3. Pendinginan
Pendinginan adalah proses mengurangi suhu dari suatu benda atau sistem. Pendinginan berhubungan erat dengan kecepatan CPU. Semakin baik pendinginan yang diberikan kepada CPU, semakin rendah suhu yang harus ditangani oleh CPU.
Semakin rendah suhu yang harus ditangani oleh CPU, semakin kecil risiko kerusakan atau kegagalan yang dapat terjadi pada CPU. Semakin kecil risiko kerusakan atau kegagalan yang dapat terjadi pada CPU, semakin tinggi clock rate yang dapat dicapai oleh CPU. Jadi, pendinginan berpengaruh positif terhadap kecepatan CPU.
Namun, pendinginan juga berpengaruh negatif terhadap kecepatan CPU. Semakin baik pendinginan yang diberikan kepada CPU, semakin besar biaya yang harus dikeluarkan untuk membangun dan menjalankan sistem pendinginan.
Semakin besar biaya yang harus dikeluarkan untuk membangun dan menjalankan sistem pendinginan, semakin besar beban yang harus ditanggung oleh produsen dan konsumen CPU. Jadi, pendinginan berpengaruh negatif terhadap kecepatan CPU.
Tantangan-tantangan dalam Meningkatkan Kecepatan CPU
Dari faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan CPU, dapat dilihat bahwa ada beberapa tantangan yang dihadapi oleh para insinyur dan ilmuwan dalam meningkatkan kecepatan CPU. Tantangan-tantangan tersebut antara lain adalah:
1. Batas fisik
Batas fisik adalah keterbatasan yang ditentukan oleh hukum-hukum fisika. Batas fisik yang berkaitan dengan kecepatan CPU adalah ukuran transistor, tegangan, dan panas. Ukuran transistor tidak dapat diperkecil secara terus-menerus tanpa menimbulkan masalah. Salah satu masalah yang dapat timbul adalah quantum tunneling, yaitu fenomena di mana elektron dapat melintasi transistor tanpa terhalang oleh hambatan potensial.
Quantum tunneling dapat menyebabkan transistor menjadi tidak stabil dan tidak dapat berfungsi dengan baik. Ukuran transistor yang paling kecil yang dapat dibuat saat ini adalah sekitar 5 nanometer (nm), dan diperkirakan ukuran transistor yang paling kecil yang dapat dibuat di masa depan adalah sekitar 1 nm. Jadi, ukuran transistor memiliki batas fisik yang tidak dapat dilewati.
Tegangan juga tidak dapat ditingkatkan secara terus-menerus tanpa menimbulkan masalah. Salah satu masalah yang dapat timbul adalah overheating, yaitu fenomena di mana suhu CPU menjadi terlalu tinggi dan melebihi batas toleransi.
Overheating dapat menyebabkan CPU menjadi rusak atau mati. Suhu CPU yang paling tinggi yang dapat ditoleransi saat ini adalah sekitar 100°C, dan diperkirakan suhu CPU yang paling tinggi yang dapat ditoleransi di masa depan adalah sekitar 200°C. Jadi, tegangan memiliki batas fisik yang tidak dapat dilewati.
Panas juga tidak dapat dikurangi secara terus-menerus tanpa menimbulkan masalah. Salah satu masalah yang dapat timbul adalah cooling limit, yaitu fenomena di mana sistem pendinginan tidak dapat menurunkan suhu CPU lebih rendah dari suhu lingkungan.
Cooling limit dapat menyebabkan CPU tidak dapat beroperasi dengan optimal. Suhu lingkungan yang paling rendah yang dapat dicapai saat ini adalah sekitar -273°C, dan diperkirakan suhu lingkungan yang paling rendah yang dapat dicapai di masa depan adalah sekitar -273°C. Jadi, panas memiliki batas fisik yang tidak dapat dilewati.
2. Batas ekonomi
Batas ekonomi adalah keterbatasan yang ditentukan oleh biaya dan permintaan. Batas ekonomi yang berkaitan dengan kecepatan CPU adalah biaya produksi, biaya operasi, dan biaya konsumsi. Biaya produksi adalah jumlah uang yang harus dikeluarkan untuk membuat CPU. Biaya produksi dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti ukuran transistor, tegangan, dan pendinginan.
Semakin kecil ukuran transistor, semakin tinggi tegangan, dan semakin baik pendinginan, semakin tinggi biaya produksi. Biaya produksi juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti teknologi, bahan baku, tenaga kerja, dan persaingan. Semakin canggih teknologi, semakin langka bahan baku, semakin mahal tenaga kerja, dan semakin ketat persaingan, semakin tinggi biaya produksi.
Biaya operasi adalah jumlah uang yang harus dikeluarkan untuk menjalankan CPU. Biaya operasi dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti tegangan, daya, dan pendinginan. Semakin tinggi tegangan, semakin besar daya, dan semakin baik pendinginan, semakin tinggi biaya operasi. Biaya operasi juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti efisiensi, keandalan, dan keamanan. Semakin rendah efisiensi, semakin rendah keandalan, dan semakin rendah keamanan, semakin tinggi biaya operasi.
Biaya konsumsi adalah jumlah uang yang harus dikeluarkan untuk membeli CPU. Biaya konsumsi dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti biaya produksi, biaya operasi, dan permintaan. Semakin tinggi biaya produksi, semakin tinggi biaya operasi, dan semakin rendah permintaan, semakin tinggi biaya konsumsi. Biaya konsumsi juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kualitas, fitur, dan merek. Semakin rendah kualitas, semakin sedikit fitur, dan semakin kurang terkenal merek, semakin rendah biaya konsumsi.
Dari ketiga jenis biaya tersebut, dapat dilihat bahwa ada trade-off antara kecepatan CPU dan biaya. Semakin tinggi kecepatan CPU, semakin tinggi biaya yang harus dikeluarkan. Semakin tinggi biaya yang harus dikeluarkan, semakin rendah keuntungan yang dapat diperoleh. Semakin rendah keuntungan yang dapat diperoleh, semakin rendah motivasi untuk meningkatkan kecepatan CPU. Jadi, biaya memiliki batas ekonomi yang tidak dapat dilewati.