このガイドは、SECS/GEM の概要と基本的な紹介、および半導体業界でのその使用法を初心者に提供することを目的としています。また、標準の代替または完全な参照としての役割を果たすことは意図されていません。規格の完全なリファレンスについては、SEMI を参照してください。
SECS/GEM の詳細と、当社の製品が開発にどのように役立つかについて知りたい場合は、営業担当者にお問い合わせください: sales@insphere.com.sg
SECS/GEMとは？
SECS (SEMI Equipment Communication Standards) および GEM (Generic Model For Communications and Control Of Manufacturing Equipment) 規格は、半導体製造業者の国際組織である SEMI.org によって公開および維持されており、半導体製造の規格を管理する組織体です。
これは、(当初は) 半導体/電子産業のオートメーションで使用される主要な通信プロトコルですが、今日では太陽光発電や SMT 産業でも広く採用されています。
機器とホスト システム間の通信インターフェイスを提供します。
PLC などの他の通信プロトコルとは異なり、さまざまなベンダーの機器が標準の一貫したプロトコルを使用してさまざまなタイプのホスト システムと通信できるようにします。
SECS/GEM 規格を理解するには、SEMI から次の 3 つの基本規格を購入する必要があります。
SEMI E30 GEM Standard - これは、機器の動作 (ビジネス ルール)、ステート マシン、およびどの SECS-II メッセージを使用する必要があるか、どのような状況で、どのようなアクティビティが必要かなどのいくつかのルールを定義する「頭脳」です。また、ステータス データ コレクション、トレース データ コレクション、アラーム管理、スプーリング、リモート コマンドなどの機能も定義します。
SEMI E5 SECS-II - 機器とホストの間で交換されるメッセージ (API) の解釈の詳細を定義します。また、メッセージの入出力データ構造、データ項目の形式、確認コードなども定義します。
SEMI E37 HSMS - 高速 SECS メッセージ サービス。これは、TCP/IP プロトコルに基づくトランスポート層であり、シリアル通信に基づく以前の SEMI E4 SECS-I 規格の後継です。これは、SECS-II メッセージが HSMS メッセージ形式にエンコードされる層でもあります。
以下の図を詳しく見てみましょう。ここでは、GEM から SECS-II に流れ、HSMS 層に至るまでのコマンドの高レベルの図解が示されています。
SEMI E30 GEM スタンダード
GEM 規格は、半導体デバイス メーカーの製造自動化プログラムをサポートする機能と柔軟性を提供する、機器の動作と通信機能の共通セットを定義します。機器の供給者は、追加機能が GEM で定義された動作または機能のいずれとも競合しない限り、GEM に含まれていない追加の SECS-II 機能を提供することができます。このような追加には、SECS-II メッセージ、収集イベント、アラーム、リモート コマンド コード、処理状態、変数データ項目 (データ値、ステータス値、または機器定数)、またはクラスに固有のその他の機能 (エッチャー、ステッパーなど) が含まれる場合があります。 .) または機器の特定のインスタンス。
Communication (コミュニケーション)
COMMUNICATION 状態モデルは、ホストとの通信リンクの有無に関する機器の動作を定義します。また、通信が切断された場合に、S1F13/S1F14 との通信を確立または再確立する方法も定義します。
Control (コントロール)
CONTROL 状態モデルは、ホストと機器間の協調のレベルを定義します。 CONTROL モデルは、ホストが機器を制御する能力を決定するホスト制御の 3 つの基本レベルをホストに提供します。
OFFLINE (最低レベル): 装置の操作は、オペレータ コンソールでオペレータが手動で行います。機器は、S1F13 または S1F17 以外のホストからのプライマリ メッセージに SxF0 で応答します。
