這篇部落格文章最初發表於 cimetrix.com
在半導體產業中，製造製程是一項複雜的流程，需經過多個步驟才能達到預期結果。每個製程步驟都會使用不同類型的設備。半導體產業的設備採用一種稱為 SECS/GEM（SEMI 設備通訊標準與通用設備模型）的特定通訊協定。
製造工廠的高階架構
- MES：製造執行系統是生產流程的核心部分。它與多台設備相連，並同時監控各台設備及整個工廠內物料的進度。該系統整合了 ERP 系統（企業資源規劃）與各台機器。
- MES 資料庫：這是一個 MES 資料庫系統，用於儲存與 MES 相關的資訊，包括製程配方資訊。
- FDC：故障檢測與分類（Fault Detection and Classification）用於持續監控來自設備的感測器數據，並分析與檢測故障，以防止故障再次發生。
- APC（先進製程控制）採用 R2R（Run to Run）方法，該方法會結合製程模型，根據某種物料設備的輸入與輸出數據來調整製程參數。
- 主持人：這是一款透過 SECS/GEM 與設備連線的應用程式。此應用程式會指示設備處理樣本，並擷取相關資訊。
- 設備：這是一種根據主機下達的指令，對進料進行處理的工具。
- DB：這是一個設備資料庫，可將材料加工資訊以原始資料形式儲存其中。（例如：量測工具資料）。
我們將重點介紹的 SECS/GEM 標準包括 E4、E37、E5 及 E30。
通訊層
GEM 通訊模型共有兩種不同的類型。
- SEMI E4 標準，即 SECS-I，是一種採用 RS-232 的串列通訊模型。
- SEMI E37 標準，這是一種採用 TCP/IP 的 HSMS 通訊模型。（E37 標準有一個子集，稱為 E37.1 HSMS-SS。）
訊息結構層
訊息結構層亦稱為 SEMI E5 標準。典型的 SECS/GEM 訊息包含一個標頭和一個主體。標頭包含「流」和「功能」，而主體則包含一個或多個資料項目的清單。每個資料項目可能包含另一個資料項目的清單。請參閱以下範例。
GEM 層
訊息可分為兩種類型：主要訊息與次要訊息。
主要訊息通常是由一方（主機／設備）發起的請求訊息。次要訊息則是另一方（主機／設備）對該請求所作出的回應。
一些常見的 GEM 訊息包括：
- 收集事件——當設備使用 S6F11 處理基板時，會觸發這些訊息。
- 警報 – 當使用 S5F1 的設備發生任何問題時，系統會觸發這些訊息。
- 遠端指令 – 這些訊息是由主機透過 S2F41 傳送，用以控制設備。
- 配方管理——這些訊息用於管理配方，可由任一方發送。舉例來說：S7F3 即是配方下載指令。
以下將說明主機與基於 GEM 的設備之間典型的流程。
結論
這篇部落格文章概述了工廠主機如何透過 SECS/GEM 協定與設備進行通訊。在 PDF Solutions 的 Cimetrix 連線事業群中，我們提供專為工廠主機設計的產品，只需極少的設定，即可輕鬆與任何現有系統整合。