当集成电路工艺进入甚至超越深亚微米阶段以后,集成电路的规模和复杂度日益增加,传统的以器件为设计核心的设计方法已经不能满足现代集成电路的设计要求。尤其当工艺进入0.18微米以后,互连线已经超越器件已经成为影响电路功能和性能的关键因素,所以以互连线为核心的设计方法成为现代集成电路设计方法研究的一个重要方向,其核心之一就是互连线模型的建立。与此同时,随着工艺尺寸的缩小,互连线物理结构偏离设计值的工艺波动的影响越来越显著,甚至对高性能集成电路的设计时序产生了巨大威胁,所以建立在工艺波动影响下的互连线模型,已经成为互连线建模的一个重要课题。本文从VLSI发展趋势着手,对传统互连线模型和工艺波动对互连线模型的影响进行了深入研究,建立了多种考虑工艺波动的互连线模型。主要工作包括：1.对现有互连线分析方法的特点和不足进行了总结。分析了传统以器件为核心的设计方法不能满足现代集成电路设计原因,总结了以互连为核心的设计方法。还分析了工艺波动产生的原因和对互连线的影响。说明了如何在以互连为核心的设计方法中加入工艺波动的影响,建立考虑工艺波动的以互连为核心的设计方法；2.总结了互连线模型的基础知识。作为互连线建模的基础,分析总结了主流的互连线建模方法,包括时域分析法、变换域分析法、混合分析法和系统分析法等；主流的互连线延时模型,包括经典的RC互连延时模型——Elmore模型,各种基于Elmore模型的改进模型和考虑电感因素的RLC延时模型等；还分析总结了主流互连线串扰建模方法,包括集总参数模型,串扰的复频域分析等。作为工艺波动影响建模基础,分析总结了主流的互连线寄生参数提取技术。3.建立了一种互连线延时极值分析模型。作为工艺波动影响互连线建模的重要内容之一的极值分析,提出了一种基于工艺角(Process Corners)理论的RLC互连延时极值分析方法。该方法主要解决了作为集成电路静态时序分析(STA)的重要组成部分的工艺波动影响下的极值分析的问题,并且该方法考虑了寄生电感的影响,这些都是传统基于工艺角的极值分析方法所不具备的。4.建立了两种互连线延时统计分析模型。针对近年来研究工艺波动影响下的互连延时的热点问题之一的统计静态时序分析(SSTA),本文提出了两种统计延时分析模型,一种基于RC互连延时模型,一种基于RLC互连延时模型模型。RC互连延时统计计算模型,采用了优化的二次近似方法,延时和时钟斜率直接使用互连线物理参数表示,可以通过工艺波动对互连线物理参数的影响快速计算工艺波动对延时和时钟斜率的影响,其精度优于线性拟合模型,而计算效率优于传统的二次拟合模型,通过实验分析可知,文中提出模型的计算时间仅仅是传统方法的二十分之一。RLC互连延时统计计算模型,采用冲击响应的前二阶矩和Weibull分布密度函数相结合的方法,考虑互连线寄生电感效应,将工艺波动的对物理参数的影响直接作用于Weibull分布的形状参数和尺度参数,达到了快速计算的目的,经过实验分析可知,基于Weibull分布统计延时模型具有很好的精度,和HSPICE的Monte Carlo分析相比,均值和平均偏差误差最大2.02%,仿真效率明显提高。5.建立了一种互连线串扰模型。随着集成电路工艺的发展,互连线之间的线间距不断减小,互连线的纵横比(A/R)不断增加,串扰噪声已经成为影响互连线性能的重要因素。本文分析总结了互连线串扰噪声产生的原因和对VLSI设计的影响,在此基础上提出了一种考虑工艺波动的互连线串扰统计模型。该模型是一种基于传输线理论的分布参数双互连线电容负载串扰模型,该模型不但考虑了负载电容对互连线串扰噪声的影响,还具有分布参数模型的特点,可以非常方便的求出双互连线结构中干扰线和受扰线上任意一点的电压和电流,这是传统的集总参数模型所不具备的。经实验验证,不考虑工艺波动时,该模型和HSPICE相比误差小于1%；在考虑工艺波动影响时,该模型和HSPICE的Monte Carlo分析相比,波峰值和波谷值的出现的时间和电压的均值和波动值误差均小于5%。另外,由于在该模型计算中还引入快速反拉普拉斯变换算法,大大提高了运算速度,所以该模型在仿真效率和精度方面都有很好的表现。