SECS/GEMの紹介

この興味は、数学と科学科目への適性とともに、私をコンピュータ工学の研究へと導いてくれました。学業を終え、ソフトウェア・エンジニアとしてのキャリアをスタートさせた後、プログラミングとソフトウェア開発における自分の強みと情熱を徐々に発見し、技術的な領域をキャリアパスの焦点として選択するようになりました。NexGen Wafer Systemsの一員となったことで、組織内の多くの優秀な同僚と協力し、学び、ソフトウェア・アーキテクチャ設計と産業オートメーションに関する専門知識をさらに広げる機会をたくさん得ることができました。

ネクスジェン・ウエハー・システムズとその前の組織で、半導体業界で15年以上働いた経験の中で、私はSECS/GEMを扱う多くの機会に恵まれ、ソフトウェアが標準に準拠するための開発プロジェクトや取り組みをリードしてきました。SECS/GEMは、自動化を実現するために世界中の半導体工場やチップメーカーで採用されており、半導体業界で最も広く使われている標準規格です。そのため、SECS/GEMと、SECS/GEMの最新拡張版であるGEM300について簡単に紹介し、その後、初心者のために技術的な詳細にはあまり触れずに、規格の概要を簡単に説明したいと思います。

一言で言えば、SECS/GEMは、半導体工場のホストと半導体装置間の通信を監視・制御するための通信インターフェイスプロトコル標準のセットであり、半導体工場が製造のための装置操作を自動化することを可能にする。

この一連の規格は、半導体製造の規格を管理する非営利の国際組織であるSEMI（Semiconductor Equipment and Materials International）によって維持・発行されている。ファブ(製造工場)ホストは、装置の動作を制御・監視するために装置と通信するファブによって展開されるソフトウェアシステムである。SECSはSemiconductor Equipment Communication Standardの頭文字、GEMはGeneric Equipment Modelの頭文字である。この規格は精巧に文書化されており、SEMIがウェブサイトで公表している。

半導体製造ラインでは、様々な機能を持つ様々な機種やメーカーの装置が生産に使用されています。通信標準がない場合、ファブホストシステムが異なる機器と通信し、異なる機器ごとに個別に定義・管理する必要がある異なるカスタム通信インターフェースを介して機器を制御・監視することは、非常に複雑になります。その結果、ファブ・オートメーション・エコシステムに異なる装置を導入し統合する際に、膨大な時間とコストが発生します。これは、ファブホストとファブ内のすべての異なる装置が、通信のための同じ標準プロトコルに準拠している場合に回避できます。

SECS/GEMは、すべての半導体装置で共有または適用されるべき共通言語を標準化または提供することにより、ファブホストとファブ内の様々な装置との間の通信要件を簡素化し、また以下の重要な機能や特徴のための通信フレームワークを提供します：

• イベント通知（機器のイベント/アクティビティおよび機器からの関連レポートのリアルタイム通知用）
• アラーム通知（機器からのアラームをリアルタイムで通知）
• データ変数収集（ファブホストが機器からリアルタイムデータを照会または収集する場合）
• レシピ管理 (ファブホストがレシピの選択、削除、ダウンロード、機器へのアップロードを行う)
• リモートコントロール（ファブホストによる装置操作の開始、停止、中止、カスタムコマンドの実行、装置への材料のロードおよび装置からの材料のロード/アンロード）
• 設定の調整（ファブホストが機器構成パラメータの設定を変更する場合）
• オペレーター・インターフェース（オペレーターとのメッセージ交換用）

SECS/GEMは通信プロトコルであるため、規格の実装はプラットフォームや技術、使用するプログラミング言語に依存しません。このため、ICメーカーや装置メーカーは、相手との通信の非互換性を心配することなく、好きなプラットフォームや技術を使用して、ファブのホストや装置のソフトウェアにこの規格を採用する柔軟性と相互運用性を得ることができます。

SECS/GEMはまた、半導体産業における改善や新たな要求事項のために規格を継続的に見直し、強化しているSEMI組織とのコミュニティが成長しているため、常に良い方向に進化しています。

SECS/GEMは、工場用ソフトウェアが製造装置を制御・監視できるようにするためのメッセージ、ステートマシン、シナリオを定義するために、SEMIが時間をかけて開発・発行した以下の標準規格群で構成されています：

