La velocità di un calcolatore è legata al suo tempo di ciclo (o periodo di clock), cioè al tempo occorrente per eseguire un’operazione elementare. Questo tempo, a sua volta, è legato alla velocità con cui i segnali elettrici possono passare da una zona a un’altra del calcolatore, velocità che comunque non può essere superiore a quella della luce nel vuoto, 30 cm al nanosecondo. Per migliorare la velocità di calcolo si dovrebbero costruire calcolatori molto contenuti in dimensioni sebbene la tecnologia attuale consenta di costruire interi calcolatori in un solo circuito integrato, in un supercomputer è necessario un numero così grande di circuiti che una tale miniaturizzazione risulta impossibile poichè questo impone che le dimensioni della macchina siano piccole, con conseguente forte generazione di calore e necessità di dissiparlo.

Non è raro quindi che il supercalcolatore in sé non sia più grande d’un armadio, ma che l’edificio che lo contiene si sviluppi su svariati piani per contenere il sistema d’alimentazione elettrica e quello di raffreddamento. In un volume del tipo indicato sono infatti contenute alcune centinaia di migliaia di circuiti integrati che complessivamente sviluppano una grande quantità di calore, che deve essere asportato perché essi possano funzionare correttamente e con un accettabile tasso di guasti. I supercomputer richiedono un sistema di raffreddamento costituito da una complessa serie di canalizzazioni in cui viene fatto circolare sotto pressione un fluido refrigerante.

In passato per ridurre la quantità di calore prodotta nei circuiti dei supercomputer, si sono svolte ricerche sui circuiti integrati all’arseniuro di gallio (AsGa), un materiale nel quale la mobilità degli elettroni è ca. 6 volte maggiore che nel silicio. I circuiti all’arseniuro di gallio consumano meno dei chip di silicio. Anche per questo aspetto la minor potenza consumata si traduce in una minor produzione di calore, con conseguente semplificazione dei problemi di raffreddamento e quindi con una riduzione delle dimensioni dei supercomputer, che come conseguenza ultima porta a una netta riduzione del tempo di ciclo. Il supercomputer Cray-3, la cui disponibilità era stata annunciata per il 1992 (poi uscito nel 1993), fù il primo supercomputer a far uso della rivoluzionaria tecnologia dell’arseniuro di gallio e con la sua architettura ad alto grado di parallelismo, in grado di raggiungere una potenza di quasi 16 giga-flop (miliardi di flop).