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计算微电子学是半导体集成电路学科的一个重要组成部分，它在整个半导体集成电路产业中起着缩短研发周期、节约生产成本等重要作用，但是随着半导体技术的飞速发展，计算微电子学的方方面面正面临着越来越多的困难。由于器件尺寸的等比例缩小，计算微电子学中的计算任务正变得越来越大，计算精度的要求也变得越来越高，此外业界也对之也提出了很多新的要求，这些困难采用传统的硬件和软件等技术手段是无法解决的。并行计算是一种被广泛使用的用以解决大规模计算问题的计算方法，目前在计算微电子学中很多大规模方程的求解和矩阵的运算也常常用到它，但由于计算微电子学中的各种计算任务复杂多样，因此仍然存在很多亟待解决的问题。
本论文的研究涉及并行计算环境的建立、利用并行计算环境实现并行半导体器件模拟平台、集群环境中电路仿真器的开发、采用并行遗传算法提取半导体器件模型参数、模型自适应参数提取系统以及基于VPN技术的集群环境下作业的调度与管理。
在并行计算环境部分，我们采用普通的微机部件构建了一个集群系统，在集群系统的软件环境部分实现了Beowulf和OpenMOSlX两种不同模式集群系统的融合，使得整个集群系统在性能上较之单一的并行计算模式有了很大的进步，同时通过集群系统中科学计算库的合理组织和安排，为后面的计算微电子学中并行计算的研究提供了一个良好的硬件平台和软件环境。
在器件模拟的应用部分，我们在流体动力学器件模拟器中分层调用了集群系统中的科学计算库和底层的并行计算库，从而实现了一个并行的器件模拟平台，这种方式不光提高了器件模拟的速度，而且实现起来非常简单，整个系统采用了模块化的层次结构，具有易于维护和便于移植等优点。
在电路仿真部分，开发了集群系统中的电路仿真器WuSPICE，针对很多新结构器件因缺乏解析模型而无法进行整体的电路仿真以及电路仿真时由于解析模型公式过于复杂而导致耗时长的问题，我们在WuSPICE中引入了基于关系型数据库的SPICE查表模型有效的解决了这些问题。
在集群系统作业的调度与管理上，我们利用VPN技术对集群系统的网络结构进行了优化，同时也实现了基于WEB技术的集群作业调度与管理，使得集群作业的管理可以通过多种方便又安全的途径来实现。在半导体器件模型的参数提取部分，我们实现了一种改进的混合遗传算法，同时利用并行计算方法和数据库技术对这种算法进行了优化，使得参数提取结果和提取速度都有了很大程度的改进，在此基础上，结合遗传算法等搜索类算法的特点，我们还提出了一种不依赖具体模型的模型自适应参数提取系统。