Dieser Leitfaden soll dem Anfänger einen Überblick und eine grundlegende Einführung in SECS/GEM und seine Verwendung in der Halbleiterindustrie geben. Und es ist NICHT VORGESEHEN, die Standards zu ersetzen oder als vollständige Referenz zu dienen. Eine vollständige Referenz der Standards finden Sie unter SEMI. Wenn Sie mehr über SECS/GEM und darüber erfahren möchten, wie unsere Produkte bei Ihrer Entwicklung helfen können, wenden Sie sich bitte an unseren Vertriebsmitarbeiter: sales@insphere.com.sg
Was ist SECS/GEM?
Die Standards SECS (SEMI Equipment Communication Standards) und GEM (Generic Model For Communications and Control Of Manufacturing Equipment) werden von SEMI.org veröffentlicht und gepflegt, einer internationalen Organisation von Halbleiterherstellern, einer Organisation, die den Standard für die Halbleiterfertigung regelt.
Es ist das wichtigste Kommunikationsprotokoll, das in der Automatisierung (ursprünglich) in der Halbleiter-/Elektronikindustrie verwendet wird, aber heute ist es auch in der Photovoltaik- und SMT-Industrie weit verbreitet.
Es bietet eine Kommunikationsschnittstelle zwischen Geräten und Host-Systemen.
Im Gegensatz zu anderen Kommunikationsprotokollen wie SPS ermöglicht es Geräten verschiedener Anbieter, unter Verwendung von standardisierten und konsistenten Protokollen mit verschiedenen Arten von Host-Systemen zu kommunizieren.
Um die SECS/GEM-Standards zu verstehen, müssen Sie die folgenden 3 grundlegenden Standards von SEMI erwerben:
SEMI E30 GEM Standard - Dies ist das „Gehirn“, das das Verhalten von Geräten (Geschäftsregeln), Zustandsmaschinen und einige Regeln definiert, z. B. welche SECS-II-Nachrichten in welchen Situationen verwendet werden sollten und was die resultierende Aktivität sein sollte. Es definiert auch die Funktionalitäten wie Statusdatenerfassung, Ablaufverfolgungsdatenerfassung, Alarmverwaltung, Spooling, Fernsteuerung usw.
SEMI E5 SECS-II - Definiert die Details der Interpretation von Nachrichten (APIs), die zwischen Geräten und einem Host ausgetauscht werden. Es definiert auch die Datenstruktur der Nachrichteneingänge/-ausgänge, das Datenelementformat, Bestätigungscodes usw.
SEMI E37 HSMS - Hochgeschwindigkeits-SECS-Nachrichtendienste. Dies ist eine auf dem TCP/IP-Protokoll basierende Transportschicht und ein Nachfolger des früheren Standards SEMI E4 SECS-I, der auf serieller Kommunikation basiert. Dies ist auch die Schicht, in der die SECS-II-Nachrichten in das HSMS-Nachrichtenformat codiert werden.
Schauen wir uns das folgende Diagramm genauer an, wo es eine gute Übersicht über die Befehlsflüsse von GEM zu SECS-II und bis hin zur HSMS-Schicht gibt.
SEMI E30 GEM Standard
Der GEM-Standard definiert einen gemeinsamen Satz von Geräteverhalten und Kommunikationsfähigkeiten, die die Funktionalität und Flexibilität bieten, um die Fertigungsautomatisierungsprogramme von Halbleitergeräteherstellern zu unterstützen. Gerätelieferanten können zusätzliche SECS-II-Funktionalität bereitstellen, die nicht in GEM enthalten ist, solange die zusätzliche Funktionalität nicht mit einem der in GEM definierten Verhalten oder Fähigkeiten in Konflikt steht. Solche Ergänzungen können SECS-II-Meldungen, Erfassungsereignisse, Alarme, Fernbefehlscodes, Verarbeitungszustände, variable Datenelemente (Datenwerte, Statuswerte oder Gerätekonstanten) oder andere Funktionen umfassen, die für eine Klasse einzigartig sind (Ätzer, Stepper usw .) oder eine bestimmte Instanz der Ausrüstung.
Communication (Kommunikation)
Das KOMMUNIKATIONS-Zustandsmodell definiert das Verhalten des Geräts in Bezug auf das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Kommunikationsverbindung mit dem Host. Es definiert auch, wie die Kommunikation mit S1F13/S1F14 hergestellt oder wiederhergestellt wird, wenn die Kommunikation unterbrochen wird.
Control (Kontrolle)
Das CONTROL-Zustandsmodell definiert den Kooperationsgrad zwischen dem Host und der Ausrüstung. Das CONTROL-Modell bietet dem Host drei grundlegende Ebenen der Host-Steuerung, die die Fähigkeit des Hosts bestimmen, das Gerät zu steuern:
OFFLINE (Lowest Level): Die Bedienung der Ausrüstung erfolgt manuell durch den Bediener an der Bedienerkonsole. Das Gerät antwortet mit einem SxF0 auf jede primäre Nachricht vom Host außer S1F13 oder S1F17.
