Sachverhalt:
A. A.a S._, geboren 1955, bezieht seit 1. März 2003 basierend auf einem Invaliditätsgrad von 62 % eine halbe und mit Inkrafttreten der 4. IV-Revision ab 1. Januar 2004 eine Dreiviertelsrente der Invalidenversicherung. Auf ein erstes Revisionsbegehren trat die IV-Stelle des Kantons Zürich mit Verfügung vom 26. Juli 2004 nicht ein. Mit Entscheid vom 29. April 2005 wurde die Einsprache abgewiesen, inhaltlich aber eine materielle Prüfung vorgenommen und das Revisionsbegehren abgelehnt, was letztinstanzlich vom Eidgenössischen Versicherungsgericht (heute Bundesgericht) mit Urteil vom 22. März 2006 bestätigt wurde.
A.b Am 11. Mai 2006 ersuchte S._ unter Hinweis auf eine Verschlechterung seines Gesundheitszustandes erneut um Rentenrevision, was die IV-Stelle mit Verfügung vom 20. Dezember 2006 ablehnte.
B. Das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich wies die hiegegen erhobene Beschwerde mit Entscheid vom 25. März 2008 ab.
C. S._ lässt Beschwerde führen und beantragen, der angefochtene Entscheid sei aufzuheben und ihm sei eine ganze Rente zuzusprechen; eventuell sei das Verfahren zu weiteren Abklärungen zurückzuweisen. Zudem ersucht er um unentgeltlichen Rechtspflege.
Die IV-Stelle schliesst auf Abweisung der Beschwerde, während das Bundesamt für Sozialversicherungen auf eine Vernehmlassung verzichtet.
D. Mit Verfügung vom 27. Juni 2008 wies das Bundesgericht das Gesuch von S._ um unentgeltliche Rechtspflege mangels Bedürftigkeit ab.
Erwägungen:
1. Mit der Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten kann nach Art. 95 lit. a BGG die Verletzung von Bundesrecht gerügt werden. Das Bundesgericht legt seinem Urteil den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG). Es kann die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz von Amtes wegen berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Artikel 95 beruht (Art. 105 Abs. 2 BGG).
2. Streitig ist, ob der Beschwerdeführer Anspruch auf eine ganze statt der seit 1. Januar 2004 ausgerichteten Dreiviertelsrente der Invalidenversicherung hat. Das kantonale Gericht hat die zur Beurteilung dieses Anspruchs einschlägigen Rechtsgrundlagen zutreffend dargelegt. Darauf wird verwiesen. Richtig ist insbesondere, dass bei der Rentenrevision (auf Gesuch hin oder von Amtes wegen) zeitlicher Ausgangspunkt für die Beurteilung einer anspruchserheblichen Änderung des Invaliditätsgrades nicht mehr die ursprüngliche Rentenverfügung, sondern die letzte rechtskräftige Verfügung ist, welche auf einer materiellen Prüfung des Rentenanspruchs mit rechtskonformer Sachverhaltsabklärung, Beweiswürdigung und Durchführung eines Einkommensvergleichs beruht (BGE 133 V 108 E. 5 S. 110 f.; hier: Einspracheentscheid vom 29. April 2005). Zu ergänzen ist, dass nach ständiger Rechtsprechung das Sozialversicherungsgericht bei der Beurteilung eines Falles grundsätzlich auf den bis zum Zeitpunkt des Erlasses der streitigen Verfügung (hier: 20. Dezember 2006) eingetretenen Sachverhalt abstellt (BGE 131 V 242 E. 2.1 S. 243 mit Hinweisen).
3. Es stellt sich zunächst die Frage, ob sich der Gesundheitszustand des Beschwerdeführers und das damit verbundene Ausmass der ihm trotz gesundheitlichen Beschwerden verbliebenen Arbeitsfähigkeit in der Zeit vom 29. April 2005 bis 20. Dezember 2006 (siehe E. 2) verschlechtert hat oder nicht.
3.1 Das kantonale Gericht hat in einlässlicher Würdigung der medizinischen Akten als erstes festgestellt, dass in somatischer Hinsicht keine wesentliche Verschlechterung des Gesundheitszustandes ausgewiesen ist. Zwar deuten sämtliche Arztberichte seit Jahren darauf hin, dass die gesundheitlichen Folgeerscheinungen der Zuckerkrankheit zugenommen hätten und sich damit der Gesundheitszustand verschlechtert habe. Die vorinstanzlichen Tatsachenfeststellungen zum Gesundheitszustand aus somatischer Sicht werden vom Beschwerdeführer indessen nicht in Frage gestellt, sodass sich dazu Weiterungen erübrigen, zumal die Sache ohnehin zur Einholung einer interdisziplinären Expertise an die Verwaltung zurückgewiesen wird (siehe E. 3.4).
