按照Intel的標準，不過是14nm到16nm的水平而已。其實自Intel的CPU進入20nm工藝以後，就可以製造出滿足在可長期使用的安全電壓下主頻達到4Ghz的處理器，只是受限於熱設計功耗，並沒有大量生產鋪貨。
最後說兩句Intel的對手AMD吧，AMD處理器其實很早就有很多主頻可以突破4Ghz並長期使用的處理器了，但是性能非常孱弱，4核4G的處理器甚至不如Intel雙核3G的性能表現。可見處理器並不是主頻越高就越好，AMD處理器在前幾年主要不如Intel的地方在於單核的浮點設計和工藝(當然還有內存控制器 分之預測啊等等這些就不細說啦)，以堅挺了多年的FX8300和haswell i3 進行對比，首先工藝GF32nm對比Intel20nm完敗，綜合性能可能持平的情況下功耗最少要翻兩倍，然後來看看關鍵的浮點設計，haswell i3一個核就是每周期256bitx2的浮點流水線設計，FX8300為模塊化設計兩個核心才共用一個每周期128bitx2的流水線，所以FX8300 8個核心的浮點水平在峰值上不過才打平雙核的haswell，而i3還有超線程來提高ALU和流水線的利用率，在利用浮點多且優化差的場景比如網遊，8300還要不如i3的表現，發熱還是其的好幾倍。所以前兩年AMD的處理器真的很難賣，窮的淪為了「農企」，不過這些都已經是過去式了，重新設計的Ryzen處理器在浮點流水線上單核峰值與Intel保持一致(128bitx4)，並且也加入了超線程和AVX2指令集，還集成了直通處理器的硬碟通道等諸多改進，在設計層面，Ryzen有可能還要略高於不斷擠牙膏的Intel，可惜受限於坑爹的三星工藝，第一批(第一代？)Ryzen的頻率都不是很高，未能實現全面反超，只希望不遠的將來農企能夠真正翻身，和Intel打的難解難分，這樣才能給廣大消費者帶來利好。
另外好久沒寫這方面的文章了，很多知識有點記得不是很清楚了，不過大體上應該還是沒問題的，如有錯誤，還望留言指正！
其實主要受制於兩大因素
1）散熱，處理器產生的熱量和處理器的速度成指數相關。同時隨著晶體管尺寸越來越小，漏電流和電子的量子隧穿效應就更明顯，從而加劇了熱量的產生。產生的熱量容易燒毀器件本身所以在液氮冷卻下世界紀錄是超頻至8.805G左右已經是實際應用的極限了。
2）半導體材料本身的特性。硅基半導體載流子遷移率和禁帶寬度決定了硅基半導體器件的理論極限頻率差不多就是10G。再快的話電子已經來不及反應來跟上電場的方向改變，從而使得晶體管失效。要想再提高CPU的主頻必須拋棄硅而改用別的半導體比如碳化硅SiC，石墨烯什麼的。
其它還有很多因素制約了CPU主頻的提高，包括晶體管尺度限制，內連導線的電容和電感效應等等。
Intel Core i3 7350K主頻4.2Ghz。
Intel Core i3 8350K主頻4.0Ghz。
Intel Core i5 7600K主頻3.8Ghz，睿頻4.2Ghz。
Intel Core i5 8400主頻2.8Ghz，睿頻4.0Ghz。
Intel Core i5 8600K主頻3.5Ghz，睿頻5.0Ghz(沒壓力)。
Intel Core i7 7700主頻3.6Ghz，睿頻4.2Ghz。
Intel Core i7 8700主頻3.2Ghz，睿頻4.5Ghz。
Intel Core i7 7700K主頻4.2Ghz，睿頻4.5Ghz。
Intel Core i7 8700K主頻3.7Ghz，睿頻4.7Ghz。
Intel Core i七代和八代表示不服。
銳龍 2代 和 Zen 2 表示不服。
AMD的銳龍二代處理器即將發布。Ryzen 7 2700X 採用 Zen+ 核心，製程工藝也會升級到12nm，性能會更好，頻率進一步提升，XFR加速頻率可達4.35GHz。此舉一下打破英特爾依靠摩爾定律持續領先的優勢。
Zen+是升級到12nm工藝，預計將有主頻、內存性能提升的Refresh版本。而對於AMD來說，12nm工藝的銳龍二代還是過渡產品，真正強力的是下一代7nm工藝的Zen 2架構處理器。7nm工藝在將核心面積縮小到14nm工藝的37%的同時，性能也會大漲 40%，理論上可達5 GHz。
Zen 2架構是真正的Zen第二代，和4月份要推出的Zen+並不相同，是2019年 AMD CPU 產品線的主力。Globalfoundries CTO Gary Patton透露，7nm相較14nm，晶元面積將是1/2.7，同時理論主頻穩定在 5GHz 無壓力。
我們計算機原理老師好像給我們講過這個問題，好像是和CPU的物理尺寸有關。
舉個例子，假設CPU的主頻是5GHz的話，光速是3*10^8m/s，可以算出波長大概是0.06m（6cm），也就是說，此時（5G主頻）CPU最大的最大理論尺寸最大只能做到6cm，否則就會產生失真。
但由於生產工藝和散熱的要求，CPU的物理尺寸不能過小，所以CPU的發展頻率上已經遇到了瓶頸，只能一核不夠多核來湊，除非有新的工藝，新的CPU類型（生物計算機？），嗯我理解的大概就這樣吧
我想這題，並不應該是單純的說4g這麼一個簡單的數學。目前超4g的cpu已經挺多的了，題主應該問的是cpu的頻率的提升好像並不符合目前科技高速發展的節奏，cpu頻率的提升應該更迅速啊？
從amd和因特爾最開始的時候，cpu性能的提升確實是從頻率這個方向入手，例如當年amd首先發布1g的處理器，因特爾急忙忙發布新的1.2g處理器，導致新處理器出現重大問題。然後隨著cpu的發展，英特爾發現通過提升頻率來提高cpu的性能越來越低效的時候，英特爾轉而從架構的方向入手提升性能。而amd則從核心數上入手，最先出現的消費級的8核處理器就是amd出品。
然而在以往，由於眾多軟體並沒有針對多核的優化，amd核心數的提升在英特爾的更高效的架構面前敗了下來。
目前來說，從ryzen的發布，到8代酷睿的出現，cpu的核心數已經整體增加了，架構a家i家好像也差不多來到了同一水平。也許接下來cpu頻率可能會有一個較大的提升。但是最大的阻礙是發熱和功耗，曾經的頻率停滯也有很大的原因就在於此。
我相信，cpu頻率的提升是必然的，4g早就不是目標了，5g也已經做到了。也許下一個目標應該是8g乃至10g。
主頻，睿頻，超頻用過可以這麼理解，一個人主頻下一次搬4塊磚，比較忙就睿頻一次5塊磚，如果工頭催促你那就要超頻搬6塊了，這樣就太累，如果一直在糾結與一次搬幾塊，一個人可以一次搬10塊，搬20塊，你還能再多麼，所以這是個誤區。那就要多招人，兩個人（雙核），如果兩個人比較厲害就幹了四個人的活（雙核四線程），如果工地比較好，就可以招八個人，肯定比你一個人效率高，速度更快，工作更輕鬆。當然了，更貴[捂臉][捂臉][捂臉]
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