/********** Copyright 2004 Regents of the University of California. All rights reserved. Author: 1995 Min-Chie Jeng and Mansun Chan. Author: 1997-1999 Weidong Liu. Author: 2001- Xuemei Xi **** OpenMP support for ngspice by Holger Vogt 06/28/2010 **** File: bsim3def.h **********/ #ifndef BSIM3 #define BSIM3 #include "ngspice/ifsim.h" #include "ngspice/gendefs.h" #include "ngspice/cktdefs.h" #include "ngspice/complex.h" #include "ngspice/noisedef.h" typedef struct sBSIM3instance { struct sBSIM3model *BSIM3modPtr; struct sBSIM3instance *BSIM3nextInstance; IFuid BSIM3name; int BSIM3states; /* index into state table for this device */ int BSIM3dNode; int BSIM3gNode; int BSIM3sNode; int BSIM3bNode; int BSIM3dNodePrime; int BSIM3sNodePrime; int BSIM3qNode; /* MCJ */ /* MCJ */ double BSIM3ueff; double BSIM3thetavth; double BSIM3von; double BSIM3vdsat; double BSIM3cgdo; double BSIM3cgso; double BSIM3vjsm; double BSIM3IsEvjsm; double BSIM3vjdm; double BSIM3IsEvjdm; double BSIM3l; double BSIM3w; double BSIM3m; double BSIM3drainArea; double BSIM3sourceArea; double BSIM3drainSquares; double BSIM3sourceSquares; double BSIM3drainPerimeter; double BSIM3sourcePerimeter; double BSIM3sourceConductance; double BSIM3drainConductance; double BSIM3delvto; double BSIM3mulu0; double BSIM3vth0; double BSIM3vfb; double BSIM3vfbzb; double BSIM3u0temp; double BSIM3tconst; double BSIM3icVBS; double BSIM3icVDS; double BSIM3icVGS; int BSIM3off; int BSIM3mode; int BSIM3nqsMod; int BSIM3acnqsMod; int BSIM3geo; /* OP point */ double BSIM3qinv; double BSIM3cd; double BSIM3cbs; double BSIM3cbd; double BSIM3csub; double BSIM3gm; double BSIM3gds; double BSIM3gmbs; double BSIM3gbd; double BSIM3gbs; double BSIM3gbbs; double BSIM3gbgs; double BSIM3gbds; double BSIM3cggb; double BSIM3cgdb; double BSIM3cgsb; double BSIM3cbgb; double BSIM3cbdb; double BSIM3cbsb; double BSIM3cdgb; double BSIM3cddb; double BSIM3cdsb; double BSIM3capbd; double BSIM3capbs; double BSIM3cqgb; double BSIM3cqdb; double BSIM3cqsb; double BSIM3cqbb; double BSIM3qgate; double BSIM3qbulk; double BSIM3qdrn; double BSIM3gtau; double BSIM3gtg; double BSIM3gtd; double BSIM3gts; double BSIM3gtb; double BSIM3rds; /* Noise bugfix */ double BSIM3Vgsteff; double BSIM3Vdseff; double BSIM3Abulk; double BSIM3AbovVgst2Vtm; double BSIM3taunet; struct bsim3SizeDependParam *pParam; unsigned BSIM3lGiven :1; unsigned BSIM3wGiven :1; unsigned BSIM3mGiven :1; unsigned BSIM3drainAreaGiven :1; unsigned BSIM3sourceAreaGiven :1; unsigned BSIM3drainSquaresGiven :1; unsigned BSIM3sourceSquaresGiven :1; unsigned BSIM3drainPerimeterGiven :1; unsigned BSIM3sourcePerimeterGiven :1; unsigned BSIM3delvtoGiven :1; unsigned BSIM3mulu0Given :1; unsigned BSIM3dNodePrimeSet :1; unsigned BSIM3sNodePrimeSet :1; unsigned BSIM3icVBSGiven :1; unsigned BSIM3icVDSGiven :1; unsigned BSIM3icVGSGiven :1; unsigned BSIM3nqsModGiven :1; unsigned BSIM3acnqsModGiven :1; unsigned BSIM3geoGiven :1; double *BSIM3DdPtr; double *BSIM3GgPtr; double *BSIM3SsPtr; double *BSIM3BbPtr; double *BSIM3DPdpPtr; double *BSIM3SPspPtr; double *BSIM3DdpPtr; double *BSIM3GbPtr; double *BSIM3GdpPtr; double *BSIM3GspPtr; double *BSIM3SspPtr; double *BSIM3BdpPtr; double *BSIM3BspPtr; double *BSIM3DPspPtr; double *BSIM3DPdPtr; double *BSIM3BgPtr; double *BSIM3DPgPtr; double *BSIM3SPgPtr; double *BSIM3SPsPtr; double *BSIM3DPbPtr; double *BSIM3SPbPtr; double *BSIM3SPdpPtr; double *BSIM3QqPtr; double *BSIM3QdpPtr; double *BSIM3QgPtr; double *BSIM3QspPtr; double *BSIM3QbPtr; double *BSIM3DPqPtr; double *BSIM3GqPtr; double *BSIM3SPqPtr; double *BSIM3BqPtr; #ifdef USE_OMP /* per instance storage of results, to update matrix at a later stge */ double BSIM3rhsG; double BSIM3rhsB; double BSIM3rhsD; double BSIM3rhsS; double BSIM3rhsQ; double BSIM3DdPt; double BSIM3GgPt; double BSIM3SsPt; double BSIM3BbPt; double BSIM3DPdpPt; double BSIM3SPspPt; double BSIM3DdpPt; double BSIM3GbPt; double BSIM3GdpPt; double BSIM3GspPt; double BSIM3SspPt; double BSIM3BdpPt; double BSIM3BspPt; double BSIM3DPspPt; double BSIM3DPdPt; double BSIM3BgPt; double BSIM3DPgPt; double BSIM3SPgPt; double BSIM3SPsPt; double BSIM3DPbPt; double BSIM3SPbPt; double BSIM3SPdpPt; double BSIM3QqPt; double BSIM3QdpPt; double BSIM3QgPt; double BSIM3QspPt; double BSIM3QbPt; double BSIM3DPqPt; double BSIM3GqPt; double BSIM3SPqPt; double BSIM3BqPt; #endif #define BSIM3vbd BSIM3states+ 0 #define BSIM3vbs BSIM3states+ 1 #define BSIM3vgs BSIM3states+ 2 #define BSIM3vds BSIM3states+ 3 #define BSIM3qb BSIM3states+ 4 #define BSIM3cqb BSIM3states+ 5 #define BSIM3qg BSIM3states+ 6 #define BSIM3cqg BSIM3states+ 7 #define BSIM3qd BSIM3states+ 8 #define BSIM3cqd BSIM3states+ 9 #define BSIM3qbs BSIM3states+ 10 #define BSIM3qbd BSIM3states+ 11 #define BSIM3qcheq BSIM3states+ 12 #define BSIM3cqcheq BSIM3states+ 13 #define BSIM3qcdump BSIM3states+ 14 #define BSIM3cqcdump BSIM3states+ 15 #define BSIM3qdef BSIM3states+ 16 #define BSIM3numStates 17 /* indices to the array of BSIM3 NOISE SOURCES */ #define BSIM3RDNOIZ 0 #define BSIM3RSNOIZ 1 #define BSIM3IDNOIZ 2 #define BSIM3FLNOIZ 3 #define BSIM3TOTNOIZ 4 #define BSIM3NSRCS 5 /* the number of BSIM3 MOSFET noise sources */ #ifndef NONOISE double BSIM3nVar[NSTATVARS][BSIM3NSRCS]; #else /* NONOISE */ double **BSIM3nVar; #endif /* NONOISE */ } BSIM3instance ; struct bsim3SizeDependParam { double Width; double Length; double BSIM3cdsc; double BSIM3cdscb; double BSIM3cdscd; double BSIM3cit; double BSIM3nfactor; double BSIM3xj; double BSIM3vsat; double BSIM3at; double BSIM3a0; double BSIM3ags; double BSIM3a1; double BSIM3a2; double BSIM3keta; double BSIM3nsub; double BSIM3npeak; double BSIM3ngate; double BSIM3gamma1; double BSIM3gamma2; double BSIM3vbx; double BSIM3vbi; double