ONLINE/LOCAL (中間レベル): この状態では、ホストはデータ収集などの「読み取り専用」操作のみを実行できます。ホストは、プロセスに影響を与える機器定数、物理的な移動を引き起こすリモート コマンド、または処理を開始するリモート コマンドを変更することを禁止するものとします。
ONLINE/REMOTE (最高レベル): この状態では、ホストは通信インターフェースを介して利用可能な最大限の範囲で機器を操作できます (「読み取り/書き込み」操作)。
Processing (処理)
PROCESSING ステート モデルは、機器のプロセス、テクノロジー、およびスタイルに大きく依存します。ただし、これらのモデルには共通の側面があると予想されます。
Remote Command (リモートコマンド)
ホストはコマンドを送信して、機器に自動操作を実行するよう指示できます。例: START、STOP、PAUSE など。これは、コンソールでオペレーターが手動で行う操作に似ています。
Variables (変数)
GEM 標準では、ホストからアクセスできる 3 つのタイプの変数が定義されています。
Status Variable: これは、機器で定義された「読み取り専用」のグローバル変数です。処理が行われるたびに、機器はそれぞれのステータス変数を更新して最新のデータを反映します。例: カウンターの増分、現在/前の状態など。
Equipment Constant: これは、機器で定義された「読み取り/書き込み」グローバル変数です。ホストは、機器定数変数を設定または変更できます。これは、機器の動作を変更する設定に影響を与える可能性があります。
Discrete Variable: これは、コレクション イベントにのみ存在する「ローカル」変数です。
Data Collection (データ収集)
SECS/GEM は、ホストが機器からデータまたは情報を収集するためのいくつかの方法を提供します。
ステータス変数値のセットは、S1F3 コマンドを使用していつでも要求できます。
S2F13 を使用して、いつでも機器定数値のセットを要求できます。
ホストは、ステータス変数、機器定数、およびデータ変数を含むレポートを定義し、それを収集イベントに添付できます。機器が (S6F11 コマンドを使用して) イベントを発生させると、それらの変数の値を含むレポートが一緒に送信されます。
ホストは、ステータス変数データのサンプリングを定期的に行うトレースを定義できます。
もう 1 つの方法は、アラーム通知を活用して、収集イベントでより多くのデータを収集することです。標準では、アラームの発生または解除のたびに、イベント (収集イベント) を Host に送信する必要があります。
Alarm Notification (アラーム通知)
この機能により、機器でアラーム/エラーが発生またはクリアされるたびに、機器はホストに通知できます。アラームとは、異常で望ましくなく、人、機器、または処理中の物理的材料を危険にさらすような発生を指します。
以下は、GEM によって定義されたアラーム管理の特性の一部です。
各アラームには、関連付けられた 2 つの状態モデルがあります。 ALARM SET（発生）とALARM CLEAR（クリア）
各 AlarmSet および AlarmClear には、関連する収集イベントがあります。これは、より広範囲で柔軟なデータ レポートに対するホストの潜在的なニーズに対処するためです。
ホストはどのアラームを有効/無効にするかを要求でき、機器は有効なアラームについてのみホストに通知します。
Documentation (ドキュメンテーション)
SECS/GEM 規格では、各機器メーカーが GEM インターフェイス リファレンス マニュアルを提供する必要があります。これには、GEM コンプライアンス ステートメント、完全な SECS-II メッセージ ドキュメント、状態モデル、ステータス変数のリスト、機器定数、データ変数、アラーム、収集イベントなど、機器によって定義/サポートされているものを含める必要があります。
などなど...