3.2 Hingegen bringt der Versicherte im Wesentlichen gestützt auf den Bericht des Medizinischen Zentrums Y._ vom 15. Januar 2007 vor, der Gesundheitszustand habe sich insofern verschlechtert, als sich zu den leistungsmindernden ausgewiesenen Folgeerscheinungen der Zuckerkrankheit (schwere sensomotorische Polyneuropathie mit Angiopathie, diabetische Retinopathie) und der degenerativen Wirbelsäulenveränderung neu psychische Beschwerden gesellt hätten. Bereits Dr. med. C._, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie, hat in seinem Bericht vom 16. Januar 2005 auf subjektiv wahrgenommene Beschwerden wie gestörter Schlaf, Unsicherheit, Schmerzen, Mühe sich zu konzentrieren sowie Gereiztheit hingewiesen. Ohne eine eigentliche Diagnose zu stellen, bezeichnet er eine nichtorganische Insomnie (ICD-10: F51.0) und und eine Anspassungsstörung (ICD-10: F43.23) als im Vordergrund stehend. Im Bericht des Medizinischen Zentrums Y._ vom 15. Januar 2007 wird nun neu und erstmals die Diagnose einer schweren depressiven Episode (ICD-10: F32.1 [recte F32.2]) gestellt. Zwar datiert der Bericht nach Verfügungserlass (20. Dezember 2006); er beruht indessen auf einer tagesklinischen Behandlung vom 13. November 2006 bis 15. Januar 2007, weshalb er ohne Weiteres Rückschlüsse auf die am 20. Dezember 2006 bestehende Situation erlaubt und daher in die Beurteilung miteinzubeziehen ist (vgl. BGE 121 V 362 E. 1b in fine S. 366).
3.3 Trotz der in E. 3.2 dargelegten neu hinzu getretenen, einer anderen psychiatrischen Diagnose zugeordneten psychischen Beschwerden verneint das kantonale Gericht eine Verschlechterung des Gesundheitszustandes auch in psychischer Hinsicht. Es erachtet die von den Ärzten des Medizinischen Zentrums Y._ gestellte Diagnose einer schweren depressiven Episode aufgrund des im Bericht erhobenen Tagesablaufes des Beschwerdeführers als nur schwerlich nachvollziehbar. Zudem habe die Depression während des Aufenthaltes im Medizinischen Zentrum Y._ reduziert werden können, sodass von einer anhaltenden, invalidenversicherungsrechtlich relevanten psychischen Beeinträchtigung nicht auszugehen sei. Diese Begründung hält einer Überprüfung unter dem in E. 1 genannten Blickwinkel nicht stand:
3.3.1 Die Beachtung des Untersuchungsgrundsatzes und der Beweiswürdigungsregeln nach Art. 61 lit. c ATSG ist Rechtsfrage (BGE 132 V 393 E. 3.2 und 4 S. 397 ff.; Urteil 8C_18/2007 vom 1. Februar 2008, E. 1.2.3). Die konkrete Beweiswürdigung wie auch die antizipierte Beweiswürdigung (als Teil derselben; in BGE 133 III 638 nicht publizierte E. 3 des Urteils 5A_453/2007 vom 3. Oktober 2007) betreffen Tatfragen, die das Bundesgericht lediglich auf offensichtliche Unrichtigkeit und Rechtsfehlerhaftigkeit hin zu überprüfen befugt ist (Art. 105 Abs. 2 BGG). Unter diesem Blickwinkel hält ein Verzicht der Vorinstanz auf weitere Beweisvorkehren aufgrund antizipierter Beweiswürdigung etwa dann nicht stand, wenn die Sachverhaltsfeststellung unauflösbare Widersprüche enthält (vgl. BGE 124 II 103 E. 1a S. 105; in BGE 126 III 431 nicht publ. E. 4c/bb des Urteils 5P.119/2000 vom 24. Juli 2000) oder wenn eine entscheidwesentliche Tatsache auf unvollständiger Beweisgrundlage - beispielsweise ohne Beizug des notwendigen Fachwissens unabhängiger Experten/Expertinnen, obwohl im Einzelfall unabdingbar - beantwortet wird (vgl. etwa BGE 132 III 83 E. 3.5 S. 88; SVR 2007 IV Nr. 39 S. 132 E. 3.3 f., I 1051/06).