• SECS-I（SECSパート1、SEMI E4規格とも呼ばれる）
• HSMS（高速SECSメッセージサービス、SEMI E37規格とも呼ばれる）
• SECS-II（SECSパート2、SEMI E5規格とも呼ばれる）
• GEM（汎用装置モデル、SEMI E30規格とも呼ばれる）

GEM 規格が含まれた後、SECS/GEM は参照を容易にするために一連の規格を指す一般的な包括的用語となった。SECS/GEMに準拠するためには、ファブホストまたは装置は、SECS-I、SECS-II、HSMS、GEM（SEMI E4、E37、E5、E30）のすべての規格に準拠している必要があります。

SECSは、SEMIが1980年代にRS-232シリアルポート通信用のSECS-I規格を発表したことから始まりました。数年後、TCP/IPを使用したイーサネット通信を可能にするHSMS規格が開発されました。HSMSでは、TCP/IPを使ったネットワーク通信の方が高速でセットアップも簡単なため、SECS-Iやシリアル通信はほとんど使われなくなりました。基本的にSECS-IとHSHMの両標準は、機器とファブホスト間のRS-232またはTCP/IP上でのメッセージ配信方法を定義するプロトコル層です。その後SEMIは、通信に採用されるメッセージの詳細な定義とフォーマットを提供するSECS-II規格を発表しました。SECS-IIをメッセージ層として、GEMは後にSECS-IIの上に構築され、SECS-IIメッセージ層標準に定義されたメッセージタイプのサブセットを使用して、装置の動作と通信のための一般的な通信モデルを定義しました。その後、GEM規格はSEMI E30として正式に指定されましたが、現在でも広くGEMと呼ばれ、一連の規格を指すためにSECS/GEMと互換的に使用されています。

300mmウェーハが導入される以前は、ICメーカーのウェーハファブ生産ラインの要件は、初期のSECS/GEM規格で十分でした。300mmウェハの開発とともに、ICメーカーの要件は急速に進化し始め、自動化要件を満たし、より大きな300mmウェハの生産を最大化するために、以下のような追加機能が必要とされるようになりました：

• 設備に搬入された材料を取り扱い、検証するファブホスト。
• ファブホストによる機器のプロセス制御の改善。
• 装置で実行されるプロセスジョブを管理するファブホスト。
• ファブホストで機器上のすべての材料の移動と状態を追跡。
• 機器の性能を追跡するファブホスト。

これらの機能を標準化し、ファブが一貫した方法で自動化を実施できるようにするため、SEMIはGEM（SEMI E30）規格をベースに構築されたGEM300規格を開発することで、SECS/GEM規格をさらに進化させました。GEM300は、以下の標準規格で構成されています：

• オブジェクトサービスの仕様：概念、動作、サービス（SEMI E39標準とも呼ばれる）
• 加工管理仕様（SEMI E40規格とも呼ばれる）
• キャリア管理仕様（CMS、SEMI E87規格とも呼ばれる）
• 基板トラッキング仕様（SEMI E90規格とも呼ばれる）
• コントロールジョブ管理仕様（SEMI E94規格とも呼ばれる）
• 装置性能追跡（EPT）仕様、SEMI E116規格とも呼ばれる
• 時刻同期と TS-Clock オブジェクトの定義に関する仕様（SEMI E148 規格とも呼ばれる）
• モジュール・プロセス・トラッキング（MPT）仕様、SEMI E157規格とも呼ばれる

今日、ますます多くのICメーカーがGEM300規格を採用し、150mmや200mmといったより小さなウェーハサイズの製造も含め、ファブの自動化エコシステムと統合するために、少なくともSEMI E39、E40、E87、E90、E94規格を満たす装置を要求している。

ネクスジェン・ウェーハ・システムズでは、SECS/GEMとGEM300がスマート製造エコシステムのゴールドスタンダードであると確信しています。これらの規格に準拠するように装置を設計することで、当社の装置は迅速、確実、経済的かつ大規模に展開・統合することができます。

私は、SECS/GEMとGEM300の分野で豊富な経験を持つ専門家チームの一員であり、当社の装置が規格に準拠するよう推進するとともに、さまざまな国の多くのグローバルICメーカーに当社の装置を効率的に導入し、ファブのオートメーション・エコシステムと統合するための専門知識を提供できることを誇りに思っています。

SECS/GEMとGEM300は、半導体産業において常に進化しているため、私たちは、お客様に最高のファブオートメーションソリューションを提供し、可能にするために、私たちの半導体装置のラインが最新のSECS/GEMとGEM300規格に準拠していることを確認するために継続的に努力しています。