结合3D堆叠和片上网络的技术优点,三维片上网络被认为是未来多核时代片上通信的主流架构。层间使用TSV互连,相较于传统的二维平面架构,具有更低的网络通信延迟、更高的带宽吞吐量,并且全局互连线的长度也大幅度缩减。然而,路由器内部的延迟依然较大,对性能的提升造成阻碍。多跳传输机制是一种高效的解决办法,通过路由器内部延迟的降低,从根本上减小了全局延迟。然而,随着集成电路技术的发展,晶体管的特征尺寸进一步缩小,由制造缺陷、老化、软错误等因素导致芯片和TSV出现不同程度的故障问题,提升部件的可靠性已显得尤为重要。因此,本文针对多跳传输以及TSV通道的容错问题进行了相关研究。论文主要工作如下：(1)针对路由器故障而引起的多跳传输可靠性问题,提出了一种高可靠的多跳传输机制。首先结合同一维上路由器的故障向量,重新设计了故障条件下的多跳传输。其次,提出了一种获取最远多跳传输节点的更新方法。最后,基于下游交叉开关提前仲裁机制,提出了一种可靠的多跳路径建立方法。实验结果表明,相较于对比对象,本文设计的方法在平均延迟上降低了40.5%,吞吐率提高了33.3%。(2)为解决TSV的故障问题,冗余和串行化是两种主要的解决方法。但是,仅使用其中一种方法都会面临资源浪费和容错效率低等问题。为此,本文提出了一种3D NoC中基于分组共享的TSV混合容错方法。该方法将TSV分成4组,并且每两组为一个相邻组,相邻组内实现TSV分组共享。基于分组共享,设计一种新型的TSV冗余和串行化架构,充分考虑资源的合理配置,高效利用资源。此外,根据TSV故障程度的不同,自适应的选择冗余机制或者串行化机制,实现TSV的混合容错。实验表明,相较于单纯地使用冗余机制和串行化机制,本文提出的方案在性能提升上更明显。