随着超大规模集成电路制造业的飞速发展，互连线的工艺变化问题已成为影响集成电路设计与制造的重要因素。目前对于该问题的分析方法一般都采用互连线的等效集总模型，这在一定程度上减小了问题的复杂性，简化了分析过程。但互连线的等效集总模型毕竟只是互连线的一种近似，而这种近似的代价却是精度的损失。本文着重研究超大规模集成电路中互连线的工艺变化问题，以互连线的分布参数模型为基础，展开了互连线工艺变化对其寄生分布参数影响的研究，并从互连线的瞬态响应、正弦稳态响应、延迟度量以及ABCD传输矩阵等方面探讨了工艺变化对互连线传输性能的影响。其主要研究工作为：对互连线电容参数提取的有限元方法进行了具体推导，并通过数值算例比较了电容参数提取的三种场区解法(有限差分法、有限元法和测度不变方程法)的计算复杂性、计算速度和计算精度。为计算因导体尺寸微小变化而导致的电容参数的变化，通过对电势表达式进行拉格朗日展开提出了非均匀网格精确计算方法，该方法不改变电场求解的代数方程组规模，而能够快速、稳定地获得较高精度的电容参数。针对互连线电容参数场区提取方法中的角点奇异性问题，给出了角点附近区域电势分布的数学模型，通过采用有限级数逼近该数学模型的解析解，提出了一种新的导体电量计算方法，并进行了级数逼近的误差分析。该算法克服了邓肯矫正需要选择角点积分区域的不足，有效地校正了导体角点奇异性引起的电容参数提取的计算误差，且计算精度与稳定性都比较好。基于电报方程建立了互连线的随机模型，结合精细积分算法与蒙特卡洛方法分析了该互连线随机模型的瞬态响应，通过对模型输出信号的正态性进行偏度-峰度检验给出了最差情况估计。对于正弦激励情况，利用伊藤公式推导出无耗互连线相应的随机微分方程解的一阶矩的解析形式，给出了二阶矩的数值计算方法，最后估计出输出信号振幅与相移的上下界。基于Elmore延迟度量提出了工艺变化下的互连延迟估计式。对于工艺参数变化量与互连线寄生参数之间不存在解析表达式的情况，提出采用数值仿真及曲线拟合的方法得到其近似关系式，并对延迟一阶变化量与二阶变化量分别进行分析，给出了互连延迟的统计特性计算方法；对于工艺参数变化量与互连线寄生参数之间存在解析表达式情况(例如线宽工艺参数变化)，推导出了互连延迟均值与方差的计算公式。考虑互连线工艺变化的空间相关性，将互连线工艺变化建模为具有相关性的连续随机过程；提出采用Karhunen-Loeve展开将该随机过程表示为一组独立随机变量的展开式，从而进行解耦；对解耦后得到的工艺变化下的电报方程，应用随机迦辽金方法求解。该方法避免了蒙特卡洛法需要大量样本的不足，并且可以得到互连线传输信号的半解析表达式。推导出了工艺变化下互连线ABCD矩阵所满足的积分方程，采用随机迦辽金方法求解该积分方程，求解过程中通过数学变换简化了计算；此外，考虑到ABCD矩阵适于分析二端口网络级联问题的特性，提出了将互连线先分段再级联的求解互连线ABCD矩阵的方法。