ONLINE/LOCAL (Middle Level): In diesem Zustand darf der Host nur "Nur-Lese"-Operationen wie die Datenerfassung durchführen. Dem Host ist es untersagt, Gerätekonstanten zu ändern, die Prozesse beeinflussen, Fernbefehle, die eine physische Bewegung verursachen oder die Verarbeitung einleiten.
ONLINE/REMOTE (Highest Level): In diesem Zustand kann der Host die Ausrüstung in vollem Umfang betreiben, der über die Kommunikationsschnittstelle verfügbar ist ("Lese-Schreib"-Operationen).
Processing (wird bearbeitet)
Das PROCESSING-Zustandsmodell hängt stark vom Ausrüstungsprozess, der Technologie und dem Stil ab. Es wird jedoch erwartet, dass diese Modelle gemeinsame Aspekte aufweisen.
Remote Command (Fernbefehl)
Der Host kann einen Befehl senden, um das Gerät anzuweisen, einen automatischen Vorgang durchzuführen. Bsp.: START, STOP, PAUSE usw. Dies ähnelt dem manuellen Betrieb, der vom Bediener auf der Konsole ausgeführt wird.
Variables (Variablen)
Der GEM-Standard definiert drei Arten von Variablen, auf die der Host zugreifen kann:
Status Variable: Dies ist eine im Gerät definierte globale "schreibgeschützte" Variable. Wann immer es eine Verarbeitung gibt, aktualisiert das Gerät die entsprechende Statusvariable, um die neuesten Daten widerzuspiegeln. Bsp.: Inkrementieren eines Zählers, aktueller/vorheriger Zustand usw.
Equipment Constant: Dies ist eine im Gerät definierte globale "Lese-Schreib"-Variable. Der Host kann die Gerätekonstantenvariable einstellen oder ändern, was sich auf die Einstellung auswirken kann, die wiederum das Verhalten des Geräts verändert.
Discrete Variable: Dies ist eine "lokale" Variable, die nur im Sammelereignis existiert.
Data Collection (Datensammlung)
SECS/GEM einige Möglichkeiten für den Host, Daten oder Informationen von der Ausrüstung zu sammeln:
Ein Satz von Statusvariablenwerten kann jederzeit mit dem Befehl S1F3 angefordert werden.
Ein Satz von Gerätekonstantenwerten kann jederzeit mit S2F13 angefordert werden
Der Host kann einen Bericht definieren, der Statusvariablen, Gerätekonstanten und Datenvariablen enthält, und ihn dann an ein Erfassungsereignis anhängen. Wenn das Gerät das Ereignis auslöst (mit dem Befehl S6F11), wird der Bericht mit den Werten dieser Variablen zusammen gesendet.
Der Host kann Ablaufverfolgungen definieren, die eine regelmäßige Abtastung von Statusvariablendaten durchführen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Alarmbenachrichtigung zu nutzen, um mehr Daten mit einem Sammelereignis zu sammeln. Standardmäßig muss jedes Mal, wenn ein Alarm auftritt oder gelöscht wird, ein Ereignis (Erfassungsereignis) an den Host gesendet werden.
Alarm Notification (Alarmbenachrichtigung)
Diese Funktion ermöglicht es dem Gerät, den Host bei jedem Auftreten oder Löschen eines Alarms/Fehlers am Gerät zu benachrichtigen. Alarm bezieht sich auf Vorkommnisse, die anormal und unerwünscht sind und Personen, Ausrüstung oder physisches Material, das verarbeitet wird, gefährden.
Nachfolgend sind einige von GEM definierte Merkmale des Alarmmanagements aufgeführt:
Jeder Alarm hat zwei zugeordnete Zustandsmodelle. ALARM SET (Eintreten) und ALARM CLEAR (Löschen)
Jedem AlarmSet und AlarmClear ist ein Sammelereignis zugeordnet. Damit soll dem potenziellen Bedarf des Hosts an umfangreicheren und flexibleren Datenberichten Rechnung getragen werden.
Der Host kann anfordern, welche Alarme aktiviert/deaktiviert werden sollen, und das Gerät benachrichtigt den Host nur über die aktivierten Alarme.
Documentation (Dokumentation)
Der SECS/GEM-Standard verlangt, dass jeder Gerätelieferant ein GEM-Schnittstellen-Referenzhandbuch bereitstellt. Es muss eine GEM-Konformitätserklärung, eine vollständige SECS-II-Meldungsdokumentation, ein Zustandsmodell, eine Liste von Statusvariablen, Gerätekonstanten, Datenvariablen, Alarmen, Erfassungsereignissen usw. enthalten, die von den Geräten definiert/unterstützt werden.
Und viele mehr...
Bitte beziehen Sie sich auf den vollständigen Standard für andere Funktionen wie: Spooling, Process Program, Terminal Services und Limit Monitoring.