BSIM3vbm; double BSIM3vbsc; double BSIM3xt; double BSIM3phi; double BSIM3litl; double BSIM3k1; double BSIM3kt1; double BSIM3kt1l; double BSIM3kt2; double BSIM3k2; double BSIM3k3; double BSIM3k3b; double BSIM3w0; double BSIM3nlx; double BSIM3dvt0; double BSIM3dvt1; double BSIM3dvt2; double BSIM3dvt0w; double BSIM3dvt1w; double BSIM3dvt2w; double BSIM3drout; double BSIM3dsub; double BSIM3vth0; double BSIM3ua; double BSIM3ua1; double BSIM3ub; double BSIM3ub1; double BSIM3uc; double BSIM3uc1; double BSIM3u0; double BSIM3ute; double BSIM3voff; double BSIM3vfb; double BSIM3delta; double BSIM3rdsw; double BSIM3rds0; double BSIM3prwg; double BSIM3prwb; double BSIM3prt; double BSIM3eta0; double BSIM3etab; double BSIM3pclm; double BSIM3pdibl1; double BSIM3pdibl2; double BSIM3pdiblb; double BSIM3pscbe1; double BSIM3pscbe2; double BSIM3pvag; double BSIM3wr; double BSIM3dwg; double BSIM3dwb; double BSIM3b0; double BSIM3b1; double BSIM3alpha0; double BSIM3alpha1; double BSIM3beta0; /* CV model */ double BSIM3elm; double BSIM3cgsl; double BSIM3cgdl; double BSIM3ckappa; double BSIM3cf; double BSIM3clc; double BSIM3cle; double BSIM3vfbcv; double BSIM3noff; double BSIM3voffcv; double BSIM3acde; double BSIM3moin; /* Pre-calculated constants */ double BSIM3dw; double BSIM3dl; double BSIM3leff; double BSIM3weff; double BSIM3dwc; double BSIM3dlc; double BSIM3leffCV; double BSIM3weffCV; double BSIM3abulkCVfactor; double BSIM3cgso; double BSIM3cgdo; double BSIM3cgbo; double BSIM3tconst; double BSIM3u0temp; double BSIM3vsattemp; double BSIM3sqrtPhi; double BSIM3phis3; double BSIM3Xdep0; double BSIM3sqrtXdep0; double BSIM3theta0vb0; double BSIM3thetaRout; double BSIM3cof1; double BSIM3cof2; double BSIM3cof3; double BSIM3cof4; double BSIM3cdep0; double BSIM3vfbzb; double BSIM3ldeb; double BSIM3k1ox; double BSIM3k2ox; struct bsim3SizeDependParam *pNext; }; typedef struct sBSIM3model { int BSIM3modType; struct sBSIM3model *BSIM3nextModel; BSIM3instance *BSIM3instances; IFuid BSIM3modName; /* --- end of generic struct GENmodel --- */ int BSIM3type; int BSIM3mobMod; int BSIM3capMod; int BSIM3acmMod; int BSIM3calcacm; int BSIM3noiMod; int BSIM3nqsMod; int BSIM3acnqsMod; int BSIM3binUnit; int BSIM3paramChk; char *BSIM3version; double BSIM3tox; double BSIM3toxm; double BSIM3cdsc; double BSIM3cdscb; double BSIM3cdscd; double BSIM3cit; double BSIM3nfactor; double BSIM3xj; double BSIM3vsat; double BSIM3at; double BSIM3a0; double BSIM3ags; double BSIM3a1; double BSIM3a2; double BSIM3keta; double BSIM3nsub; double BSIM3npeak; double BSIM3ngate; double BSIM3gamma1; double BSIM3gamma2; double BSIM3vbx; double BSIM3vbm; double BSIM3xt; double BSIM3k1; double BSIM3kt1; double BSIM3kt1l; double BSIM3kt2; double BSIM3k2; double BSIM3k3; double BSIM3k3b; double BSIM3w0; double BSIM3nlx; double BSIM3dvt0; double BSIM3dvt1; double BSIM3dvt2; double