传统的半导体材料和器件的模拟方法，如扩散漂移方程、蒙特卡洛模拟等，都可以称为半经典方法。这是因为在这些方法中，混杂了量子理论和经典理论的一些概念。在半经典方法中，载流子仍然被理解为一个一个的实体粒子，半导体晶格周期性势场对载流子的影响，在蒙特卡洛方法中被处理为载流子的能带结构(色散关系)和散射概率，在扩散漂移方程中被处理为载流子的迁移率。

因为保留了载流子的粒子性概念，忽视了载流子的波动性概念，所以半经典方法无法处理量子隧道效应这种纯粹由于粒子波动性导致的物理现象。随着器件尺寸的不断缩小，量子效应对器件工作的影响变得越来越重要。使用传统的半经典方法不能很好地描述量子效应对器件性能的影响，因此对纳米尺寸的半导体器件采用非平衡格林雨数方法进行模拟是十分必要的。

非平衡格林函数是一种完全基于量子力学的、 可以处理载流子输运问题的方法。与载流子的分布函数相比，载流子的格林函数包含了更多的信息。因此，得到了载流子的格林函数，就可以得到整个器件的各种信息。非平衡格林函数的出发点是载流子的哈密顿量，将外界强迫场(如电场、磁场、温度分布等)对载流子的作用处理成微扰，计算出在微扰作用下载流子的格林函数，实现对整个器件性能的计算。具体到器件模拟上，一般情况下，将整个体系分成三部分，即有限长器件区域、左半无穷长接触和右半无穷长接触。

在进行计算时，仅处理中间的有限长器件区城，而将左半无穷长接触和右半无穷长接触当作微扰来处理，或者说是将左、右半无穷长接触写成体系的自能。如何写出左、右半无穷长接触的自能，是非平衡格林函数计算的关键。同时，除将左、右半无穷长接触写为自能外，对声子散射的处理也是通过自能的方式进行的。将载流子的哈密顿量与微扰自能( 包括声子散射、左/右电极、栅电极等)结合起来，并进行自治运算，即可得到载流子的格林函数，从而得到器件的性能。

使用非平衡格林函数对半导体器件的性能进行模拟，可以天然地将量子隧道效应、非输运方向的尺寸限制效应等包含在内，并且依然可以将声子散射包含在内，因此与半经典的模拟方法相比，它具有无可比拟的优势。但是，非平衡格林函数的计算量非常大，在通常情况下，仅进行弹道输运的计算，就需要很大的计算量;如果在计算中包含了声子散射，需要的计算量将进一步提升。幸运的是，对非平衡格林函数的计算程序进行并行化处理较为简单，通常可以获得极高的并行效率。同时，也有些非 平衡格林函数的快速计算方法被使用，如普渡大学提出的mode space 方法、Recursive Green's Function(RGF)方法和北京大学与普渡大学联合提出的Low Rank Approximation(LRA)方法等。