随着工艺技术不断发展,工艺尺寸仍会继续不断缩小。在深亚微米的设计中,互连线的延迟和功耗成为设计时需要考虑的重点。三维集成电路设计因此应运而生,它是解决片上互连问题的有效方法。三维集成电路设计通过将芯片合理划分为不同层,并将这些层垂直堆叠,使得整体互连线变短。整体互连线长度的减少,既可以改善延迟,还可以降低功耗。三维集成电路层与层间的通信是通过插入硅通孔来完成的。然而,在制造硅通孔或者将其同晶圆绑定的过程中间,由于目前的技术尚未完全成熟,难免会出现因为硅通孔缺陷而引起其故障的情况。这会导致整个电路无法正常工作,造成巨大的损失。就目前的工艺技术来讲,单个硅通孔的失效的概率大约在10^-410^-5这样的数量级。三维电路中的硅通孔通常都是成千上万个,假设硅通孔的失效率为10^-4,那么整个电路不能正常工作的概率至少在10%以上。为了保证电路正常工作,我们在电路中需要加入冗余TSV的设计。这也是我们将层间原本插入的单个TSV替换为TSV阵列的重要原因。TSV阵列不仅可以提高电路的可靠性,还可以通过在阵列中增加接地信号屏蔽TSV之间的串扰,提高信号传输效率。在实验中,将TSV阵列设计成为3×3的一种结构,当阵列中有一根TSV出现故障时,控制Mux选择器,选择合适的传输路径,实现冗余。经计算得出,对于实验所用的电路,当电路中没有设计冗余结构时芯片正常工作的概率为88.028%,当电路中加入冗余结构时,该规模的电路正常工作的概率可达99.989%。另外,我们还比较了不同TSV阵列插入方式以及不同TSV阵列模型下,电路性能的变化,为基于TSV阵列的三维集成电路设计提供了多种思路。然而,有利必有弊。为了实现冗余电路总体线长相比原来仅插入单个TSV的电路总体线长增大了4.66%。测得电路的功耗增大了13.06%,功耗的增大是因为电路中门个数的增加以及线长的增大。