电子芯片中的“速度”这一概念比较复杂，涉及到处理器的速度，内外存的读取速度等，如果只考虑中央处理器（CPU），电子芯片的速度由主频来描述。粗略来讲，主频是CPU内部的时钟周期，决定了每秒内能进行多少轮逻辑运算，目前CPU主频最高能达到约9GHz，相当于每秒执行约100亿轮逻辑运算。那么，什么限制了CPU的主频呢？我们知道，信息传递的最高速度是光速，这也是通常意义上的电场能量速度。理论上CPU的时钟周期不可能短于光从CPU一端传播到另一端所需的时间，然而，这并不是制约目前CPU速度的主要因素。目前，制约CPU速度的主要因素有三点：发热，延迟，以及晶体管的响应时间。发热是通常制约CPU速度的最主要因素，当主频过高时，芯片的发热会变得严重，可能烧坏元器件，这也就是为什么通常计算机都会检测CPU温度并据此调整主频。延迟主要来源于电路中的各种电容和电阻型器件，这些器件构成了复杂的RC电路，其暂态过程导致了随处可见的延迟。晶体管，做为一种特殊的电容-电阻型器件，其响应时间对于CPU速度的限制尤其重要。通常而言，对于晶体管的调控需要注入电子以调节栅极电压，栅极长度越小，要达到特定电压需要的电子数目越少。同时，半导体材料的迁移率越高，外电场下电子的漂移速度越快。如果能将栅极尺度尽可能减小，半导体迁移率尽可能提高，就能降低晶体管的响应时间。然而，无论是栅极尺度还是迁移率，都存在量子力学所设下的基本限制。光子芯片中，传递信息的媒介是光而非电流，因此几乎不需要考虑发热问题。光逻辑门的响应时间，也超越了电容-电阻的暂态时间，而直接由光与物质相互作用的时间尺度决定，对于可见光，这一尺度通常为一飞秒，也就是一秒的一千万亿分之一。另外，光子之间的相互作用十分微弱，使得光子芯片原则上拥有很大的带宽，可以进行多频段的并行计算。这些特性都使得光子芯片原则上具有远超电子芯片的运算速度。
