随着CMOS集成电路工艺特征尺寸进入纳米级阶段,互连性能已经成为制约集成电路设计的关键因素之一。在纳米级工艺下,工艺波动带有随机性,会直接造成集成电路物理结构的改变,进而影响互连性能,从而显著地影响集成电路功能和性能。另外,集成电路制造技术的不断提高,导致互连线尺寸不断减小,进而产生愈发严重的散射效应,散射效应的存在将大大增大互连金属的电阻率,进而影响互连线诸如延时和带宽等性能。因此,为了正确地分析和设计集成电路,需要考虑工艺波动和散射效应对互连性能的影响。由于工艺波动和散射效应的严重影响,本文首先基于等效Elmore延时模型,通过多项式混沌理论和伽辽金法,采用逐次线性近似方法,提出一种考虑工艺波动的RCL统计延时模型。然后,本文对散射效应问题进行分析,并具体探讨了散射效应对互连性能的影响。另外,基于在纳米级工艺下,互连性能对集成电路功能和性能的显著作用,本文提出了一种优化互连性能的互连尺寸优化模型。Hspice仿真结果表明本文提出的延时模型和互连尺寸优化模型精度都较高,且算法简单,可以应用于集成电路分析和设计中。