本发明公开了一种三维集成电路散热系统，包括设置在三维集成电路两侧的支撑架，支撑架顶部固定有气体冷却器，气体冷却器进气口连接有气体通道b，气体通道b自由端位于三维集成电路一端内部，气体冷却器出气口连接有气体通道a，气体通道a自由端位于三维集成电路另一端内部。本发明采用气体散热，所需芯片衬底中微通道横截面小，可满足超薄芯片的使用，解决了三维集成电路尺寸不断减小，散热空间不足的问题。