高速电路的设计中，芯片结构的尺寸和信号传输的速度越来越高，与之相伴的，功率密度越来越大，工作温度日益升高，电路的稳定性遭遇越来越多的挑战。功耗和热问题可能会导致电路性能的下降甚至设备的损毁，研究表明，超过50%的芯片故障来源于过热问题。集成电路芯片工作中的功耗引起温度的升高，而很多电参数和电现象受温度影响而导致功耗变化，这种电和热效应的相互影响可能会进一步恶化芯片的工作环境。因此，在高速电路及封装结构中进行准确的电热分析具有关键的指导作用。随着CMOS工艺的代代发展，功耗一般也随着晶体管密度和传输速率的增长而成比例增加，但是当器件的特征尺寸进入纳米级（<100nm）后，漏功耗成为整个功耗中不可忽视的部分。而漏功耗与温度具有很强的正相关性，恶化了芯片的功耗问题。本文以CMOS反相器为代表，对深亚微米工艺下CMOS门电路功耗的温度特性进行了分析。并引入典型微处理器进行了热场分析；根据分析结果通过电热耦合迭代法对典型的微处理器封装结构进行稳态热场的仿真。结果显示这种方法速度快，精度高，并且由于考虑了最新工艺水平下静态功耗的影响，使得结果准确性更好。由于封装结构特征尺寸的缩小和密度的增大，互连在电路性能中起到了越来越重要的作用。本文对高速互连电路引入了一种基于时域有限差分法（FDTD）的瞬态电热分析方法。这种方法通过传输线方程来计算电信号的瞬态响应，准确估计高速互连情形下电场的分布；用热传导方程来估计对应的热效应，通过电和热的对应关系，引进了基于热传输线等效的方法来对互连结构传热过程进行建模。然后通过依次迭代而进行电热相互影响情形下的瞬态分析。算法仿真的结果通过与仿真工具做比较，显示本文提出的方法具有高度的准确性和较快的运算速度。并且本文考虑到热效应会使得器件阻抗增加，功耗进而增加，会带来更高的温度。忽视这种电热耦合现象将过低估计电路互连的温度，低估信号延迟等设计指标。