近年来，随着加工工艺的进步，芯片的特征尺寸已经进入了纳米阶段，也为微处理器的设计带来了新的问题。芯片在片波动是其中的关键问题之一，其中所包括的三个方面因素中，工艺波动是学术界和业界研究较多的，电压波动和温度波动研究得较少。本文主要着眼于高性能微处理器的时钟分布网络，试图对通过对电压波动和温度波动的分析，进一步了解纳米工艺条件下时钟网络的性能，并提出相应的时钟分布设计方案。　　 本文的主要贡献及创新点如下：　　 一、针对电压波动的分析，提出了功耗-电压反馈分析策略，并提出相应的方法：如何从电压降的分析数据中得出芯片内各个器件的电压分布。　　 二、针对温度波动，首先求解出了典型条件下芯片内有限时间内的热传导距离，并据此得出结论：芯片内各个器件的温度波动呈现较强的局部性。其次，建立了典型条件下芯片内器件的热量传递模型，并通过此模型对固定条件下器件的温度变化过程进行求解和分析。　　 三、针对单个器件，建立了热-电耦合分析方法，并针对全芯片的时钟网络，基于对芯片在片波动的工艺、电压和温度三方面因素的全面分析，建立了完整的统计时序分析方法。　　 四、针对纳米工艺条件下芯片在片波动对时钟网络的性能影响，建立了统计性有利偏差(Useful Clock Skew)时钟网络的构建方法，使得建立的有利偏差时钟网络具备一定的芯片在片波动容忍能力。　　 本文以龙芯2号这种以静态电路，时钟同步设计，标准单元设计方法为主的高性能通用微处理器为主要研究对象。本文的工作为龙芯2号处理器的时钟分布网络在纳米工艺条件下的性能掌握和提升做出了有益的尝试，也为未来的高性能时钟网络设计奠定了基础。