随着半导体技术的不断发展进入纳米时代后，器件参数的涨落逐渐成为进一步缩小器件特征尺寸的最大挑战之一。它对器件和电路的性能、产率都造成了显著的影响，同时还增加了设计的难度和制造成本。通常来讲，器件和电路的参数涨落是由制造中控制条件的非理想性以及应用环境的多样性引起的。根据不同的目的对涨落的分类不尽相同，其中的随机涨落因其涨落来源随机的本质，它对器件特性的影响是不可预测的，因而成为器件和电路设计者面对的主要挑战之一。为了保证最终的产率，在器件和电路设计之前就需要考虑随机涨落的影响，这就要求对随机涨落的来源及影响有精确的认识。　　本论文首先介绍了随机涨落的表征和统计分析方法、随机涨落的分类和来源，通过模拟方法，以65nm MOSFET器件为例，研究了两种随机涨落源——线边缘粗糙(LER)和随机掺杂涨落(RDF)对器件特性的影响。通过对一定样本量的器件参数如阈值电压、亚阈值斜率等的统计分析，得到器件参数的统计规律:随着器件特征尺寸的缩小，器件参数的涨落越来越严重;RDF对器件参数涨落的影响相对LER也随器件尺寸的缩小逐渐增大。　　同时，本文提出了一种新的测量大规模阵列器件特性的方法，利用二维逻辑选择信号实现了一次选中一个待测器件（三端）。解决了数量较大的器件的测试问题，排除了周边电路对待测器件的影响，同时实现了对同一器件进行正反向测量，有助于研究器件沟道掺杂的涨落问题，而且能够对不同类型的器件进行测量。然后基于SMIC65nm工艺利用该方法设计了一个阵列器件特性测试电路，电路经过流片并对电路的测试，获得实际器件的特性，得到了器件参数的涨落规律，验证了该方法的正确性。　　最后，对模拟结果同实验结果进行了对比研究，得到参数涨落的规律。随着器件特征尺寸的缩小，器件参数的涨落越来越严重。模拟结果与实验结果相比，器件参数的涨落较小，由于模拟不能将所有涨落源考虑进入，模拟与实验仍存在一定的差距。