随着当代电子技术的迅速发展，具有更短的互连长度、更小的延时、更高的集成度等优势的三维集成电路应运而生。三维集成需要穿透衬底的硅通孔（Through Silicon Via，TSV）来完成电学连接实现相应的功能，因此TSV技术是三维集成电路中的关键技术。由于TSV在制造的过程中容易出现缺陷，因此需要广泛的进行故障建模和测试方法研究。本文主要针对TSV中心导体断裂造成的开路故障和绝缘层破损造成的短路故障进行建模及测试方法研究。　　本研究主要内容包括：⑴分析了高频电路中的信号完整性问题。以TSV主体结构为研究对象，在HFSS中建立了TSV的三维模型，改变TSV的结构参数，结合二端口网络利用插入损耗来分析TSV高度、半径和绝缘层厚度等结构参数的变化对TSV信号传输性能的影响。⑵分别建立开路和短路故障的三维模型，结合电流密度变化，分析故障的物理参数变化对信号传输性能的影响，并研究了故障造成TSV阻抗的变化规律。结合高速电路理论和参数提取法，分别建立存在开路和短路故障 TSV的等效电路模型，并仿真验证其正确性。⑶利用故障的等效电路，通过给等效电路施加激励得到不同程度的故障造成的传输延时，利用延时时间占上升时间百分比来分析不同程度的故障随延时的变化规律，并用最小二乘法拟合曲线。利用故障拟合曲线来分析 TSV中的微小故障对信号延时造成的影响。⑷提出了一种TSV的测试方法，通过布置一条无故障TSV作为线攻击线，将被测 TSV作为受害线，检测被测 TSV上的耦合信号大小的变化来判断TSV是否发生故障。利用耦合电流密度变化和耦合参数来分析该测试方法的合理性，最后结合电路模型来验证，有良好的分辨率。