SEMI E5 SECS-II Message
Wie im Einführungsabschnitt des Artikels beschrieben, stellt dieser Standard die APIs für die Schnittstelle zwischen Host und Gerät bereit. In diesem Standard wird jede Nachricht in Funktion dargestellt und in Stream (Kategorie) gruppiert.
Wie beim Webservice besteht jede SECS-II-Nachricht aus Header (der normalerweise den Methoden-/Funktionsnamen, Transaktionstyp=Anfrage/Antwort enthält) und Body (der den Namen und Typ des Parameters angibt). Bei einigen Funktionen kann der Body leer sein.
Unten wird die Konvention der SECS-II-Nachrichtenstruktur beschrieben.
Message Header
Where:
Stream ID = Nachrichtenstrom/Kategorie
Function ID = Funktionskennung der Nachricht. Jeder Stream hat mehrere Funktionen. Eine ungerade Funktions-ID bezeichnet die primäre Nachricht (Anfrage), während eine gerade Funktions-ID (SnFm+1) die sekundäre/Antwort-Nachricht bezeichnet.
Mnemonic = Short forms of the message
S,M = S=Single, M=Multi-block
H,E = H=Host, E=Equipment
Message Directions = Bezeichnet die gültige Nachrichtenrichtung. Einige Nachrichten sind nur für eine Richtung gültig (z. B.: H->E oder H<-E), bestimmte Nachrichten können jedoch bidirektional sein (H<->E). Bsp.: S1F13 Kommunikation aufbauen (H<->E).
Reply = Gibt an, ob auf die Nachricht eine Antwort erforderlich war oder nicht.
Description
Eine Beschreibung der von der Funktion generierten Aktion.
Structure
Der Nachrichtentext der Funktion. Detaillierte Struktur mit Listen und definierten Artikeln. Listen werden durch ein großes L gekennzeichnet, gefolgt von der Länge, getrennt durch ein Komma. Die einzelnen Elemente in der Liste sind in separaten Zeilen nummeriert.
Verschachtelte Listen werden eingerückt, um die Struktur hervorzuheben. Die genaue Form der Artikel wird im Definitionsabschnitt zu Beginn der Transaktion angegeben. Die Symbole „<“ und „>“ werden für den Positionskopf verwendet. Eine detaillierte Beschreibung jedes Datenelements sowie eine Liste der zulässigen Datenformate finden Sie im Data Item Dictionary
Exceptions
Sonderfälle in der Struktur, die eine andere Bedeutung haben.
Sn,Fm+1 Name der Funktion (gleiche Struktur wie oben (sekundär) außer nie mit Antwort).
SEMI E37 HSMS
HSMS ist die Transportschicht, die auf dem TCP/IP-Protokoll aufgebaut ist, und ist als Alternative zu SEMI E4 (SECS I) für Anwendungen gedacht, bei denen eine schnellere Kommunikation erforderlich ist oder wenn eine einfache Punkt-zu-Punkt-Topologie nicht ausreicht.
TCP/IP Settings
Da das HSMS-Protokoll von TCP/IP abgeleitet ist, sind die folgenden Einstellungen sowohl für Host (Client) als auch für Gerät (Server) erforderlich:
ConnectionMode: AKTIV/PASSIV-Modus. Der ACTIVE-Modus befindet sich normalerweise auf der Host-Seite, während der PASSIVE-Modus (Zuhören) auf der Geräteseite liegt. Es gibt jedoch keine Einschränkung, es umgekehrt zu verwenden.
Local IP Address and PortNumber: Erforderlich für jede Entität, die im PASSIV-Modus arbeitet. Bestimmt die Adresse, an der die lokale Entität auf eingehende Verbindungsanfragen wartet. Typischerweise wird das Gerät in diesem Modus betrieben.
Remote IP Address and PortNumber: Erforderlich für jede Entität, die im ACTIVE-Modus arbeitet. Bestimmt die Adresse der entfernten Entität, mit der die lokale Entität versuchen wird, eine Verbindung herzustellen. Typischerweise arbeitet der Host in diesem Modus.
HSMS Timeout Settings
Implementierungen von HSMS müssen die Installationszeiteinstellung der folgenden Parameter ermöglichen:
T3 Reply Timeout: Gibt die maximale Zeitdauer an, die eine Entität, die eine Antwortnachricht erwartet, auf diese Antwort wartet.
T5 Connection Separation Timeout: Gibt die Zeitspanne an, die zwischen aufeinanderfolgenden Verbindungsversuchen mit einer bestimmten Remote-Entität vergehen muss.
T6 Control Transaction Timeout: Gibt die Zeit an, die eine Steuertransaktion offen bleiben darf, bevor sie als Kommunikationsfehler betrachtet wird.
T7 Not Selected timeout: Gibt die Zeit an, die eine TCP/IP-Verbindung im Zustand NICHT AUSGEWÄHLT bleiben kann (d. h. keine HSMS-Aktivität), bevor sie als Kommunikationsfehler betrachtet wird.
T8 Network Inter-character Timeout: Maximale Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Bytes einer einzelnen HSMS-Nachricht.
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