И сейчас есть огромные чипы, например такой, как раз для ИИ:
Cerebras WSE-3, 22х22см. Можно сделать чип и с целиком 300мм пластину. О цене промолчу.
Вообще скорость вычислений уже достаточно давно ограничивается тепловыделением, даже для обычных процессоров и видеокарт, например уже много лет для CPU документированы два порога TDP, долговременный и пиковый, и второй раза в два выше первого, соответственно при достаточном охлаждении (и некоторых ухищрениях) можно всегда работать на втором, раза в 1.5-2 быстрее. А если встанет задача ещё ускорить, то можно перепроектировать кристалл и усилить токоведущие дорожки питания и количество контактов питания, что видимо и является ограничением. Либо вернуть в чип и улучшить встроенный DC/DC, подавая ему через контакты более высокое напряжение (скажем сразу 12В) с меньшим током.
Про охлаждение, лет 5 назад видел интересное исследование по отводу тепла прокачиванием жидкости сквозь само тело кристалла по микропорам, чуть ли не прямо от каждого транзистора. Утверждалось что это в разы эффективнее снятия тепла с граней кристалла ...