当工艺节点进入到3nm及以下,凭借着优异的栅控能力、较小泄漏电流以及对短沟道效应的有效抑制,环栅场效应晶体管（gate-all-around FET,GAAFET）成为延续摩尔定律的不二选择。因此,系统开展GAAFET器件特性研究具有重要的理论意义和应用价值。随着工作频率达到毫米波频段,多种寄生效应的存在将导致器件射频性能退化,如截止频率和最大振荡频率降低等。同时,纳米尺度下的随机工艺波动对晶体管性能的影响愈发显著。本文针对GAAFET展开射频模型及性能波动性研究,主要研究内容及成果如下:首先基于TCAD搭建3nm节点GAAFET器件物理结构,通过仿真提取器件典型直流及射频特性并对GAAFET电学性能进行分析。针对器件非本征寄生网络,基于HFSS搭建GAAFET对应的GSG版图结构,并指出传统的OPEN-SHORT去嵌入方法不再能满足毫米波频段精准的提参需求。分析并指出了3nm工艺代的三种主要工艺波动来源:金属功函数波动、沟道线边缘及栅边缘波动。针对3nm工艺代GAAFET射频特性,本文建立了改进的本征器件和版图寄生参数的射频小信号等效电路模型,并提出了相应的模型参数提取方法:对于本征器件,基于有理函数拟合,提出一种改进的两步去嵌入仿真提参方法,提取器件本征寄生电容、电阻、电感及跨导等参数;对于外部版图布局,优化了多步OPEN、SHORT、THRU去嵌入结构及参数提取方法,准确提取外部版图上的寄生电容、电感等。ADS建模S参数与TCAD、HFSS仿真S参数对比结果表明,本文建立的本征器件模型误差低于3%,非本征版图模型误差低于1%,等效电路模型具有较高精准度。针对工艺波动性的器件射频特性,本文主要研究了金属功函数、沟道线边缘、栅边缘波动对GAAFET小信号等效电路及射频性能的影响。研究结果表明,三种工艺波动性对源漏扩展区电阻Rgsi、Rgdi均具有较显著影响,最大变异系数可达16.50%和16.96%,因此尽可能控制工艺波动并做精准的模型表征,对先进工艺节点的制造显得尤为重要。