本发明提供一种层次化片上网络拓扑结构及其路由方法。所述层次化片上网络拓扑结构以Mesh网络作为第一层虚拟子网，全互连拓扑作为第二层虚拟子网，第一层虚拟子网间以全互连拓扑结构连接起来，构成层次化片上网络。本发明采用Mesh拓扑和全互连拓扑相结合的方法来构建层次化网络拓扑结构，将两种拓扑有机的结合在一起，能够使网络具有更好的通信性能、降低成本并提高可扩展性，实现应用通信模式与拓扑结构的匹配，达到性能、扩展性和成本三者的均衡。