在台湾印刷电路板协会(TPCA)选择了GEM
作为设备连接通讯标准后,他们邀请Cimetrix在TCPA技术会议上介绍GEM的一些最重要的特性和好处。在Brian Rubow
(Cimetrix客户培训与支持总监)的演讲之后,TPCA要求他写一篇总结文章并将其在2017年10月的TPCA
show上发表。作为我们在2018年推出的功功能/效益博客系列之一,我们今天重新发布了这篇文章。

       SECS/GEM指的是一组用于管理制造设备和工厂主机系统之间通信的半导体行业标准。消息层标准SEMI E5
SECS-II定义了一个通用的消息结构和一个包含许多标准化消息的库。协议层标准SEMI
E37高速消息服务(HSMS)定义了使用TCP/IP传输SECS-II消息的二进制结构。SEMI E30
GEM定义了一组最低要求、附加(可选)功能、用例和部分SECS-II消息的用户场景。

      
SECS/GEM是在设备上实现的,工厂使用它来实现命令和控制功能。由于它是一个行业标准,任何符合SECS/GEM的主机软件都可以与任何符合SECS/GEM设备进行通信。该标准在设备上全面实施后,工厂软件可通过其SECS/GEM接口对设备进行全面控制和监控。这些标准为设备制造商和工厂提供了许多好处。本文重点介绍了其中的几个好处。

 

SECS/GEM降低了设备集成成本

      
工厂通常由跨国企业拥有和经营,这些企业从各种设备制造商购买设备。尽管每种设备的控制软件都不一样,但要求工厂对设备进行整合,使设备协调运行。虽然可以独立地将每个设备与定制的软件集成在一起,但是这样做既不节约成本,也不节省时间。

 

      
设备制造商的情况也类似,他们的产品销往全球各地的不同工厂。每个工厂的数据收集和应用软件都是不同的。设备制造商需要帮助工厂整合采购的设备。虽然为每个工厂开发定制的集成解决方案是可能的,但这仍然不是成本有效的。每当工厂要求定制集成特性时,这些成本就会转嫁到工厂本身。

      
定制化软件,无论是由设备制造商还是工厂开发的,创建和维护起来都很昂贵,而且往往质量低于预期。相比之下,SECS/GEM标准定义了如何在任何制造设备上创建标准化接口。设备制造商受益于为所有客户开发一个接口。工厂通过为他们购买的所有设备重用相同的集成软件而获益。工厂和设备制造商对该软件和技术的重用提高了软件质量,降低了成本,并允许更多的功能。设备制造商和工厂不仅可以在所需的最低需求功能上投资,还可以实现在其他方面无法负担的高级功能。如果他们只需要支持SECS/GEM,那么设备制造商就可以发布更多的数据,支持更先进的控制。反过来,工厂可以利用这些额外的数据来提高产品质量和生产率。

SECS/GEM适用于所有制造设备

      
因为SECS/GEM被划分为基本需求和附加功能,它可以在任何制造设备上实现,而不考虑其大小和复杂性。额外的功能是可选的,因为它们并不总是被需要的。例如,一些设备没有配方,因此不需要实现配方管理这项附加功能。

      
SECS/GEM也可以很好地根据设备数据的大小进行规模的缩放。例如,一个非常简单的设备或设备可能会发布10个不同的采集事件,而一个复杂的设备可能会发布5000个不同的采集事件;
然而,两者都可以使用相同的SECS/GEM技术。

 

使用SECS/GEM接口可以支持无数的应用程序

      
SECS/GEM使得设备上发生的一切都可以被追踪到。支持任何远程控制功能和系统配置。设备发布的数据越多,工厂可以实现的软件应用程序就越多。SECS/GEM接口使统计工艺控制、故障排除、预测性维护、前馈/反馈工艺控制、设备利用率、材料跟踪、配方验证以及更多应用程序的实现成为可能。这些应用程序通常减少了对设备上人机操作界面的需要,从而减少了工厂中操作员的数量。配方管理允许工厂最小化报废材料。例如,使用SECS/GEM接口将黄金配方存储在工厂的中央存储器,并确保在材料上使用正确的配方。

 

SECS/GEM非常有效地使用网络带宽

      
有几个特性使SECS/GEM自然高效。首先,每个SECS/GEM接口都充当消息代理。由于代理在设备上运行,未订阅的数据不会在网络上发布。如果主机软件要接收警报、收集事件或跟踪数据消息,必须先订阅。由于每个对警报、收集事件和跟踪数据的订阅都是单独管理的,因此设备可以实现单个SECS/GEM接口,该接口发布所有工厂应用程序请求的所有警报、收集事件和跟踪数据,而不会因为不必要的数据浪费网络带宽。此外,当主机订阅跟踪数据时,它可以指定数据收集速率,这使得SECS/GEM比以硬编码速率发布数据的协议更有效和有用。

 

      
另外,所有SECS/GEM消息总是以高效率的二进制格式传输。这比ASCII格式的协议使用更少的带宽。尽管使用二进制格式,SECS/GEM消息也很容易和标准的XML符号进行互转。

 

SECS/GEM获得业界的大力支持

      
多年来,SECS/GEM一直是半导体行业工厂/设备通信和控制系统的支柱。这意味着今天所有的半导体制造完全依赖于SECS/GEM通信。自90年代末以来,300mm半导体工厂一直在以SECS/GEM通信为基础的全自动化运行——像台积电、三星、美光、英特尔、东芝等大公司在每个工厂7*24小时的使用SECS/GEM。平板显示器、高亮度LED和光伏等其他行业也正式开始使用SECS/GEM,因为它们认识到SECS/GEM特性可以应用于任何制造设备,以支持关键任务的应用。

 

SECS/GEM是自描述的

      
虽然该标准要求GEM文档随设备一起提供,但是SECS/GEM仍支持多种方法让主机软件自动适应设备的SECS/GEM接口。主机软件可以通过一些消息请求可用报警、状态变量以及设备常量的列表,对于较新的SECS/GEM实现,主机软件还可以请求可用采集事件和数据变量的列表。这些消息使得SECS/GEM接口即插即用。此外,设备制造商还可以提供一个标准化的提供SECS/GEM接口及其特性的完整描述的XML文件,。

 

总结

对于工厂和设备制造商来说,使用SECS/GEM技术有许多好处,以上只是其中的一部分。SECS/GEM是当今可用的成熟技术。

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