本博客最初发布于cimetrix.com。
在半导体行业中，制造工艺是一个复杂的过程，需要经过多个步骤才能获得预期结果。每个工艺步骤都使用不同类型的设备。半导体行业设备采用一种名为SECS/GEM（SEMI设备通信标准和通用设备模型）的特定通信协议。
制造工厂的高级架构
- MES（制造执行系统）是生产流程的核心环节。它连接多台设备，同时监控物料在单台设备及整个工厂的流转进度，实现ERP系统（企业资源计划）与各台机器的无缝集成。
- MES数据库：这是一个MES数据库系统，将存储包括配方信息在内的MES相关信息。
- 故障检测与分类（FDC）用于持续监测来自设备的传感器数据，分析并检测故障以防止其再次发生。
- APC：先进过程控制采用R2R（运行到运行）方法，该方法结合工艺模型，根据设备对物料的输入和输出数据调整工艺参数。
- 主机：这是通过SECS/GEM协议与设备连接的应用程序。该程序指导设备处理材料并获取相关信息。
- 设备：这是一种工具，它根据主机的指令对输入的材料进行加工处理。
- DB：这是一个设备数据库，能够以原始数据形式存储材料加工信息（例如计量工具数据）。
我们将重点介绍的SECS/GEM标准包括E4、E37、E5和E30。
通信层
GEM通信模型有两种不同的类型。
- SEMI E4标准即SECS-I，是一种采用RS-232的串行通信模型。
- SEMI E37标准采用TCP/IP协议的HSMS通信模型。（E37标准的一个子集称为E37.1 HSMS-SS）。
消息结构层
消息结构层也称为SEMI E5标准。典型的SECS/GEM消息包含头部和主体。头部包含流和功能，主体包含一个或多个数据项的列表。每个数据项可能包含另一个数据项列表。请参见下例。
GEM层
信息可分为两类：主要信息与次要信息。
主消息通常是由一方（主机/设备）发起的请求消息。从属消息则是另一方（主机/设备）确认的响应消息。
一些常见的GEM消息包括：
- 收集事件——当设备使用S6F11处理基材时触发这些消息。
- 警报——当使用S5F1的设备发生任何问题时，将触发这些消息。
- 远程命令——这些消息由主机发送，用于通过S2F41控制设备。
- 配方管理——这些消息用于管理配方，可由任一方发送。示例：S7F3是配方下载命令。
下面将说明主机与基于GEM的设备之间的典型流程。
结论
本文概述了工厂主机如何通过SECS/GEM协议与设备进行通信。在PDF Solutions旗下的Cimetrix连接性部门，我们为工厂主机提供的产品可轻松集成至任何现有系统，且仅需最少的配置设置。