ความแปรผันของกระบวนการผลิตคือความแปรผันที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในคุณลักษณะของทรานซิสเตอร์ (ความยาว ความกว้าง ความหนาของออกไซด์) เมื่อทำการผลิตวงจรรวมความแปรผันของกระบวนการผลิตจะเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในกระบวนการผลิตที่ มีขนาดเล็กกว่า (<65 นาโนเมตร) เนื่องจากความแปรผันจะคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ที่มากขึ้นของความยาวหรือความกว้างทั้งหมดของอุปกรณ์ และเมื่อขนาดของส่วนประกอบเข้าใกล้ขนาดพื้นฐาน เช่น ขนาดของอะตอมและความยาวคลื่นของแสงที่ใช้ได้สำหรับการสร้างลวดลายบนหน้ากากลิโทกราฟี

ความแปรผันของกระบวนการทำให้เกิดความแปรปรวนที่วัดได้และคาดการณ์ได้ในประสิทธิภาพเอาต์พุตของวงจรทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งวงจรอนาล็อกเนื่องจากความไม่ตรงกัน^{[ 1 ]}หากความแปรปรวนทำให้ประสิทธิภาพที่วัดได้หรือจำลองของตัวชี้วัดเอาต์พุตเฉพาะ (แบนด์วิดท์ อัตราขยาย เวลาเพิ่มขึ้นฯลฯ) ลดลงต่ำกว่าหรือสูงกว่าข้อกำหนดสำหรับวงจรหรืออุปกรณ์เฉพาะนั้น จะทำให้ผลผลิตโดยรวมของอุปกรณ์ชุดนั้นลดลง

การกล่าวถึงความแปรผันในสารกึ่งตัวนำครั้งแรกเกิดขึ้นโดยWilliam Shockleyผู้ร่วมคิดค้นทรานซิสเตอร์ ในการวิเคราะห์การแตกตัวของรอยต่อในปี พ.ศ. 2504 ^{[ 2 ]}

การวิเคราะห์ความแปรผันอย่างเป็นระบบดำเนินการโดย Schemmert และ Zimmer ในปี 1974 โดยใช้บทความเกี่ยวกับความไวของแรงดันเกณฑ์^{[ 3 ]}งานวิจัยนี้ศึกษาผลกระทบของความหนาของออกไซด์และพลังงานการฝังตัวที่มีต่อแรงดันเกณฑ์ของอุปกรณ์ MOS

แหล่งที่มาของความแปรผัน ได้แก่:

1. ความหนาของออกไซด์ที่ประตู
2. ความผันผวน ของสารเจือปนแบบสุ่มและ
3. รูปทรงของอุปกรณ์และเทคนิคการพิมพ์หินในระดับนาโนเมตร

โรงงานผลิตเซมิคอนดักเตอร์ทำการวิเคราะห์ความแปรปรวนของคุณลักษณะต่างๆ ของทรานซิสเตอร์ (ความยาว ความกว้าง ความหนาของออกไซด์ ฯลฯ) สำหรับแต่ละกระบวนการผลิตใหม่ การวัดเหล่านี้จะถูกบันทึกและส่งมอบให้กับลูกค้า เช่น บริษัทเซมิคอนดักเตอร์แบบไม่มีโรงงานผลิต ชุดไฟล์เหล่านี้โดยทั่วไปเรียกว่า "ไฟล์โมเดล" ในอุตสาหกรรม และถูกใช้โดยเครื่องมือ EDA สำหรับการจำลองการออกแบบ

โดยทั่วไปแล้วแบบจำลองกระบวนการ (ตัวอย่างเช่นHSPICE ) จะรวมมุมกระบวนการโดยอิงจากเงื่อนไขFront End of Line ( FEO ) มุมเหล่านี้มักจะอยู่ตรงกลางที่จุดทั่วไปหรือจุดกำหนด และจะประกอบด้วยมุมเร็วและมุมช้า ซึ่งมักจะแยกออกเป็นมุมแบบ N-type และแบบ P-type ที่ส่งผลต่ออุปกรณ์แอคทีฟ N+/P+ แบบไม่เชิงเส้นในรูปแบบที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นTTสำหรับทรานซิสเตอร์ N+ และ P+ แบบกำหนดFFสำหรับทรานซิสเตอร์ N+ และ P+ แบบเร็วFSสำหรับทรานซิสเตอร์ N+ แบบเร็วและทรานซิสเตอร์ P+ แบบช้า เป็นต้น

ในการจำลองแบบการเดินสายแบบปรสิต มักจะมีการกำหนดชุดมุมกระบวนการแบบตั้งฉากไว้ในชุดการสกัดค่าปรสิต (ตัวอย่างเช่น ชุดการสกัด STAR-RC) มุมเหล่านี้มักจะแสดงเป็นค่าทั่วไป/ค่าที่กำหนดสำหรับค่าเป้าหมาย และมุม Cbest/Cworst สำหรับค่าความแปรผันของ: ความหนาของตัวนำ ความกว้างของตัวนำ และความหนาของออกไซด์ของตัวนำ ที่ส่งผลให้เกิดค่าความจุต่ำสุด/สูงสุดของการเดินสาย บ่อยครั้งที่มีมุมเพิ่มเติมที่เรียกว่า RCbest และ RCworst ซึ่งจะเลือกพารามิเตอร์ของตัวนำที่ส่งผลให้เกิดค่าความต้านทานการเดินสายที่ดีที่สุด (ต่ำสุด) และแย่ที่สุด (สูงสุด) สำหรับความหนาและความกว้าง จากนั้นจึงเพิ่มความหนาของออกไซด์ที่เพิ่มค่าความจุที่ดีที่สุด (ต่ำสุด) และแย่ที่สุด (สูงสุด) เนื่องจากความหนาของออกไซด์นั้นไม่สัมพันธ์โดยตรงกับความต้านทานการเดินสาย

นักออกแบบที่ใช้วิธีการนี้จะทำการจำลองตั้งแต่หลายสิบถึงหลายพันครั้งเพื่อวิเคราะห์ว่าเอาต์พุตของวงจรจะมีพฤติกรรมอย่างไรตามค่าความแปรปรวนที่วัดได้ของทรานซิสเตอร์สำหรับกระบวนการผลิตนั้นๆ ค่าเกณฑ์ที่วัดได้สำหรับทรานซิสเตอร์จะถูกบันทึกไว้ในไฟล์โมเดลที่มอบให้กับนักออกแบบเพื่อใช้ในการจำลองวงจรก่อนการจำลองจริง

วิธีการพื้นฐานที่สุดที่นักออกแบบใช้คือการเพิ่มขนาดของอุปกรณ์ที่ไวต่อความไม่เข้ากัน

ใช้เพื่อลดความแปรผันเนื่องจากการขัดเงา เป็นต้น^{[ 4 ]}

เพื่อลดความหยาบของขอบเส้น จึงมีการใช้เทคนิค การพิมพ์หิน ขั้นสูง

• การผลิตเซมิคอนดักเตอร์
• แบบจำลองทรานซิสเตอร์

• ความแปรผันของกระบวนการผลิต CMOS: เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ หรือเป็นเพียงอาการของความไม่สมบูรณ์?
• ความแปรผันของกระบวนการ: สมมติฐานจุดปฏิบัติการวิกฤต
• [1]