Sim! Todo o resto sendo igual (isto é fundamental), um processador com uma velocidade de clock maior usará mais energia e, portanto, também produzirá mais calor residual.
Às vezes, os fabricantes podem reprojetar um processador de maneira mais eficiente, ou passar para um processo de fabricação diferente, ou outros fatores podem influenciar a quantidade de calor residual gerada, para que o processador mais rápido consuma menos energia. Mas, dada a condição crítica de "tudo o mais, igual", um processador mais rápido fica mais quente e há uma compensação entre velocidade e uso de calor / energia.
Na verdade, há um mercado crescente por aí para processadores que são intencionalmente sem energia para funcionar como CPUs em computadores que não precisam de um ótimo desempenho.