随着社会的进步和科技的发展，人们对集成电路的集成度和工作速度的需求越来越高，三维集成电路不仅满足了这些需求而且支持异质集成，其质量对国家发展战略具有重大意义。针对目前我国三维集成电路存在的散热问题，本文以TSV(Through Silicon Via)集束为研究对象，系统研究三维芯片散热机理，布局技术，建模方法和热评估方法，以系统建模仿真进行理论验证，面向三维集成电路产品提出创新TSV集束结构。　　三维集成电路（Three Dimensional Integrated Circuits-3D IC）技术是在传统的二维电路的基础上，通过芯片减薄，结合等技术，将二维电路在垂直方向上进行堆叠，得到具有更高集成度的三维集成电路芯片。其中TSV作为三维芯片在垂直方向上的互连，不仅能起到信号传递的作用，而且有效促进在垂直方向上的热传导。本课题针对三维集成电路中的TSV集束结构进行研究，主要工作如下:　　本文建立了TSV集束三维模型并验证了基于有限元仿真的热仿真方法。基于有限元仿真软件，Comsol，本文建立了三维集成电路TSV集束模型。对TSV的基本参数和热相关模型进行了研究。通过变化TSV各参数对TSV集束进行热分析，得到相应的仿真结果，将结果和现有的研究对比，验证了本文仿真方法的正确性。　　本文通过探究TSV集束不同布局模型的热特性，首次提出了创新型的TSV集柬结构。通过对多种布局模型的TSV集束进行热分析，将结果进行对比分析，探究了在何种TSV布局情况下，TSV集束的热特性最佳。通过所得的结论，提出了创新型的TSV集束结构。　　本文全面地探究了TSV集束新结构的热特性。分别分析计算了TSV集束创新结构面积利用率，四种基本单元的热特性，创新结构TSV集束横向热传导特性和纵向热传导特性，以及创新结构TSV集束整体热特性分析。　　本文提出了关于TSV集束创新结构的排布算法和TSV集束热特性的评估算法并进行了验证。基于提出的创新型TSV集束结构，本文设计相应的TSV集束排布算法并提出了TSV集束热特性的评估算法。针对多种不同形状的热源，利用所设计的排布算法，本文建立了相应的三维模型。基于此模型进行热仿真，所得到的仿真结果和他人的研究结果相一致，进而验证了所提出的热仿真方法的正确性。最后，基于IBM基准电路，本文运用所提出的方法进行了实际电路的TSV排布。　　本文提出的创新TSV集束结构可以有效的缓解三维集成电路的散热问题。与其相关的排布评估算法可以成为三维集成电路EDA工具中的一部分，优化三维集成电路设计流程。研究成果对3D集成电路设计有实际意义。