硅通孔能够将硅片进行垂直互连,极大的减少了堆叠芯片中的互连线长度,提高了芯片集成密度和带宽,降低了系统功耗。三维存储器是三维集成电路的重要应用之一,三维存储器由存储裸片堆叠而成,存储裸片之间通过硅通孔进行互连,与传统的二维存储器相比,三维存储器具有高带宽、低延时和低功耗等优点。由于三维存储器存储容量和密度大,使得存储裸片制造和堆叠过程中很容易引入故障,导致三维存储器成品率较低,三维存储器成品率是三维存储器技术中面临最大的挑战,任何存储裸片中的故障不能成功修复都会导致整个三维存储器堆叠的失败。为了提高三维存储器的成品率,本论文提出的研究方法如下:1.提出了故障交叉聚类的三维存储器内建自修复策略。通过故障交叉聚类策略,故障不仅能聚类到垂直方向上,还能聚类到相同存储阵列索引的非垂直方向位置,更多的故障单元被聚类到其他层中,从而使用一个冗余行可以修复更多的故障。此外,根据故障交叉聚类策略重新设计了内建自修复结构和读写控制器,对数据重新组合来保证数据正确的输入或输出。实验结果表明,相比于现有的修复方案,该内建自修复策略有效的提高了三维存储器的成品率。2.提出了多对一和全局故障聚类的三维存储器内建自修复策略。为了进一步提高三维存储器成品率,提出了多对一和全局故障聚类的三维存储器内建自修复策略,多对一修复策略通过设置一个固定的存储层,其余存储层中的故障都被聚类到这个层中,增加了三维存储器故障聚类密度。全局故障聚类修复策略没有固定的的存储层,存储裸片中的任意故障都可能被聚类到任何一个存储层中进一步增加了三维存储器故障聚类密度。针对这些修复方式提出了多对一和全局故障聚类策略的修复结构,并对这两种策略设计了多对一和全局故障聚类修复算法。实验结果表明,多对一故障聚类策略和全局故障聚类策略都有效的提高了三维存储器成品率,并且相比于全局故障聚类修复策略,多对一故障聚类策略有着较低的时间开销。