L'influence des radiations naturelles sur les composants électroniques est un sujet qui est bien connu des acteurs du spatial et de l'aéronautique. Il n'en va pas de même pour les industries des transports (automobile, ferroviaire) alors que la vulnérabilité des composants « au sol » est bien réelle.Avec le développement massif des véhicules hybrides/électriques, les composants de puissance à semi-conducteur tels les IGBT (Transistor Bipolaire à Grille Isolée) vont être utilisés en très grand nombre dans les convertisseurs d'énergie utilisés comme maillons de fonctions critiques. La fiabilité de ces composants, basés sur des technologies récentes, contrairement à ce qui est utilisé pour les applications spatiales, doit être assurée.Le travail de thèse s'inscrit dans ce cadre et vise à identifier les phénomènes de défaillances des IGBT, composants incontournables dans les systèmes de conversion de l'énergie avec l'outil de simulation TCAD. Leur fiabilité sera estimée pour l'environnement radiatif naturel au niveau du sol afin de déterminer les probabilités de défaillances au niveau du composant et, plus tard, au niveau du système. Après avoir appréhendé les mécanismes de destruction de ces technologies pour lesquelles peu de travaux ont été effectués, il s'agira de quantifier le risque auquel sont exposés les systèmes électroniques face à l'environnement radiatif au sol. Les travaux présentés dans ce manuscrit, constituent une première étape visant à comprendre les différents mécanismes de défaillance des composants de puissance vis-à-vis des effets singuliers. L'objectif recherché à plus lointaine échéance est de déterminer dans quelle mesure ces mécanismes physiques complexes peuvent être simplifiés afin d'ouvrir la voie au développement de modèles de prédiction compactes. Un tel développement pourrait permettre de faire parvenir les outils de prédiction dédiés aux composants de puissance à la même maturité que ceux développés pour l'électronique numérique. / The influence of natural radiation on electronic devices is a topic that is well-known in the space and aeronautics areas. This is not true for the transportation industries (automotive, rail) while the vulnerability of components in "ground" is real.With the massive development of hybrid/electric vehicles, power components such as semiconductor IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and power MOS (Metal Oxide Semiconductor) will be used in large numbers in the power converters used in critical functions. The reliability of these components, based on recent technology, contrary to what is used for space applications must be assured.This work is aimed to assess the sensitivity of the investigated power devices considered as the core of the systems on energy conversion and identify physical phenomena inducing failure triggering and understand the different failure mechanisms of power components toward single event effects using TCAD simulation tool. The long term objective is to simplify these complex physical processes in order to develop prediction compact models. Such a development could be useful to achieve prediction tools dedicated to power components at the same maturity levels as those developed for digital electronics.

Laser Fault Injection (LFI) testing has been demonstrated to be a useful tool in the prediction of single event upset rates in microcircuits. In addition LFI has contributed to the basic understanding of the mechanisms that cause single event upsets. However, very little research has been performed on the viability of LFI as a tool for verifying fault tolerant designs incorporated in ASICs, FPGAs, microprocessors and embedded systems. Current fault tolerant design verification techniques such as simulation and test have several significant limitations that prevent the complete verification of a fault tolerant design. However, LFI possesses spatial, temporal and financial advantages related to its use, which are very beneficial. This thesis presents results of the fault tolerance verification tests that were performed using laser fault injection on a four-bit fault tolerant filter that was implemented in a commercial FPGA.

L’environnement radiatif spatial est particulièrement critique pour la fiabilité des circuits intégrés et systèmes électroniques embarqués. Cet environnement chargé en particules énergétiques (proton, électron, ions lourds, etc) peut conduire à des pannes transitoires (SET), ou permanentes (SEU) et dans certains cas destructives (type Latchup, SEL) dans les dispositifs embarqués. L'effet d'une seule particule est identifié comme un événement singulier (SEE). Les contraintes imposées par l'intégration technologique poussent les fabricants micro-électroniques à prendre en considération la vulnérabilité de leurs composants vis-à-vis du Latchup tout en considérant les phénomènes non destructifs tels que la corruption de données (SEU/MBU). Cette thèse est le fruit d'une collaboration entre l'ONERA et Sofradir, fabriquant électronique d'imageurs infrarouge. L'objectif de cette thèse est d'étudier les effets singuliers (SET/SEU/SEL) de la technologie CMOS utilisée par Sofradir dans des conditions de températures cryogéniques, et plus particulièrement l'effet Latchup. / The spatial radiative environment is particularly critical for the reliability of integrated circuits and embedded electronic systems. This environment loaded with energetic particles (proton, electron, heavy ions, etc.) can lead to transient (SET), or permanent (SEU) and insome cases destructive failures (Latchup, SEL) in embedded devices. The effect of a single particle is identified as a single event effect(SEE). The constraints imposed by technological integration push microelectronics manufacturers to consider the vulnerability of their components to Latchup while consideringnon-destructive phenomena such as data corruption (SEU/MBU). This thesis is the result ofcollaboration between ONERA and Sofradir, an electronic manufacturer of infrared imagers. The aim of this thesis is to study the singular effects (SET / SEU / SEL) of the CMOS technology used by Sofradir under cryogenic temperature conditions, and more particularly the Latchup effect.