BSIM3dvt0w; double BSIM3dvt1w; double BSIM3dvt2w; double BSIM3drout; double BSIM3dsub; double BSIM3vth0; double BSIM3ua; double BSIM3ua1; double BSIM3ub; double BSIM3ub1; double BSIM3uc; double BSIM3uc1; double BSIM3u0; double BSIM3ute; double BSIM3voff; double BSIM3delta; double BSIM3rdsw; double BSIM3prwg; double BSIM3prwb; double BSIM3prt; double BSIM3eta0; double BSIM3etab; double BSIM3pclm; double BSIM3pdibl1; double BSIM3pdibl2; double BSIM3pdiblb; double BSIM3pscbe1; double BSIM3pscbe2; double BSIM3pvag; double BSIM3wr; double BSIM3dwg; double BSIM3dwb; double BSIM3b0; double BSIM3b1; double BSIM3alpha0; double BSIM3alpha1; double BSIM3beta0; double BSIM3ijth; double BSIM3vfb; /* CV model */ double BSIM3elm; double BSIM3cgsl; double BSIM3cgdl; double BSIM3ckappa; double BSIM3cf; double BSIM3vfbcv; double BSIM3clc; double BSIM3cle; double BSIM3dwc; double BSIM3dlc; double BSIM3noff; double BSIM3voffcv; double BSIM3acde; double BSIM3moin; double BSIM3tcj; double BSIM3tcjsw; double BSIM3tcjswg; double BSIM3tpb; double BSIM3tpbsw; double BSIM3tpbswg; /* ACM model */ double BSIM3xl; double BSIM3xw; double BSIM3hdif; double BSIM3ldif; double BSIM3ld; double BSIM3rd; double BSIM3rs; double BSIM3rdc; double BSIM3rsc; double BSIM3wmlt; /* Length Dependence */ double BSIM3lcdsc; double BSIM3lcdscb; double BSIM3lcdscd; double BSIM3lcit; double BSIM3lnfactor; double BSIM3lxj; double BSIM3lvsat; double BSIM3lat; double BSIM3la0; double BSIM3lags; double BSIM3la1; double BSIM3la2; double BSIM3lketa; double BSIM3lnsub; double BSIM3lnpeak; double BSIM3lngate; double BSIM3lgamma1; double BSIM3lgamma2; double BSIM3lvbx; double BSIM3lvbm; double BSIM3lxt; double BSIM3lk1; double BSIM3lkt1; double BSIM3lkt1l; double BSIM3lkt2; double BSIM3lk2; double BSIM3lk3; double BSIM3lk3b; double BSIM3lw0; double BSIM3lnlx; double BSIM3ldvt0; double BSIM3ldvt1; double BSIM3ldvt2; double BSIM3ldvt0w; double BSIM3ldvt1w; double BSIM3ldvt2w; double BSIM3ldrout; double BSIM3ldsub; double BSIM3lvth0; double BSIM3lua; double BSIM3lua1; double BSIM3lub; double BSIM3lub1; double BSIM3luc; double BSIM3luc1; double BSIM3lu0; double BSIM3lute; double BSIM3lvoff; double BSIM3ldelta; double BSIM3lrdsw; double BSIM3lprwg; double BSIM3lprwb; double BSIM3lprt; double BSIM3leta0; double BSIM3letab; double BSIM3lpclm; double BSIM3lpdibl1; double BSIM3lpdibl2; double BSIM3lpdiblb; double BSIM3lpscbe1; double BSIM3lpscbe2; double BSIM3lpvag; double BSIM3lwr; double BSIM3ldwg; double BSIM3ldwb; double BSIM3lb0; double BSIM3lb1; double BSIM3lalpha0; double BSIM3lalpha1; double BSIM3lbeta0; double BSIM3lvfb; /* CV model */ double BSIM3lelm; double BSIM3lcgsl; double BSIM3lcgdl; double BSIM3lckappa; double BSIM3lcf; double BSIM3lclc; double BSIM3lcle; double BSIM3lvfbcv; double BSIM3lnoff; double BSIM3lvoffcv; double BSIM3lacde; double BSIM3lmoin; /* Width