三维片上网络结合了垂直互连技术所带来的优势和片上网络所具有的可扩展性的优点,大大的降低了功耗,提高了系统的性能。但是随着集成电路中晶体管特征尺寸接近原子量级,晶体管面临着工艺不稳定性、电子迁移、电介质击穿、热载流子注入、负偏压温度不稳定性、宇宙辐射线照射等引起的可靠性问题,集成电路的可靠性面临巨大的挑战,容易造成三维片上网络中路由器发生故障,因此本论文将对由此而引出的输入缓存故障与交叉开关故障的容错解决方案及关键技术展开深入系统的研究。论文主要工作如下：(1)简述了集成电路的发展以及2D NoC和3D NoC的研究背景,对一些常见的2D NoC和3D NoC拓扑结构、虚通道技术、路由器的基本组成结构以及NoC的相关容错基础知识进行了介绍。(2)为了解决3D NoC架构中路由器内部故障问题,提出一种柔性可配置的高可靠路由器架构,将每个输入端口和两个相邻的输入缓存(Buffer)进行级联,每条输入链路和两个相邻的输入缓存相连。通过建模,根据具体的故障和拥塞情况,选择合适的输入缓存路径,实现部分缓存的共享。这种柔性可配置设计不仅能够很好的解决路由器内部故障,还能够缓解网络的负载压力,保证整个网络的高可靠性及高性能。(3)研究和分析了用于降低网络时延的VOQ架构,提出一种故障感知的VOQ路由器改进架构。通过在输入端口中增加冗余虚通道和修改交叉开关架构来进行容错。当某个虚通道出现故障或者流量拥塞时,可以使用冗余虚通道进行数据传输；修改后的交叉开关可以在出现故障时保证数据的正常传输。本文提出的高可靠架构,能够很好的解决路由器内部故障及拥塞问题,保证网络的性能。