所谓2.5D是将多颗主动IC并排放到被动的硅中介层上，因为硅中介层是被动硅片，中间没有晶体管，不存在TSV应力以及散热问题。通过多片FPGA的集成，容量可以做到很大，避开了新工艺大容量芯片的良率爬坡期，并因解决了多片FPGA的I/O互连问题而大幅降低了功耗。
3D是指把多层芯片采用微凸块及硅通孔技术(TSV)堆叠在一起。微凸块是一种新兴技术，面临非常多的挑战。一是两个硅片之间会有应力，举例来说两个芯片本身的膨胀系数有可能不一样，中间连接的微凸块受到的压力就很大，一个膨胀快，一个膨胀慢，会产生很大的应力。二是在硅通孔时也会有应力存在，会影响周围晶体管的性能。三是热管理的挑战，如果两个都是主动IC，散热就成为很大的问题。所以行业需要解决上述三个重要挑战，才能实现真正的3D封装。
一般在晶圆制造CMOS结构或者FEOL步骤之前完成硅通孔，通常称作Viafirst。因为TSV的制作在fab的前道工艺即金属互联层之前进行，此种方式在微处理器领域研究较多，可作为SoC的替代方案。
而将TSV放在封装阶段，通常称之为Vialast。这种方式的优势是可以不改变现在的IC制造流程和设计。采用Vialast技术即在芯片的周边进行通孔，然后进行芯片或者晶圆的多层堆叠。此种方式目前在存储器封装中盛行。
TSV通孔工艺需要几何尺寸的测量，以及对于刻蚀间距和工艺可能带来的各种缺陷检测。通常TSV的孔径在1~50微米，深度在10~150微米，纵宽比在3~5甚至更高。每个芯片上通孔大约在几百乃至上千个。
目前能实现3D封装的只是存储器芯片，如东芝于2013年2月采用19nm空气隔离技术生产出64GB与128GB的NAND闪存，并通过减薄至30微米，将16层芯片堆叠于一体，采用引线键合方法，作成容量达1024GB的薄型封装。
三星也于2013年8月宣布开始量产128GBNAND3D闪存。而意法半导体照明的MEMS也实现了3D封装，因为它面临的发热等问题小一些。
