SECS/GEM 简介

这种兴趣加上我对数学和科学学科的天赋，促使我开始学习计算机工程。 在完成学业并开始软件工程师的职业生涯后，我逐渐发现了自己在编程和软件开发方面的优势和热情，这促使我选择了技术领域作为我的职业发展方向。 作为 NexGen Wafer Systems 的一员，我有很多机会与组织内许多才华横溢的同事合作和学习，并进一步拓展了我在软件架构设计和工业自动化方面的专业知识。

我在半导体行业的 NexGen Wafer Systems 和以前的公司工作了 15 年以上，期间我有很多机会与 SECS/GEM 合作，并领导开发项目，努力使软件符合标准。 SECS/GEM 是半导体行业应用最广泛的标准，已被世界各地的半导体工厂和芯片制造商采用，以实现自动化。 为此，我想简单介绍一下 SECS/GEM 和 GEM300（SECS/GEM 的最新扩展），然后简要概述一下这些标准，但不会向不熟悉的人介绍太多技术细节。

简而言之，SECS/GEM 是一套通信接口协议标准，用于半导体工厂主机与半导体设备之间的通信，以达到监测和控制的目的，使半导体工厂能够实现生产设备的自动化操作。

这套标准由国际半导体设备与材料协会（SEMI）负责维护和发布，该协会是一个管理半导体制造标准的非营利性国际组织。 制造厂主机是制造厂部署的软件系统，用于与设备通信，以控制和监控设备的运行。 SECS 是 Semiconductor Equipment Communication Standard（半导体设备通信标准）的缩写，而 GEM 则是 Generic Equipment Model（通用设备模型）的缩写。 SEMI 在其网站上对这些标准进行了详细记录和发布。

在一条半导体生产线上，有许多不同型号或制造商生产的功能各异的设备。 如果没有通信标准，那么 Fab 主机系统要通过不同的定制通信接口与不同的设备进行通信，以控制和监控设备，就会变得非常复杂，因为每个不同的设备都需要单独定义和管理通信接口。 因此，在工厂自动化生态系统中部署和集成不同的设备将耗费大量的时间和成本。 如果工厂主机和工厂中的所有不同设备都遵守相同的标准通信协议，就可以避免这种情况。

通过标准化或提供一种所有半导体设备都应共享或应用的通用语言，SECS/GEM 简化了工厂主机与工厂内各种设备之间的通信要求，并为以下重要功能和特性提供了通信框架：

• 事件通知（用于实时通知设备事件/活动以及设备的相关报告）
• 警报通知（用于实时通知设备发出的警报）
• 数据变量收集（用于主机查询或收集设备的实时数据）
• 配方管理（供工厂主机选择、删除、下载、上传配方到设备或从设备上传配方）
• 远程控制（用于工厂主机启动、停止、终止、执行设备操作的自定义命令、向设备装载或从设备卸载物料）
• 调整设置（供制造商主机更改设备配置参数设置）
• 操作员界面（用于与操作员交换信息）

由于 SECS/GEM 是一种通信协议，因此标准的实施与所使用的平台、技术和编程语言无关。 这就为集成电路制造商和设备制造商提供了灵活性和互操作性，他们可以使用自己选择的平台和技术，在其工厂主机或设备软件中采用该标准，而不必担心与对方的通信不兼容。

SECS/GEM 还在不断改进，因为与 SEMI 组织一起不断发展壮大的社区正在不断审查和改进标准，以满足半导体行业的改进和新要求。

SECS/GEM 包括以下由 SEMI 逐步开发和发布的一系列标准，用于定义信息、状态机和方案，使工厂软件能够控制和监控制造设备：

• SECS-I（SECS 第 1 部分，也称为 SEMI E4 标准）
• HSMS（高速 SECS 信息服务，也称为 SEMI E37 标准）
• SECS-II（SECS 第 2 部分，也称为 SEMI E5 标准）
• GEM（通用设备模型，也称为 SEMI E30 标准）

