盡管晶體管的延遲時間會隨著晶體管溝道長度尺寸的縮小而縮短，但與此同時互聯(lián)電路部分的延遲則會提升。舉例而言，90nm制程晶體管的延遲時間大約在 1.6ps左右，而此時互聯(lián)電路中每1mm長度尺寸的互聯(lián)線路，其延遲時間會增加500ps左右;根據(jù)ITRS技術(shù)發(fā)展路線圖的預計，到22nm制程節(jié)點，晶體管的延遲時間會達到0.4ps水平，而互聯(lián)線路的延遲則會增加到1萬ps水平。
對晶體管而言，晶體管的尺寸越小則運行速度也越快，但與此同時，互聯(lián)層線路的電阻則會隨著線路截面積的縮小而增大。表面散射現(xiàn)象，晶界散射現(xiàn)象，和擴散勢壘層(這里指防止互聯(lián)層金屬材料相互擴散而制成的擴散阻擋層)電阻值的不斷增加，是導致互聯(lián)層RC延遲增加的主要原因。雖然3D集成(3-D integration)技術(shù)的顯見優(yōu)點之一是可以減小互聯(lián)線的長度，但是同時這種技術(shù)的應用能否對減小板級，或線路極互聯(lián)線長度起到積極作用也是應該考慮的。
以TSV為核心的3D集成技術(shù)：
以TSV穿硅互聯(lián)技術(shù)為核心的3D集成技術(shù)主要影響的是芯片之間的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此這種技術(shù)主要減小的是芯片間互聯(lián)需用的電路板面積。這種技術(shù)一般是采用將多塊存儲或邏輯功能芯片垂直堆疊在一起，并將堆疊結(jié)構(gòu)中上一層芯中制出的TSV連接在下層芯片頂部的焊墊(Bond pad)上的方式來實現(xiàn)。不過此時堆疊結(jié)構(gòu)中的每一層芯片都采用獨自的設計，仍為傳統(tǒng)的二維結(jié)構(gòu)，因此每一層芯片內(nèi)部的電路級互聯(lián)仍為傳統(tǒng)的二維設計。
單片型3D堆疊技術(shù)：(MonolithIC 3D)
相比之下，單片型3D技術(shù)中，芯片內(nèi)部互聯(lián)層的3D化則更加徹底，因此人們通常稱這種技術(shù)為“真3D集成設計”。此時芯片堆疊結(jié)構(gòu)中每一層芯片均作為整體中的一個功能單元來設計，這樣堆疊結(jié)構(gòu)中各層芯片(此時應當稱之為功能單元可能較為合適些)內(nèi)部都可以采用同樣的互聯(lián)結(jié)構(gòu)(不論是垂直方向，還是水平方向的互聯(lián))，因此這種設計可以讓互聯(lián)線的長度進一步降低。而且由于采用統(tǒng)一化設計，信號中繼電路等所占用的面積也更小，因此芯片的總體占地面積可以更小。根據(jù)華盛頓大學Lili Zhou等人在ICCD2007會議上發(fā)表的論文，這種真3D集成設計可以令芯片的尺寸減半，互聯(lián)線總長度則可減小2/3.
SOI晶圓廠商Soitec的SMARTCUT技術(shù)
單片型3D技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵在于如何將各層功能單元轉(zhuǎn)換到單片3D堆疊結(jié)構(gòu)之中去，其采用的方法非常類似于Soitec在制作SOI晶圓時所采用的SMARTCUT技術(shù)。由于單片3D堆疊芯片中的過孔只需要從各層功能單元的有源層(Active layer：簡單說就是晶體管中覆蓋在柵絕緣層之下的部分)部分穿過，因此其尺寸要比常規(guī)的TSV小得多，僅比2D芯片頂部互聯(lián)層的尺寸大3倍左右。據(jù)研發(fā)這種技術(shù)的公司宣稱，在許多應用中，這種技術(shù)可實現(xiàn)的芯片微縮程度可相當于進步了一個制程級別的水平，而且同時還不需要研發(fā)特別的制程技術(shù)或者購買昂貴的專用制造設備。
表面上看，單片型3D技術(shù)的特性是非常引人入勝的，但是由于目前這項技術(shù)還未能完全實現(xiàn)，因此現(xiàn)在要評估這項技術(shù)的未來發(fā)展狀況難度極大。
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