Dependence */ double BSIM3wcdsc; double BSIM3wcdscb; double BSIM3wcdscd; double BSIM3wcit; double BSIM3wnfactor; double BSIM3wxj; double BSIM3wvsat; double BSIM3wat; double BSIM3wa0; double BSIM3wags; double BSIM3wa1; double BSIM3wa2; double BSIM3wketa; double BSIM3wnsub; double BSIM3wnpeak; double BSIM3wngate; double BSIM3wgamma1; double BSIM3wgamma2; double BSIM3wvbx; double BSIM3wvbm; double BSIM3wxt; double BSIM3wk1; double BSIM3wkt1; double BSIM3wkt1l; double BSIM3wkt2; double BSIM3wk2; double BSIM3wk3; double BSIM3wk3b; double BSIM3ww0; double BSIM3wnlx; double BSIM3wdvt0; double BSIM3wdvt1; double BSIM3wdvt2; double BSIM3wdvt0w; double BSIM3wdvt1w; double BSIM3wdvt2w; double BSIM3wdrout; double BSIM3wdsub; double BSIM3wvth0; double BSIM3wua; double BSIM3wua1; double BSIM3wub; double BSIM3wub1; double BSIM3wuc; double BSIM3wuc1; double BSIM3wu0; double BSIM3wute; double BSIM3wvoff; double BSIM3wdelta; double BSIM3wrdsw; double BSIM3wprwg; double BSIM3wprwb; double BSIM3wprt; double BSIM3weta0; double BSIM3wetab; double BSIM3wpclm; double BSIM3wpdibl1; double BSIM3wpdibl2; double BSIM3wpdiblb; double BSIM3wpscbe1; double BSIM3wpscbe2; double BSIM3wpvag; double BSIM3wwr; double BSIM3wdwg; double BSIM3wdwb; double BSIM3wb0; double BSIM3wb1; double BSIM3walpha0; double BSIM3walpha1; double BSIM3wbeta0; double BSIM3wvfb; /* CV model */ double BSIM3welm; double BSIM3wcgsl; double BSIM3wcgdl; double BSIM3wckappa; double BSIM3wcf; double BSIM3wclc; double BSIM3wcle; double BSIM3wvfbcv; double BSIM3wnoff; double BSIM3wvoffcv; double BSIM3wacde; double BSIM3wmoin; /* Cross-term Dependence */ double BSIM3pcdsc; double BSIM3pcdscb; double BSIM3pcdscd; double BSIM3pcit; double BSIM3pnfactor; double BSIM3pxj; double BSIM3pvsat; double BSIM3pat; double BSIM3pa0; double BSIM3pags; double BSIM3pa1; double BSIM3pa2; double BSIM3pketa; double BSIM3pnsub; double BSIM3pnpeak; double BSIM3pngate; double BSIM3pgamma1; double BSIM3pgamma2; double BSIM3pvbx; double BSIM3pvbm; double BSIM3pxt; double BSIM3pk1; double BSIM3pkt1; double BSIM3pkt1l; double BSIM3pkt2; double BSIM3pk2; double BSIM3pk3; double BSIM3pk3b; double BSIM3pw0; double BSIM3pnlx; double BSIM3pdvt0; double BSIM3pdvt1; double BSIM3pdvt2; double BSIM3pdvt0w; double BSIM3pdvt1w; double BSIM3pdvt2w; double BSIM3pdrout; double BSIM3pdsub; double BSIM3pvth0; double BSIM3pua; double BSIM3pua1; double BSIM3pub; double BSIM3pub1; double BSIM3puc; double BSIM3puc1; double BSIM3pu0; double BSIM3pute; double BSIM3pvoff; double BSIM3pdelta; double BSIM3prdsw; double BSIM3pprwg; double BSIM3pprwb; double BSIM3pprt; double BSIM3peta0; double BSIM3petab; double BSIM3ppclm; double BSIM3ppdibl1; double BSIM3ppdibl2; double BSIM3ppdiblb; double BSIM3ppscbe1; double BSIM3ppscbe2; double BSIM3ppvag; double BSIM3pwr; double BSIM3pdwg; double BSIM3pdwb; double BSIM3pb0; double