本博客最初发布于cimetrix.com。
SECS/GEM标准简介
台湾印刷电路板协会（TPCA）在选定通用制造设备通信与控制模型（GEM）标准作为设备互联方案后，邀请Cimetrix公司于其技术会议上阐述GEM的核心特性与优势。 Cimetrix客户培训与支持总监Brian Rubow完成演讲后，协会邀请其撰写总结性文章，该文于2017年10月TPCA展会期间由协会正式发布。值此2018年即将启动的系列功能/优势专题博客之际，我们特此重新发布该文。
SECS/GEM指一套SEMI标准，用于规范制造设备与工厂主机计算机系统之间的通信。消息层标准SEMI E5 SECS-II定义了通用消息结构及包含众多标准化消息的库。 协议层标准SEMI E37高速消息服务（HSMS）定义了基于TCP/IP传输SECS-II消息的二进制结构。SEMI E30通用设备消息（GEM）则为SECS-II消息子集规定了最低要求、附加（可选）功能、用例及用户场景。
SECS/GEM标准在设备端实现，由工厂用于执行命令与控制功能。由于其作为行业标准，任何符合SECS/GEM规范的主机软件均可与任何符合SECS/GEM规范的设备进行通信。当设备端完全实现该标准时，工厂软件可通过SECS/GEM接口对设备进行全面控制与监控。这些标准为设备制造商和工厂双方带来诸多益处。
SECS/GEM降低设备集成成本
工厂通常由跨国企业拥有和运营，这些企业从多家设备制造商处采购设备。尽管每台设备的控制软件各不相同，工厂仍需将设备集成起来协同运行。虽然可以使用定制软件独立集成每台设备，但这种方式既不经济也不高效。
设备制造商的情况也类似，他们将产品销售给全球各地的工厂。每家工厂的数据采集和应用软件各不相同。设备制造商需要协助工厂集成所购设备。虽然可以为每家工厂开发定制集成方案，但这同样缺乏成本效益。每当工厂要求定制集成功能时，这些成本最终都会转嫁给工厂自身。
定制软件无论由设备制造商还是工厂开发，其创建和维护成本高昂，且质量往往低于预期。相比之下，SECS/GEM标准定义了如何在任何制造设备上创建标准化接口。设备制造商通过开发适用于所有客户的统一接口获益，工厂则通过为所有采购设备复用相同的集成软件获益。 工厂与设备制造商对软件及技术的复用，既能提升软件质量、降低成本，又能扩展功能范围。双方不仅可投入开发基础功能，更能实现原本难以负担的高级功能。若仅需支持SECS/GEM标准，设备制造商便可发布更多数据并支持更高级的控制功能。工厂则能利用这些附加数据提升产品质量与生产效率。
SECS/GEM适用于所有制造设备
由于SECS/GEM分为基本要求和附加功能两部分，因此可应用于任何制造设备，无论其规模和复杂程度如何。附加功能属于可选项，因为并非所有设备都需使用这些功能。例如，某些设备不具备配方功能，因此无需实施配方管理附加功能。
SECS/GEM技术还能很好地适应设备数据量的变化。例如，一台非常简单的设备可能发布10种不同的采集事件，而复杂设备可能发布5000种不同的采集事件；但两者均可采用相同的SECS/GEM技术。
通过SECS/GEM接口可支持无数应用
设备上发生的一切都能被追踪。任何远程控制功能和系统配置均可支持。设备发布的数据越多，工厂能实施的软件应用就越多。SECS/GEM接口使工厂能够实现统计过程控制、故障排除、预测性维护、前馈/反馈过程控制、设备利用率管理、物料追踪、配方验证等众多应用。 此类应用通常可减少设备对操作员界面的依赖，从而降低工厂所需操作人员数量。配方管理使工厂能最大限度减少废品率——例如通过SECS/GEM接口将黄金配方集中存储，同时确保物料采用正确配方进行加工。
SECS/GEM 非常高效地利用网络带宽
SECS/GEM具备多项天然高效特性。首先，每个SECS/GEM接口均充当消息代理。由于代理运行在设备端，未订阅的数据不会发布到网络上。主机软件若要接收警报、采集事件或跟踪数据消息，必须先进行订阅。 由于每类告警、采集事件和跟踪数据的订阅均独立管理，设备可通过单一SECS/GEM接口发布所有工厂应用所需的告警、采集事件及跟踪数据，避免冗余数据占用网络带宽。此外，主机订阅跟踪数据时可指定采集速率，这使得SECS/GEM相较于采用固定速率发布数据的协议更具效率与实用性。
此外，所有SECS/GEM消息始终采用高效的二进制格式传输。相较于采用ASCII格式的协议，这种方式能显著节省带宽。尽管使用二进制格式，SECS/GEM消息仍可轻松转换为标准化XML标记，并能与之互通。
SECS/GEM 获得业界大力支持
多年来，SECS/GEM一直是半导体行业工厂/设备通信与控制系统的核心支柱。 这意味着当今所有半导体制造完全依赖于SECS/GEM通信。自90年代末以来，300毫米半导体工厂就基于SECS/GEM通信实现了全自动化运行——台积电、三星、美光、英特尔、东芝等众多大型企业都在其所有工厂中全天候使用SECS/GEM。 平板显示、高亮度LED及光伏等行业也已正式采用SECS/GEM，因其认识到该协议特性可应用于任何制造设备，以支持关键任务型应用。
SECS/GEM是自描述的
尽管标准要求设备需随附GEM文档，但SECS/GEM支持多种方法，使主机软件能够自动适配设备的SECS/GEM接口。 主机软件可通过特定消息请求获取可用报警列表、状态变量、设备常量，以及在新版实现中可用的采集事件和数据变量列表。这些消息使SECS/GEM具备即插即用特性。此外，设备制造商可提供标准化XML文件，完整描述SECS/GEM接口及其功能特性。
摘要
SECS/GEM技术为工厂和设备制造商带来的诸多优势仅此而已。SECS/GEM作为一项成熟技术，现已广泛应用于实际生产中。