Как процессоры могут надёжно работать, учитывая что они состоят из миллионов элементов?
На самом деле любой транзистор со временем деградирует, даже если через него не идет никакой ток.
Есть такой теримин как диффузия, так вот даже в твердых телах эта диффузия проявляется, в результате чего каждый транзистор деградирует. Диффузия тем больше, чем больше температура процессора. Т.о. если процессор сильно нагревается, то его надежность резко падает. Обратный эффект --- процессор который никогда не работал, имеет наименьшую вероятность отказа.
Далее.
Нет такого понятия как выход из строя транзистора, есть понятие изменение его характеристик. Транзистор - это не лампочка.
Поэтому со временем, как я писал выше, в процессоре деградируют все транзисторы.
Но т.к. они работаю в ключевом режиме (либо сильно пропускают ток, либо сильно его не проводят), в большинстве случае вы не замечаете изменений в транзисторах, т.к. для вас, как наблюдателя, все проходит как надо.
Если же какой-то транзистор вышел из строя (изменил значительно свои характеристики или не работает как надо), то даже в этом случае вы можете годами не замечать ничего. Просто данный транзистор банально не используется в это время.
Если же используется, то это событие может быть таким редким, что вы просто будете замечать зависание компьютера раз в неделю или месяц. 
Т.о. чтобы процессор стал действительно не рабочим, должны "сломаться" достаточно много транзисторов.
Но инженеры не дураки, они также способны делать транзисторы разного размера. Т.о. наиболее часто используемые, типа тактовый генератор и т.п. имеют бОльшую площать, и бОльшую надежность. 
Но в целом, такие элементы имеют простую логику, содержать мало транзисторов и других элементов, и поэтому занимают незначительную площадь кристалла.
От песка до процессора (публикация компании Intel)