BSIM3pb1; double BSIM3palpha0; double BSIM3palpha1; double BSIM3pbeta0; double BSIM3pvfb; /* CV model */ double BSIM3pelm; double BSIM3pcgsl; double BSIM3pcgdl; double BSIM3pckappa; double BSIM3pcf; double BSIM3pclc; double BSIM3pcle; double BSIM3pvfbcv; double BSIM3pnoff; double BSIM3pvoffcv; double BSIM3pacde; double BSIM3pmoin; double BSIM3tnom; double BSIM3cgso; double BSIM3cgdo; double BSIM3cgbo; double BSIM3xpart; double BSIM3cFringOut; double BSIM3cFringMax; double BSIM3sheetResistance; double BSIM3jctSatCurDensity; double BSIM3jctSidewallSatCurDensity; double BSIM3bulkJctPotential; double BSIM3bulkJctBotGradingCoeff; double BSIM3bulkJctSideGradingCoeff; double BSIM3bulkJctGateSideGradingCoeff; double BSIM3sidewallJctPotential; double BSIM3GatesidewallJctPotential; double BSIM3unitAreaJctCap; double BSIM3unitLengthSidewallJctCap; double BSIM3unitLengthGateSidewallJctCap; double BSIM3jctEmissionCoeff; double BSIM3jctTempExponent; double BSIM3Lint; double BSIM3Ll; double BSIM3Llc; double BSIM3Lln; double BSIM3Lw; double BSIM3Lwc; double BSIM3Lwn; double BSIM3Lwl; double BSIM3Lwlc; double BSIM3Lmin; double BSIM3Lmax; double BSIM3Wint; double BSIM3Wl; double BSIM3Wlc; double BSIM3Wln; double BSIM3Ww; double BSIM3Wwc; double BSIM3Wwn; double BSIM3Wwl; double BSIM3Wwlc; double BSIM3Wmin; double BSIM3Wmax; /* Pre-calculated constants */ /* MCJ: move to size-dependent param. */ double BSIM3vtm; double BSIM3cox; double BSIM3cof1; double BSIM3cof2; double BSIM3cof3; double BSIM3cof4; double BSIM3vcrit; double BSIM3factor1; double BSIM3PhiB; double BSIM3PhiBSW; double BSIM3PhiBSWG; double BSIM3jctTempSatCurDensity; double BSIM3jctSidewallTempSatCurDensity; double BSIM3unitAreaTempJctCap; double BSIM3unitLengthSidewallTempJctCap; double BSIM3unitLengthGateSidewallTempJctCap; double BSIM3oxideTrapDensityA; double BSIM3oxideTrapDensityB; double BSIM3oxideTrapDensityC; double BSIM3em; double BSIM3ef; double BSIM3af; double BSIM3kf; double BSIM3lintnoi; /* lint offset for noise calculation */ double BSIM3vgsMax; double BSIM3vgdMax; double BSIM3vgbMax; double BSIM3vdsMax; double BSIM3vbsMax; double BSIM3vbdMax; struct bsim3SizeDependParam *pSizeDependParamKnot; #ifdef USE_OMP int BSIM3InstCount; struct sBSIM3instance **BSIM3InstanceArray; #endif /* Flags */ unsigned BSIM3mobModGiven :1; unsigned BSIM3binUnitGiven :1; unsigned BSIM3capModGiven :1; unsigned BSIM3acmModGiven :1; unsigned BSIM3calcacmGiven :1; unsigned BSIM3paramChkGiven :1; unsigned BSIM3noiModGiven :1; unsigned BSIM3nqsModGiven :1; unsigned BSIM3acnqsModGiven :1; unsigned BSIM3typeGiven :1; unsigned BSIM3toxGiven :1; unsigned BSIM3versionGiven :1; unsigned BSIM3toxmGiven :1; unsigned BSIM3cdscGiven :1; unsigned BSIM3cdscbGiven :1; unsigned BSIM3cdscdGiven :1; unsigned BSIM3citGiven :1; unsigned 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