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随着微电子技术的发展，器件紧凑模型在微电子行业中扮演者越来越重要的角色，作为连接器件物理特性与工艺集成之间的桥梁，一个准确、易于嵌入仿真软件的器件模型变得极为关键。目前，硅基MOSFET的器件紧凑模型已经发展的相当成熟，其中包括BSIM系列模型和PSP模型已经成为业界的主流选择。而一些新兴器件的紧凑模型却仍然处在发展之中，本文将重点讨论两种新型的器件紧凑模型包括非晶IGZO TFT模型和三维RRAM阵列热电模型。针对这两种器件，系统开展了理论建模、实验数据比对、模块仿真和电路设计及优化等工作，取得了以下研究成果。 1.在多陷阱捕获及释放理论的基础上，开发出了基于表面势的新型非晶IGZO TFT器件模型，提出了一种新的表面势计算方法，这种方法同时满足了器件物理准确性的要求和仿真时间的要求。另外，开发出了针对该模型的器件参数提取程序，可以对模型中的物理参数及拟合参数进行快速提取，为该模型的应用提供了便利。为了验证模型的可用性，我们利用Verilog-A语言生成仿真模块，并以该模块作为基本单元，在EDA软件中建立RFID数字电路。通过优化模型参数，我们得到了电路最高工作频率和最低功耗等关键系统参数。该模型可以有效预测和指导基于IGZO TFT的电路设计。 2.基于导电细丝机制的RRAM器件模型，开发出了针对三维阻变存储器(3D RRAM)阵列的热电模型。传统的RRAM模型中，器件温度通常作为一个常量或者通过焦耳热定律计算出的一个数值，这种模型被应用在三维RRAM阵列模拟时，无法准确的计算单元之间的热传导，从而无法准确得到特定单元的工作温度。本模型利用热电类比技术建立了阵列的热阻热容网络，并且提出温度接口概念，可以计算出阵列中任意单元的工作温度，与ANSYS数值仿真进行结果对比验证了模型的准确性。同时，利用该模型可以得到三维RRAM阵列的温度稳定时间和工作温度波动等性能指标，这对三维RRAM阵列集成的设计和优化起着重要作用。