在纳入 GEM 标准后，为便于参考，SECS/GEM 成为了指代这套标准的常用总称。 为符合 SECS/GEM，工厂主机或设备应符合所有 SECS-I、SECS-II、HSMS 和 GEM（SEMI E4、E37、E5、E30）标准。

SECS 最早出现是在 20 世纪 80 年代，SEMI 首次发布了用于 RS-232 串行端口通信的 SECS-I 标准。 多年后，HSMS 标准制定出来，允许使用 TCP/IP 在以太网上进行通信。 有了 HSMS，SECS-I 或串行通信已很少使用，因为使用 TCP/IP 的网络通信速度更快，而且更容易设置。 基本上，SECS-I 和 HSHM 标准都属于协议层，只是定义了设备与主机之间如何通过 RS-232 或 TCP/IP 传输信息。 随后，SEMI 发布了 SECS-II 标准，为通信采用的信息提供了详细的定义和格式。 后来，GEM 以 SECS-II 作为信息层，在 SECS-II 的基础上，使用 SECS-II 信息层标准中定义的信息类型子集，为设备行为和通信定义了通用通信模型。 之后，GEM 标准被正式指定为 SEMI E30，但仍被广泛称为 GEM，并与 SECS/GEM 互换使用，以指代这套标准。

在推出 300 毫米晶圆之前，最初的 SECS/GEM 标准足以满足集成电路制造商的晶圆厂生产线要求。 随着 300 毫米晶圆的发展，集成电路制造商的要求开始迅速变化，需要更多的能力来满足自动化要求，并最大限度地提高大型 300 毫米晶圆的产量：

• 工厂主机处理和验证交付设备的材料。
• 工厂主机完善设备的过程控制。
• Fab 主机用于管理要在设备上执行的流程作业。
• Fab 主机可跟踪设备上所有材料的移动和状态。
• 用于跟踪设备性能的 Fab 主机。

为了将这些功能标准化，使工厂能够以一致的方式实施自动化，SEMI 在 GEM（SEMI E30）标准的基础上制定了 GEM300 标准，从而进一步推进了 SECS/GEM 标准。 GEM300 包括以下标准：

• 对象服务规范：对象服务规范：概念、行为和服务（也称为 SEMI E39 标准）
• 加工管理规范（也称为 SEMI E40 标准）
• 载体管理规范（CMS，也称为 SEMI E87 标准）
• 基片跟踪规范（也称为 SEMI E90 标准）
• 控制作业管理规范（也称为 SEMI E94 标准）
• 设备性能跟踪规范（EPT，也称为 SEMI E116 标准）
• 时间同步规范和 TS-Clock 对象定义（也称为 SEMI E148 标准）
• 模块过程跟踪规范（MPT，也称为 SEMI E157 标准）

如今，越来越多的集成电路制造商采用了 GEM300 标准，并要求设备至少符合 SEMI E39、E40、E87、E90 和 E94 标准，以便与其工厂自动化生态系统集成，包括生产 150 毫米或 200 毫米等较小晶圆尺寸的设备。

在 NexGen Wafer Systems，我们坚信 SECS/GEM 和 GEM300 仍然是任何智能制造生态系统的黄金标准。 通过设计符合标准的设备，我们的设备可以快速、可靠、经济地大规模部署和集成。

我很荣幸能成为在 SECS/GEM 和 GEM300 方面拥有丰富经验的专家团队的一员，推动我们的设备符合标准，并为不同国家的众多全球集成电路制造商提供专业知识，帮助他们高效地部署和整合我们的设备与晶圆厂自动化生态系统。

随着 SECS/GEM 和 GEM300 在半导体行业的不断发展，我们不断努力确保我们的半导体设备系列符合最新的 SECS/GEM 和 GEM300 标准，为客户提供最佳的工厂自动化解决方案。