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SECS/GEMの概要
GEM規格は、製造設備上で動作するソフトウェアインターフェースを定義する。工場ではGEMインターフェースを用いて設備を遠隔監視・制御する。GEMインターフェースは、工場ホストソフトウェア（ホスト）と製造設備ソフトウェア間の仲介役として機能する。GEM規格はオープン規格であるため、誰でもGEM対応のホストソフトウェアや設備ソフトウェアを開発できる。
GEM規格は、米国カリフォルニア州ミルピタスに本部を置く国際標準化団体SEMIによって発行・維持されています。SEMIは、GEM規格を識別するために標準指定番号「E30」を使用し、発行月と年を4桁の数字として付加することで特定のバージョンを指定します。例えば、E30-0418は2018年4月に発行されたGEM規格のバージョンを識別します。
GEM/SECS-II規格はプロトコルに依存しません。現在、SEMIによって定義されているプロトコルは2つあります：シリアル通信用のSECS-I（E4）とネットワーク通信用のHSMS（E37）です。SECSは「SEMI Equipment Communications Standard（SEMI装置通信規格）」を、HSMSは「High-Speed SECS Message Services（高速SECSメッセージサービス）」を表します。
当然ながら、今日のほとんどのシステムはHSMSを使用している。HSMSは物理層を規定しない。TCP/IPがサポートするあらゆる物理層が使用可能だが、通常はRJ45ポートを備えたイーサネットネットワークインターフェースコントローラ（NIC）が用いられる。SECS-I標準を使用する場合、メッセージサイズは7,995,148バイト（約8MB）に制限される。
GEM規格はSEMI規格SECS-II（E5）を基盤として構築されています。SECS-II規格は、あらゆるデータ構造を伝送するための汎用メッセージ層を定義し、それぞれ固有のID、目的、フォーマットを持つ一連の標準メッセージを規定しています。
歴史と採用
GEMは半導体業界によって開発され、製造業者らが世界中の数十億ドル規模の施設において複数の機械を接続・管理できるようにするものである。
GEMは成熟した技術であり、現在必要とされる機能と将来予想される機能のすべてをサポートするため、世界中の工場で採用されています。GEMは、サプライヤーに依存せず、同一の技術とソフトウェアを用いて複数の設備やプロセス種別を統合することを可能にします。
GEM規格は、半導体フロントエンド、半導体バックエンド、太陽光発電、電子機器組立、表面実装技術（SMT）、高輝度LED、フラットパネルディスプレイ（FPD）、プリント基板（PCB）、小型部品組立など、世界中の数多くの製造業で採用されています。GEM規格の適応性により、ほぼあらゆる製造業への適用が可能です。
インテル、IBM、TSMC、UMC、サムスン、グローバルファウンドリーズ、クアルコム、マイクロンなど、すべての半導体製造企業は現在、長年にわたり全ての製造装置でGEM規格を採用している。これには300mm、200mm、150mmのウェーハ生産が含まれる。
GEMは初期段階で十分な成功を収めたため、SEMIはGEM技術を基盤とした複数の追加工場自動化規格を開発し、現在も使用している。これらの追加規格はGEM 300規格と呼ばれ、300mmウェーハ製造に特化した工場で広く採用されていることに由来する名称である。
2008年、太陽光発電（太陽電池）業界はSEMI規格PV2（太陽光発電設備通信インターフェースガイド）においてGEMを正式に採用し、GEM規格の実装を直接参照・要求した。2013年には高輝度LED業界が同様のSEMI規格HB4（高輝度LED製造設備通信インターフェース仕様）を策定した。 近年では、プリント基板協会も投票案6263（プリント基板製造装置通信インターフェース仕様）で同様の道筋をたどっている。これら3つの規格はいずれも、SEMI規格の実装を定義し、GEMのプラグアンドプレイ性を高めるとともに、装置側とホスト側の双方におけるGEM開発を容易にするため、GEM機能の一部のみを義務付けている。
GEM実装を強化するため、これまでに複数の追加SEMI規格が策定されており、あらゆる業界および装置に適用可能です。E116「装置性能追跡仕様」は、装置の利用率および装置内の主要コンポーネントを測定する方法を定義します。E157「モジュールプロセス追跡仕様」は、装置が処理中のレシピステップの進捗を報告することを可能にします。 E172「SECS装置データ辞書仕様」は、GEMインターフェースを実装する機能を文書化するためのXMLスキーマを定義する。E173「XML SECS-IIメッセージ表記仕様」は、メッセージの記録と文書化のためのXMLスキーマを定義する。
柔軟性と拡張性
GEMの要件は、基本要件と追加機能の2つのグループに分類される。GEMを実装する機器は、すべて基本要件をサポートすることが求められる。追加機能はオプションであるため、該当する場合にのみ実装される。これによりGEM規格は本質的に柔軟性を持ち、単純なデバイスから複雑な機器までGEMを実装可能となる。
GEMはあらゆるシステムの複雑さに容易かつ本質的に拡張します。単純なデバイスはその目的を果たす最小限の機能のみを実装すれば十分です。一方、複雑な機器は完全な機能を備えたGEMインターフェースを実装することで、工場がその複雑な機能を完全に監視・制御できるようにします。GEMはまた、複数のホストアプリケーションが1台の機器に接続することを可能にします。
GEM規格の要件は、ホストではなく機器にのみ適用される。これは、機器の動作は予測可能である一方、ホストは創造的かつ選択的に、機器のGEMインターフェースから任意の機能を選択して目標を達成できることを意味する。
当社の7項目チェックリスト
元の記事で紹介した接続性のためのシンプルな7点チェックリストを思い出してください：
- イベント通知 –活動とイベントのリアルタイム通知
- アラーム通知 –アラームおよび障害のリアルタイム通知
- データ変数収集 – リアルタイムデータ、パラメータ、変数及び設定
- レシピ管理 – プロセスプログラムのダウンロード、アップロード、変更
- リモコン – 起動、停止、サイクル停止、カスタムコマンド
- 設定を調整する –機器の設定とパラメータを変更する
- オペレーターインターフェース –オペレーターとの間でメッセージを送受信する
端的に言えば、GEMはこれらの各分野で成功を収めている。
結論
あらゆるスマート製造エコシステムに適用可能な、実績ある標準規格をお探しなら、GEMに勝るものはありません。半導体産業は世界で最も要求が厳しく高コストな産業の一つであり、同業界は多大な費用と年月をかけて他業界のためにこの規格を確立しました。プリント基板製造などの業界が独自規格を開発せずこの標準を採用する理由は明白です。迅速かつ信頼性高く、経済的かつ大規模に適用可能な規格が必要だからです。
駄洒落をお許しください。GEMは規格のゴールドスタンダードであると確信しております。半導体業界では数十年にわたり、また最近ではPCB・SMT施設においても、GEMを成功裏に活用してまいりました。OEM顧客からの要請に応じ、サプライチェーンにおける管理とトレーサビリティの強化を推進するため、GEMを導入した事例もございます。
このブログは最初にEMSNow.comに掲載されました。