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L’odierna incredibile crescita dell’elettronica di consumo è affiancata dalla pervasiva diffusione dei dispositivi elettronici negli ambienti più ostili. In questi contesti, i Circuiti Integrati (ICs) devono fronteggiare condizioni avverse che influiscono sul corretto funzionamento dei dispositivi in silicio. Nonostante gli attuali mondi automotive e aerospace siano due degli ambienti più ostili dove i ICs possono operare, la prossima generazione di veicoli terrestri e spaziali sarà sempre maggiormente gestita da sistemi elettronici. L’attuale tendenza nella gestione della potenza di bordo mostra una coesistenza di diversi domini di tensione per l’alimentazione dei diversi sottosistemi elettronici, come 48 V, 12 V e 5 V. Per queste ragioni, in questo lavoro di tesi, alcune tecniche per affrontare gli effetti derivati da sistemi costituiti da domini multi-tensione sono proposti insieme alla progettazione di un convertitore DC/DC senza induttore. Il convertitore DC/DC, progettato nella tecnologia 0.35 μm HV, è in grado di convertire un ampio range di tensioni in ingresso, da 6 V a 60 V, in due punti di carico, 5 V e 1.65 V, per l’alimentazione di sensori. Dalla conoscenza dell’autore della letteratura e del mercato, questo è il primo convertitore DC/DC senza induttore in grado di convertire un range di ingresso così ampio. Questo ampio range è gestito usando un’architettura multi-stadio con stadi a condensatori commutati riconfigurabili e MOSFETs ad alta tensione. In risposta ai pressanti requisiti per la gestione dell’errore in sistemi critici, un’innovativa e integrabile tecnica tollerante ai faults è proposta in questa tesi. Il convertitore è stato realizzato in un chip 6*6 mm^2, e in risposta alla crescente richiesta di sempre maggiore integrazione, la campagna di misura del convertitore DC/DC si è focalizzata sul confronto tra le prestazioni ottenute da una classica configurazione 2D, con i passivi situati a lato del chip, ed un’innovativa struttura 3D, con condensatori in silicio impilati sopra il chip. Le misure elettriche hanno mostrato la fattibilità dell’utilizzo della struttura 3D al fine di ridurre l’area occupata, mantenendo quasi le stesse prestazioni della configurazione 2D. Per la verifica della compatibilità con l’ambiente spaziale del IC progettato, il convertitore è stato esposto a test di radiazione di dose accumulata e di ioni pesanti, evidenziando la possibilità di un suo impiego per viaggi Terra-Luna. Data la sempre crescente richiesta di sistemi compatti, l’interazione elettromagnetica tra dispositivi differenti è una delle maggiori sfide nell’odierna progettazione elettronica. Essendo il convertitore DC/DC switching uno dei principali generatori di disturbi elettromagnetici, alcune tecniche per mitigare la generazione di questi disturbi sono state adottate in questa tesi, al livello di progettazione del chip. In particolare, tecniche come l’adozione di un filtro d’ingresso e il soft-start sono state implementate per ridurre le interferenze condotte, mentre tecniche come una bassa frequenza di switching, un’architettura senza induttore e l’allargamento dello spettro sono state usate per la mitigazione delle interferenze irradiate. Sul fronte radiazioni, gli esperimenti ad alta energia, usati nella fisica particellare per la verifica di nuove teorie, sono caratterizzati da livelli di radiazione quasi tre ordini di grandezza superi rispetto alle applicazioni spaziali standard. Queste estreme condizioni stressano pesantemente le prestazioni dei dispositivi elettronici dello stato dell’arte usati per la rilevazione delle particelle. Per garantire la corretta operazione dei ICs operanti in questo ambiente, in questa tesi sono state sviluppate alcune tecniche Radiation Hardened By Design (RHBD) per la mitigazione degli effetti sui ICs dovuti alle radiazioni, come la logica current-mode, una lunghezza dei MOSFETs doppia e l’enclosed layout dei transistors. Queste tecniche RHBD sono state utilizzate per la progettazione di drivers per modulatori elettro-ottici ad elevata velocità in tecnologia CMOS 65 nm. I driver multistadio, in aggiunta alle soluzioni per fronteggiare le radiazioni, implementano tecniche di buffer chain e inductive peaking per l’estensione della banda. I driver, realizzati in un chip 1*1 mm^2, sono stati connessi direttamente su una board e testati elettricamente, mostrando buone prestazioni fino a 5 Gbps. I modulatori elettro-ottici usati in questo lavoro sono il modulatore Mach Zehnder ed il Ring Resonator realizzati in tecnologia silicon-photonic, i quali hanno mostrato maggiori proprietà di resistenza alle radiazioni rispetto ai classici VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers). I test a livello di sistema, eseguiti connettendo il chip in silicio dei drivers ed il chip in silicon-photonics dei modulatori attraverso bonds in alluminio, confermano il raggiungimento di una velocità di trasmissione di 5 Gbps. In risposta al requisito di tolleranza alle radiazioni, il chip dei drivers è stato esposto a raggi X, mostrando la sua abilità ad operare fino a 800 Mrad, livello di radiazione che oggi nessun altro dispositivo elettronico presente in letteratura o industria è in grado di raggiungere.