計算光刻 (Computational Lithography)技術是指利用計算機輔助技術來增強光刻工藝中圖形轉移保真度的一種方法，它是分辦率增強技術(ResolutionEnhancement Technology，RET)的延伸，其關鍵技術主要包括光學成像物理仿真、光學鄰近效應校正 (Optical Proximity Correction,OPC)、光源-掩模協同優化 (Source-Mask Optimization， SMO） 等。三種計算光刻技術的對比見表。

雙曝光和多次曝光技術中所需要的圖形分割和組合計算也被納人廣義的OPC 技術范疇。計算光刻技術通過光刻仿真計算等方法預測目標硅片上形成的圖形，再反饋調整和優化掩模版圖形及光刻工藝條件，其目標是結合光刻設備及工藝狀況將電路設計圖形更真實地轉移到硅片上。計算光刻技術在 DFM(Design for Manufacturability）或 DTCO ( Design and Technology Co-oplimization)中發擇著巨大的作用。

光刻成像物理仿真是指利用 Abbe 成像模型，通過依次計算掩模衍射、光瞳調制、干涉成像，仿真最終光刻效果的技術。其中，光刻機的各項技術參數（如離焦、波像差、偏振等）、光刻膠的光學參數（如膜系構成、各層的折射率和吸收系數等）都表達在一個統一的瞳面方程中，用于計算光瞳調制效果。將各項工藝參數（如光化學反應參數、顯影參數等）加載到光刻膠上的空間光強分布中，從而計算出最終的工藝效果。在光刻機的開發過程中，光刻成像物理仿真可用于設備參數的設計優化，指導性能調試；在光刻工藝的開發過程中，光刻成像物理仿真常用于確定量產工藝的設備、工藝初始參數配置，并在配置參數的優化過程中進行光刻效果的趨勢分析。

光學鄰近效應校正（OPC）技術是一種用于修正光刻后圖形缺陷和變形的光刻增強技術，也是目前在集成電路制造中廣泛應用的分辨率增強技術。當半導體器件最小線寬接近光源波長時，由于光學鄰近效應的影響，光刻后轉移到硅片上的圖形相對掩模版的圖形存在變形和缺陷，如尺寸縮短、線頂端縮短、邊角圓化等，而且這種效應隨工藝節點的微縮越來越嚴重。光學鄰近效應校正技術使用計算機仿真計算修改掩模版圖形，使得轉移到硅片上的圖形逼近目標圖形。

OPC 技術的原理是，將光刻形成的最終圖形與設計圖形進行對比，對因鄰近效應而產生的圖形缺陷和變形在掩模版制作過程中進行相應的補償，并建立補償規則庫或補償模型。在更先進的技術中還要考慮刻蝕的影響，經過多次的補償迭代，使得最終在晶圓上形成的物理圖形與設計圖形或目標圖形盡量接近，以保證器件和電路的正常工作。建立補償規則庫的方式被稱為基于規則的 OPC (Rule-based OPC)技術，一般應用于0.18um 及之前的技術代；建立補償模型的方式被稱為基于模型的 OPC (Model-based OPC)技術，一般應用于 0.13um 及之后的技術代。

光源-掩模協同優化技術采用類似于光線追蹤算法的思路，從需要成型的目標圖像進行反推計算，以獲得所需的最佳掩模版圖形和光源配置方案。該技術利用精確的成像模型，計算不同光瞳填充參數及掩模版圖修正量下的光刻成像效果，通過對光瞳填充參數及掩模版圖的優化調整，增大光刻工藝窗口。在實施過程中，光刻成像物理仿真技術及光學鄰近效應校正技術被結合使用，分別對光曈填充參數及掩模版圖修正量對最終光刻效果的影響，通過多次迭代，得到總體最優的光瞳填充參數及掩模版圖修正量，在提高光刻成像對比度的同時，補償圖形失真，最終增大光刻工藝窗口。

計算光刻的發展使得現有的深紫外浸沒式光刻機極限能夠突破業界此前的預測。目前看來，至少可滿足 14~10um 技術代的光刻需求，為 EUV 光刻技術更為成熟爭取了時間。計算光刻技術提高了光刻工藝的分辦率及圖像保真性，但也給電路設計帶來了更多限制，使得設計規則 （Design Rules），更為復雜。此外，計算光刻在集成電路制造技術研發過程中的計算量非常大，需要用到大量的EDA 軟件和 CPU 硬件資源，為了開發一代 14nm 以下節點的工藝技術，制造企業必須建立一個類似超級計算中心的計算光刻平臺。