不论在集成电路设计阶段还是制造阶段，电路规模的增大以及器件关键尺寸的缩小都为成品率的改善提出了巨大的挑战。随着规模的增大，电路仿真时间成本明显增大，特别是基于蒙特卡洛方法的成品率的计算尤为如此；特征尺寸的缩小对工艺可靠性提出了更高的要求，而研发新的工艺技术以及改进现有工艺水平都依赖于对工艺设备的试验设计和优化。本文采用试验设计对实际的电路进行建模和成品率优化，以及对具体的工艺过程进行统计表征。具体内容如下：采用试验设计与Kriging模型构建了电路性能参数的元模型，通过该模型能够有效的预估参数成品率，然后提出了稳健性参数设计优化参数成品率的方法。通过射频放大器与带隙基准源两个例子证明了该方法能有效的缩短仿真时间，成品率计算的精度损失很小，而且能显著的提高电路参数成品率。系统总结了试验设计在工艺统计表征和优化中应用的技术框架，并总结多种关键工艺过程中的试验因子和响应目标值。然后针对实际的低压化学气相淀积工艺，基于模型精度和试验成本等因素的考虑，采用小复合试验设计制定试验方案，并对测试点的分布做出了详细规定。最后，对试验设计实施过程需遵守的原则做出了总结性的归纳。