3D IC（Three-Dimensional Integrated Circuit）は、複数の半導体ダイを垂直方向（Z軸方向）に積層し、TSV（Through-Silicon Via）やハイブリッドボンディング（Copper-Copper直接接合）によって電気的に接続する集積回路技術です。従来の2D（平面）ICに比べて、フットプリント（基板上の占有面積）を削減しながら、より多くの機能と高い帯域幅を実現できます。
3D ICの主なアーキテクチャとして、メモリスタック型（HBMなど、DRAM複数ダイをTSVで積層）、ロジック+メモリ積層型（SRAMをロジックダイの直上に積層してL2/L3キャッシュとして使用）、ヘテロジニアス3D積層（異なる機能・プロセスノードのダイを積層）などがあります。
ハイブリッドボンディング（Direct Cu-Cu Bonding）は3D IC実現の核心技術の一つで、接合ピッチを10μm以下（将来は<1μm）に微細化できるため、TSVよりも高密度な垂直接続が可能です。Sony（CIS：CMOSイメージセンサーのBS/FS積層）、TSMC（SoIC）、Samsungが実用化を進めています。
3D IC製造の主な課題は、積層による熱の蓄積（熱密度増加）、各ダイの位置合わせ精度（<0.5μm）、薄型化したウェハ（<50μm）の取り扱い、歩留まりの管理（積層後に不良ダイを交換できないリスク）です。Known Good Die（KGD）の事前選別とTesting戦略が重要になります。
3D IC向け装置として、ウェハ接合（Wafer-to-Wafer・Die-to-Wafer）にEV Group・SUSS MicroTec、ハイブリッドボンダーにASMパシフィック（Besi）・東レエンジニアリング、TSV工程にLam Research・Applied Materials、ウェハ薄型化にDISCO・岡本工作機械などが主要サプライヤーです。AI・HPC市場の成長が3D IC技術の急速な発展を牽引しています。