Einführung zur SECS/GEM

Der Standard SEMI E-30, auch GEM (Generic Model for Communications and Control of Manufacturing Equipment, ursprünglich Akronym für Generic Equipment Model) beschreibt, wie ein Halbleitergerät mit einem MES (Manufacturing Execution System), das in diesem Standard üblicherweise als Host bezeichnet wird, kommunizieren soll.

SECS-I, SECS-II und HSMS Kommunikationsprotokoll

GEM basiert auf anderen Low-Level-Standards wie SECS-II, das die ausgetauschten Nachrichten definiert, SECS-I, das die Kommunikation über RS-232 festlegt, oder HSMS für die Kommunikation über TCP/IP. Aus Bequemlichkeit wird dieses Standardpaket oft als SECS/GEM oder GEM/SECS bezeichnet.

SECS/GEM-Kommunikationsstapel mit SECS-I, SECS II, HSMS-SS und GEM

Standard-GEM-Anwendungsfälle

In einer typischen Anwendung von GEM meldet das Gerät dem Host seine Zustandsänderungen, wie beispielsweise das Eintreffen einer Kassette an einem Load Port oder den Start eines Prozesses. Diese Ereignisse werden als Collection Events bezeichnet. Sie werden meist von internen Variablen des Geräts begleitet: den Status Variable oder den Data Variable. Die Status Variable sind jederzeit gültig, während die Gültigkeit der Data Variable nur zum Zeitpunkt der Übermittlung der zugehörigen Collection Events gesichert ist.

Ereignisse können synchron oder asynchron sein. Synchrone Ereignisse sind mit der Entwicklung von Zustandsmaschinen verbunden, die den Zustand des Geräts aus Sicht des Hosts darstellen (zum Beispiel die Prozess-Zustandsmaschine). Asynchrone Ereignisse sind nicht an Zustandsmaschinen gebunden.

Das Gerät muss dem Host auch auftretende Alarme melden.

GEM Control mode

Diese beiden Basisfunktionen (Ereignis- und Alarmübermittlung) bilden den Online-/Local-Modus, bei dem das Gerät lokal vom Bediener über die Benutzeroberfläche der Equipment Controller Software gesteuert wird. In diesem Modus informiert das Gerät den Host über seine Zustandsänderungen, startet aber keine Fernsteuerung (keine remote control).

Im Online-/Remote-Modus empfängt das Gerät vom Host Befehle zum Starten eines Prozesses oder Jobs: die Remote Commands. In diesem Modus ist die lokale Benutzeroberfläche deaktiviert. Das Gerät sendet dem Host seine Zustandsänderungen weiterhin, die es ermöglichen, den Host mit dem Gerätezustand zu synchronisieren, um ein vollständiges Szenario auszuführen.

SECS GEM zusätzliche Dienstleistungen

GEM definiert außerdem zusätzliche Dienste, die beispielsweise das Herunterladen der Rezept- oder Prozessprogrammliste vom/zum Gerät ermöglichen oder die Übermittlung von Prozessvariablen an den Host gewährleisten (Trace Data Collection).

Es ist möglich, den Standard SEMI E30 GEM bei der Organisation SEMI zu erwerben.

Die SECS/GEM- und PV2- Kommunikationsbibliothek Agil’GEM von Agileo Automation implementiert den SEMI GEM-Standard und erleichtert seine Integration durch die Bereitstellung einer Reihe von High-Level-Diensten und durch die Übernahme von Standarddiensten, die von der Geräte-Steuerungssoftware nicht als Dynamic Event Report implementiert werden muss.

SECS/GEM-Konnektivität implementieren

Bei der Implementierung einer SECS/GEM-Konnektivität für eine Produktionsmaschine ist es notwendig, die spezifische Schnittstelle der betreffenden Maschine festzulegen. Dieses spezifische Modell basiert auf dem GEM-Standard. Es wird durch ein Schnittstellenspezifikationsdokument dargestellt, das die verschiedenen im GEM-Standard geforderten Abschnitte enthält. Es wird auch die Beschreibung der GEM-Elemente umfassen, die vom Gerätehersteller frei gewählt werden können, wie zum Beispiel der Ausrüstung, das Process State Model und die ausgetauschten Variablen. Letztere wurden kürzlich in einem SEDD (SEMI Equipment Data Dictionary) im XML-Format zusammengefasst, das insbesondere Folgendes beinhaltet :

Die Liste der Collection Events
Die Liste der Alarms
Die Liste der Status und Data Variables
Die Liste der Equipment Constants
Die Liste der Remote Commands

SECS/GEM-Software-SDK und SECS/GEM-Simulator

Nach der Implementierungsphase, die auf einer kommerziellen Bibliothek basieren kann - wie zum Beispiel der von uns angebotenen -, ist es notwendig, diese Schnittstelle mit Tools wie einem Host Simulator zu testen. Diese ermöglichen, anstatt des realen Hosts, SECS-II Nachrichten zu senden und zu empfangen, um den ordnungsgemäßen Ablauf der Software und der Maschine vor der Auslieferung in die Fabrik zu bestätigen.

Mit dem Tool Speech Scenario von Agileo Automation lassen sich diese Tests sowohl manuell als auch automatisiert durchführen, um Regressionen bei Software-Updates zu vermeiden.

Specific Equipment Models (SEM)

Das Konsortium SEMI hat für bestimmte Gerätefamilien spezifischere GEM-basierte Modelle definiert, die SEM (Specific Equipment Model). Dazu gehören insbesondere :

Diese Modelle definieren die Geräteschnittstelle nicht vollständig, ermöglichen jedoch einen engeren Rahmen zur Festlegung der Schnittstelle für Geräte der entsprechenden Familien (Stocker, Prober, usw.).

GEM und GEM300

Außerdem werden ergänzende Standards zur Steuerung der automatisierten Beladung der Maschinen verwendet. Diese Standards wurden zur Zeit der Einführung von 300-mm-Wafern entwickelt und heißen daher GEM300. Es wäre aber korrekter, sie als Automatisierungsstandards zu bezeichnen. Für weitere Details konsultieren Sie bitte unsere Einführung zu GEM300 und den SEMI-Automatisierungsstandards. Sie könnten auch an unserer Kommunikationsbibliothek Agil’GEM300 interessiert sein, die auf Agil’GEM basiert und alle erforderlichen SEMI-Standards für eine fortgeschrittene Automatisierung implementiert.

Brauchen Sie Hilfe, um anzufangen ?

Agileo Automation verfügt über ein Expertenteam mit durchschnittlich 15 Jahren Erfahrung in der SECS/GEM-Konnektivität, das Maschinen in den größten Fabriken weltweit in Betrieb genommen hat.

Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, damit wir Sie unterstützen können bei :

Der Spezifikation der SECS/GEM-Schnittstelle Ihrer Maschinen (gegebenenfalls in Zusammenarbeit mit den IT-Abteilungen Ihrer Kunden)
Die Implementierung dieser Schnittstelle und der Integration mit:
- Ihrer PC-Software durch die Einbindung unseres SECS/GEM-Driver als .NET-Bibliothek in C#, VB.NET, C++ oder Pascal Delphi
- Ihrer SPS über Modbus, OPC-DA oder OPC-UA unter Verwendung unserer GEM4PLC-Architektur
Der Validierung dieser Schnittstelle an Ihren Maschinen
Der Begleitung bei der Inbetriebnahme in den Halbleiter-Fabriken (Fabs)

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