Den praktiske grensen for moderne CPU-klokkehastigheter bestemmes først og fremst av flere faktorer:

Transistorlekkasje: Når transistorer blir mindre, opplever de økt lekkasjestrøm, noe som fører til høyere strømforbruk og varmespredning. Dette begrenser de maksimale klokkehastighetene som kan oppnås uten å overskride termiske begrensninger.

Strømforbruk og termisk tetthet: Høyere klokkehastigheter krever mer kraft, noe som resulterer i økt varmeutvikling. Kjøleløsninger blir stadig mer komplekse og dyre etter hvert som varmetettheten øker, og når til slutt et punkt hvor det blir upraktisk eller uoverkommelig å opprettholde pålitelig drift.

Signalutbredelsesforsinkelse: I høyytelses-CPUer blir hastigheten på signalutbredelsen mellom transistorer en begrensende faktor. Tiden som kreves for signaler å reise over brikken, utgjør utfordringer med å synkronisere operasjoner og opprettholde stabilitet ved ekstremt høye frekvenser.

Avveininger i ytelse og effektivitet: Mens høyere klokkehastigheter kan forbedre ytelsen i visse scenarier, kan de også føre til redusert avkastning på grunn av andre flaskehalser i ytelsen eller økt strømforbruk. CPUer oppnår ofte bedre total effektivitet ved å balansere klokkehastigheter med andre optimaliseringer som arkitektoniske forbedringer, parallellisering og forbedrede minnehierarkier.

Produksjonsutfordringer: Å produsere brikker med ekstremt høye klokkehastigheter kan bli stadig vanskeligere og dyrere på grunn av komplekse produksjonsprosesser, strenge testkrav og lavere utbytte.

Strømlevering: Å levere tilstrekkelig kraft til en høyhastighets CPU krever effektive strømkretser og nøye brettdesign. Dette blir stadig mer utfordrende etter hvert som klokkehastigheten øker, spesielt i kompakte formfaktorer.

Samlet systemsaldo: I moderne datasystemer samhandler CPU med andre komponenter som minne, lagring og periferiutstyr. For å oppnå optimal ytelse krever det å balansere CPU-klokkehastigheten med egenskapene og begrensningene til disse andre komponentene.

Gitt disse faktorene, opererer moderne prosessorer vanligvis med klokkehastigheter fra noen få gigahertz (GHz) til noen få titalls GHz. Spesialiserte prosessorer designet for spesifikke høyytelsesapplikasjoner kan presse utover dette området, men opprettholdelse av stabilitet, pålitelighet og strømeffektivitet byr på betydelige tekniske utfordringer.