随着半导体技术的不断发展,互连和功耗问题制约了芯片尺寸的缩小。基于TSV的三维集成电路结构可以提供高密度的连接和高速率的传输,不过随着间距的减小,高速TSV之间的信号完整性问题会变得愈发严重。本文研究三维高速集成电路中的串扰抑制问题,主要完成以下主要工作。首先使用电磁场仿真工具建立TSV的模型,对相邻TSV与TSV之间的串扰噪声进行仿真分析。基于仿真分析结果,提出了一种使用差分传输信号代替Ground TSV进行串扰抑制的设计方法,并提出一种简化的TSV串扰抑制模型,验证了该方法的可行性。其次,基于提出的串扰抑制设计方法和简化模型,分析不同拓扑结构下TSV阵列中各位置串扰的大小,提出优化设计方法,得到了在TSV阵列中最佳的差分TSV排布方案,最后实现了串扰抑制功能。时域仿真中,利用眼图进行信号完整性分析,与插入Ground TSV方案做抗串扰方面的性能对比。仿真结果表明在本文的Ground TSV插入方式下使用差分传输的TSV阵列屏蔽效果与Ground TSV相差不大,差分TSV阵列得到的眼高比单端TSV阵列好21.8%,得到的眼宽比单端TSV阵列好1.32%。研究结果表明,本文提出的串扰抑制设计方法可以应用到三维芯片的设计中,减少串扰问题,提高互连的性能。