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总剂量效应代表着一种全局性的作用机制，考察集成电路所受到的辐照损伤时，单纯依靠试验测试仅能获取宏观电学参数的变化，难以定位出具体失效的内部电路。因此，结合仿真方法，构建底层器件的效应机理与大规模集成电路的损伤表征之间的联系，是深入研究大规模集成电路总剂量效应的重要课题。近年来，我国的航天事业发展迅速，对加固型SRAM型FPGA的需求持续增加。为了缩短生产周期、有效指导加固设计，有必要对芯片的失效现象和内部电路的失效机制进行深入的分析。针对这些问题，本文中开展了如下研究：(1)评估了深亚微米尺度下应用电路级仿真方法研究总剂量效应的可行性。利用反向建模方法构建了0.25μm工艺对应的三维器件模型，分析了STI侧墙处的掺杂浓度和电场强度对寄生沟道开启特性的影响，研究结果表明，辐照后MOS单管的独立性仍然是可以保证的。(2)构建了适用于深亚微米尺度下CMOS电路的总剂量效应电路级仿真方法。通过建立单一偏置下的MOS器件总剂量效应损伤模型、研究不同辐照偏置下MOS器件性能损伤程度之间的等效关系，同时利用与通用仿真软件相兼容的Verilog-A语言加以实现，最终建立了底层器件的效应参数退化与CMOS电路的效应表征之间的联系。仿真过程中能够实时监测并记录电路中各单管的实际工作状态，同时计算得到电路在具体工作状态下的参数退化程度。(3)考虑到由于总剂量效应的全局性和电路工作状态的多样性而引入的工作量，结合CMOS电路的结构特点，引入了敏感节点和最劣偏置的概念。研究了不同类型电路中敏感节点与对应的偏置状况的甄别方法，进而可以有针对性地开展特定功能模块在特定工作状态下的电路仿真。利用这种思路构建了针对大规模集成电路的仿真规划，并以深亚微米SRAM电路为例进行试验验证。(4)制定了SRAM型FPGA的总剂量效应测试方案，包含在线监测功耗电流、定剂量监测系统功能输出和重新配置能力，同时对内部模块电路的功能进行详细的离线测试。从试验中的失效现象出发，初步定位出可能发生失效的几类内部模块电路。利用建立的电路仿真方法对这几类内部电路进行了详细的总剂量效应分析，最终甄别出该器件最可能的总剂量效应失效模式。对比理论计算与试验测试的结果，验证了所得结论的正确性。