3.3.2 Die Diagnose einer schweren depressiven Episode wurde von Fachärzten gestellt. Bei den Akten findet sich weder eine davon abweichende (fach-)ärztliche Stellungnahme noch eine solche des RAD. Die Vorinstanz kann ihre Schlussfolgerungen mithin nicht auf ärztliches Fachwissen stützen, sondern leitet sie aus den in E 3.3 dargelegten Überlegungen ab. Allein mit dem Hinweis auf den Tagesablauf lässt sich indessen eine fachärztlich gestellte Diagnose nicht entkräften. Dazu bedarf es zumindest einer begründet davon abweichenden - ebenfalls fachärztlichen - Beurteilung. Der Beizug des notwendigen Fachwissens ist in der hier zu beurteilenden Konstellation mithin unabdingbar (E. 3.3.1). Aus dem im Bericht enthaltenen Hinweis, der Beschwerdeführer habe am 15. Januar 2007 gebessert aus der Behandlung entlassen werden können, kann nicht geschlossen werden, die Depression sei verschwunden. Gegenteils weisen die Ärzte ausdrücklich darauf hin, dass aufgrund der Schwere der Problematik eine Weiterbehandlung indiziert sei. Wie weit die schwere depressive Episode während des Klinikaufenthaltes reduziert werden konnte, ist im Übrigen ohne Belang, lässt doch eine psychiatrische Diagnose für sich allein genommen ohnehin keinen Schluss auf eine gesundheitlich bedingte Einschränkung in der Arbeitsfähigkeit zu (vgl. BGE 132 V 65 E. 3.4 S. 69). Bei einer depressiven Episode, sei sie nun schwer oder mittelschwer, kann eine invalidisierende Wirkung entgegen der Auffassung der Vorinstanz auch nicht a priori von der Hand gewiesen werden. Nach ständiger Rechtsprechung ist in aller Regel zur Abklärung der invalidisierenden Wirkung, insbesondere hinsichtlich der hier im Raum stehenden psychischen Komorbidität (medikamentös behandelte Depressivität), eine fachärztliche psychiatrische Expertisierung angezeigt (siehe dazu BGE 130 V 352 E. 2.2 S. 353 f.).
3.4 Die Feststellung der Vorinstanz, in psychischer Hinsicht liege keine Verschlechterung des Gesundheitsschadens vor, verletzt nach dem Gesagten Bundesrecht, weshalb das Bundesgericht nicht daran gebunden ist. Da sich der Bericht des Medizinischen Zentrums Y._ im Übrigen weder zur invalidisierenden Wirkung der psychischen Beschwerden noch zu deren Auswirkungen auf die Arbeitsfähigkeit aus psychiatrischer Sicht äussert, fällt eine abschliessende Beurteilung ausser Betracht. Über das Revisionsgesuch lässt sich - entgegen dem Antrag des Beschwerdeführers - mithin nicht materiell urteilen, weshalb die Sache zur Einholung eines (in erster Linie psychiatrischen) Gutachtens an die Verwaltung zurückzuweisen ist. Wirken - wie hier - physische und psychische Beschwerden zusammen, ist die Expertise interdisziplinär anzulegen (vgl. Urteil 8C_168/2008 vom 11. August 2008 E. 6.2.2 mit Hinweisen).
4. Die Gerichtskosten werden der unterliegenden Beschwerdegegnerin auferlegt (Art. 66 Abs. 1 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird teilweise gutgeheissen. Der Entscheid des Sozialversicherungsgerichts des Kantons Zürich vom 25. März 2008 und die Verfügung der IV-Stelle des Kantons Zürich vom 20. Dezember 2006 werden aufgehoben. Die Sache wird an die IV-Stelle des Kantons Zürich zurückgewiesen, damit sie, nach erfolgter Abklärung im Sinne der Erwägungen, über das Rentenrevisionsgesuch neu verfüge.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 500.- werden der Beschwerdegegnerin auferlegt.
3. Die Beschwerdegegnerin hat den Beschwerdeführer für das bundesgerichtliche Verfahren mit Fr. 2500.- zu entschädigen.
4. Die Sache wird zur Neuverlegung der Kosten und der Parteientschädigung des vorangegangenen Verfahrens an das Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich zurückgewiesen.
5. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Sozialversicherungsgericht des Kantons Zürich, der Ausgleichskasse des Kantons Zürich und dem Bundesamt für Sozialversicherungen schriftlich mitgeteilt.
Luzern, 8. September 2008
Im Namen der II. sozialrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Meyer Maillard