スプーリング、プロセス プログラム、ターミナル サービス、制限監視などのその他の機能については、完全な標準を参照してください。
SEMI E5 SECS-II Message
この記事の紹介セクションで説明したように、この標準は、ホストと機器の間のインターフェイス用の API を提供します。この規格では、各メッセージは Function で表され、Stream (カテゴリ) でグループ化されます。
Webservice と同様に、各 SECS-II メッセージはヘッダー（通常はメソッド/関数名、トランザクション タイプ = リクエスト/リプライを含む）とボディ（パラメータの名前とタイプを指定）で構成されます。一部の関数では、Body が空になる場合があります。
以下に、SECS-II メッセージ構造の規則について説明します。
Message Header
Where:
Stream ID = メッセージ ストリーム/カテゴリ
Function ID = メッセージの機能識別子。各ストリームには複数の機能があります。奇数の機能 ID はプライマリ メッセージ (要求) を表し、偶数機能 ID (SnFm+1) はセカンダリ/応答メッセージを表します
Mnemonic = メッセージの短縮形
S,M = S=Single, M=Multi-block
H,E = H=Host, E=Equipment
Message Directions = 有効なメッセージの方向を示します。一部のメッセージは片方向 (例: H->E または H<-E) にのみ有効ですが、特定のメッセージは双方向 (H<->E) に使用できます。例：S1F13 通信確立(H<->E)
Reply = メッセージに返信が必要かどうかを示します。
Description
関数によって生成されるアクションの説明。
Structure (構造)
関数のメッセージ本文。リストと定義済みアイテムを示す詳細な構造。リストは、大文字の L の後にコンマで区切られた長さで示されます。リスト内の個々の要素には、別々の行に番号が付けられています。
ネストされたリストは、構造を強調するためにインデントされています。項目の詳細な形式は、トランザクションの最初の定義セクションで指定されます。記号「<」と「>」は項目ヘッダーに使用されます。各データ項目の詳細な説明と、使用できるデータ形式のリストは、データ項目ディクショナリに記載されています。
Exceptions
異なる意味を持つ構造内の特殊なケース。 Sn,Fm+1 関数の名前 (reply を使用しないことを除いて、上記 (2 次) と同じ構造)
SEMI E37 HSMS
HSMS は、TCP/IP プロトコルの上に構築されたトランスポート層であり、より高速な通信が必要なアプリケーションや単純なポイント ツー ポイント トポロジでは不十分な場合に、SEMI E4 (SECS I) の代替として意図されています。
TCP/IP Settings (設定)
HSMS プロトコルは TCP/IP から派生したものであるため、ホスト (クライアント) と機器 (サーバー) の両方に次の設定が必要です。
ConnectionMode: ACTIVE/PASSIVE モード. 通常、アクティブ モードはホスト側にあり、パッシブ モード（リスニング）は機器側にあります。ただし、その逆の使用に制限はありません。
ローカル IP アドレスとポート番号: パッシブ モードで動作するすべてのエンティティに必要です。ローカル エンティティが着信接続要求をリッスンするアドレスを決定します。通常、機器はこのモードで動作しています。
リモート IP アドレスとポート番号: ACTIVE モードで動作するすべてのエンティティに必要です。ローカル エンティティが接続を試みるリモート エンティティのアドレスを決定します。通常、ホストはこのモードで動作しています。
HSMS Timeout Settings
HSMS の実装では、次のパラメーターのインストール時の設定を提供する必要があります。
T3 Reply Timeout: 応答メッセージを期待しているエンティティがその応答を待機する最大時間を指定します。
T5 Connection Separation Timeout: 特定のリモート エンティティへの連続した接続試行の間に経過する必要がある時間を指定します。
T6 Control Transaction Timeout: 通信障害と見なされる前に制御トランザクションが開いたままになる時間を指定します。
T7 Not Selected timeout: TCP/IP 接続が通信障害と見なされるまでに、NOT SELECTED 状態 (つまり、HSMS アクティビティがない状態) を維持できる時間を指定します。
T8 Network Inter-character Timeout: 単一の HSMS メッセージの連続するバイト間の最大時間。
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このチュートリアルでは、可能な限り最も簡単な方法で SECS/GEM の高レベルの理解を提供しようとしていますが、ビジネスのためにゼロから SECS/GEM ドライバーを開発することは容易ではありません。実際、必要以上の出費をするのは簡単ですが、お金を節約し、運用効率を向上させる機会を見逃したくない場合もあります。必要な知識をすべて習得しながら、日常業務を遂行することは困難です。
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