基于硅通孔(Through-Silicone Via,TSV)的三维芯片技术是作为延续摩尔定律的重要技术之一。三维集成电路(Three dimensional integrated circuits,3D IC)利用TSV将层层晶片垂直互连,与传统的二维集成电路(Two dimensional integrated circuit,2D IC)相比,三维集成电路有延时短,集成度高,带宽高,功耗低和噪声小等优点。但是,TSV会在制造的工艺流程或是堆叠绑定的过程中,出现TSV故障失效情况。三维芯片的良率主要受到TSV的良率影响,一旦TSV发生单个故障或是聚簇故障却不能及时修复时,三维芯片的良率就会大大下降。因此在三维电路的适当位置添加适量冗余TSV是十分重要的。当TSV发生故障时,适当位置的放置适量冗余TSV进行容错修复,既可以提高芯片的可靠性,保障整个三维芯片的良率,还可以减小时延,节省硬件开销。基于上述情况,本文做了以下相关工作:1)学习了集成电路相关研究背景,分析了三维集成电路的发展和必然性,并研究了三维集成电路目前所面临挑战。2)学习了三维集成电路和TSV涉及的相关知识。三维集成电路的相关技术,其中包括三维集成、三维堆叠、三维对齐以及三维芯片减薄技术;分析TSV的制造工艺、电气模型、以及TSV的缺陷原因和故障类型。并分析了TSV对芯片良率的影响。3)学习了现有的TSV容错技术,可分为一维容错和二维容错,分析不同容错结构的分析优缺点,研究了三维芯片技术的实际应用。4)提出了对角线六边形的TSV冗余结构设计。利用六边形特有的结构的优势,并对冗余TSV的个数及位置进行合理的配置。实验结果表明,与现有的容错结构进行分析对比,对角线六边形的TSV冗余结构的具有高修复力,并在面积开销,修复路径长度以及时延方面都有所改进。