CPU以及所有的芯片的功耗是由制造工艺决定的，工艺越先进功耗越低。并没有违反能量守恒定律。芯片制造工艺以特征尺寸（半导体器件的最小尺度）为主要标准，现在市场上大部分手机芯片使用的是28nm及以下工艺，机顶盒芯片使用40nm或65nm工艺的较多。不同芯片根据需求的不同还会有不同的常见特征尺寸，在这里不列举了。28nm是什么概念呢。大概是单晶硅的硅原子排三十几个的样子（估算，非确数）。当特征尺寸降低，单位面积能容纳的器件数目会上升，意味着我们能够进行运算的单元变多了。相当于单位面积的楼盘盖大户型和小户型的区别。由于特征尺寸降低，因此沟道变短，器件工作速度也会提高，相当于以前电荷要做100米冲刺，现在做50米冲刺，因此计算速度会提高。由于特征尺寸的降低，栅氧层变薄，因此器件的开启电压变低。相当于减肥成功以后很容易就被帅哥搭讪啦。以上三点，综合来说，就是单位面积内运算单元增加，运算速度提高，运算电压降低（电流降低），所以看起来CPU算得越快能耗越低。但它们只是工艺变得先进以后同时产生的现象，跟能量不守衡没有任何关系！理论上完成1bit数据的处理只需要ln2*kT的能量，k是波尔兹曼常量，T是温度。这个值非常非常非常小，室温300K下大约只有2.87E-21J，算下来每秒1T次双精度浮点操作也只有1.84E-7W的功率。不是现代CPU违反了什么自然规律，而是之前的CPU效率太差。
有一种器件叫做单电子隧穿器件，理论上功耗比CMOS器件低几万倍，如果真的可以投入实际使用的话，估计一个五号电池都可以让CPU跑上好几年了。这种器件是我觉得人类现在能达到的最节能的数据处理方式，现在的CPU离这个水平还远着呢。目前这种器件还处于实验室阶段，可以把它想象成一个特征尺寸只有1nm的cpu。绝对理想的CPU不需要能耗。CPU里的所谓的“计算”和“信息”只是人类对不同电位的一种解读。如果是纯粹的理想器件的话，计算电路本身并不需要消耗任何能量。现实里的CPU的能耗绝大部分都是被转化成热量浪费了。CPU周边的模拟电路，PLL，I/O一类的，可能是CPU里唯一需要真正消耗能量的部分，但他们需要的能量应该相当小。
芯片功耗P∝C×f×V^2，可以看出频率f虽然上升了，但如果电压V下降仍然可以大幅降低功耗，因为电压是平方的关系。现在，很多低电压cpu就是这个道理。与此同时，由于半导体工艺的进步，mos管的泄漏电流大幅下降，降低了无用功耗，CPU效率大大增加。CPU没有违反能量守恒，信息怎么可能白白产生呢。但因为信息的产生所需要的能量非常小，产生1 bit信息只需要1普朗克单位的能量，这点消耗难以察觉。目前绝大多数的能量消耗还是用于发热，等到了量子计算时代或许能逼近能量利用极限吧。但就因如此，哪怕人类能做出所谓超导之类的完美CPU，也不可能模拟出比现实世界更复杂的宇宙。
