Seit der Erfindung des Transistors ist man an Universitäten und in den Forschungsabteilungen großer Konzerne bestrebt, physikalisch-mathematische Modelle ausreichender Genauigkeit zur Beschreibung des Halbleiterbauelementeverhaltens zu entwickeln. Mit der Entwicklung der integrierten Schaltung (IC) und fortschreitender Miniaturisierung (LSI, VLSI, ULSI) wurden die ursprünglichen, analytischen Modelle zunehmend durch numerische Modelle ergänzt. Dazu kommt, daß die Entwicklung der Mikroelektronik selbst mittlerweile ohne den Einsatz unterschiedlichster, computergestützter Entwurfs-, Analyse- und Simulationswerkzeuge (CAD) nicht mehr auskommt.
Bauelementesimulatoren haben sich im akademischen Wissenschaftsbetrieb wie im industriellen Forschungs- und Entwicklungsbereich aus mehreren Gründen als sehr nützlich erwiesen. Mit ihrer Hilfe ist ein tieferes Verständnis des regulären und parasitären Bauelementeverhaltens zu erreichen. Sie können zur Validierung bzw. Extraktion von Parametermodellen für Schaltkreissimulatoren verwendet werden. Sofern sie auf existierende Technologien abgestimmt sind, sind sie zur quantitativen Vorhersage der integralen Kenngrößen wie Kontaktströme und Kontaktspannungen einzusetzen. Abhängigkeiten der Kennlinien von Entwurfsparametern können ermittelt werden, um Bauelemente zu optimieren. Darüber hinaus ermöglichen Bauelementesimulatoren die Verifikation der Funktionsprinzipien neu erfundener Bauelemente. Die Notwendigkeit Prototypen zu fertigen kann dadurch drastisch reduziert werden. Redesignzyklen werden verkürzt.
Die DRAM-Entwicklung fungiert seit zwei Jahrzehnten als Technologietreiber der Miniaturisierung und Höchstintegration. Die Transportmodell- und Bauelementesimulatorentwicklung ist deshalb primär von den Anforderungen der DRAM-Entwicklung in CMOS-Technologie geprägt. Die Nachfrage nach Modellen richtet sich hauptsächlich auf Hochfeldeffekte (heiße Ladungsträger, Degradation, 'velocity overshoot'). Weil die zunehmende Miniaturisierung immer größere Verlustleistungsdichten bedingt, werden auch im Bereich der Höchstintegration vereinzelt thermoelektrische Analysen durchgeführt. Der Hauptanwendungsbereich thermoelektrischer Transportmodelle ist jedoch auf dem Gebiet der Leistungshalbleiterbauelemente zu sehen. Diese werden zum Schalten großer, elektrischer Leistungen gebaut und sind aus diesem Grund auf große 'Dissipationsfähigkeit' ausgelegt.