SEMI E148 Zeitsynchronisationsstandard

SEMI E148 ist der Standard, der die Synchronisierung der Uhren von Fabrikanlagen und -systemen mittels des NTPv4-Protokolls definiert. Genaue Zeitstempel sind unerlässlich, um Ereignisse über verschiedene Anlagen hinweg zu korrelieren, Prozessdaten zu analysieren, Fehler zu beheben und gesetzliche Vorgaben zu erfüllen. Ohne synchronisierte Zeit lässt sich die Abfolge der Ereignisse in Ihrem Fertigungsprozess nicht zuverlässig bestimmen.

Das SEMI E148 TS-Clock-Objekt ist eine standardisierte Schnittstelle, die von allen Anlagenkomponenten zur Bereitstellung ihrer Zeitinformationen verwendet wird. Sie umfasst den aktuellen Zeitwert, den Synchronisierungsstatus, die Zeitquelle, die Genauigkeit und den Zeitpunkt der letzten Synchronisierung. Dadurch lässt sich die Zuverlässigkeit der Anlagenuhren und die Genauigkeit ihrer Zeitstempel überprüfen.

Für die meisten Anwendungen in der Halbleiterfertigung sollte die Zeitsynchronisation gemäß Semi E148 eine Genauigkeit von 10–100 Millisekunden über alle Anlagen hinweg gewährleisten. Kritische Anwendungen wie die fortgeschrittene Prozesssteuerung erfordern unter Umständen eine noch präzisere Synchronisierung (1–10 ms). Mit dem TS-Clock-Objekt können Sie die tatsächliche Genauigkeit überwachen und so überprüfen, ob sie Ihren Anforderungen entspricht.

NTPv4 (Network Time Protocol Version 4) ist ein bewährtes Protokoll zur Synchronisierung von Computeruhren über Netzwerke. SEMI E148 spezifiziert NTPv4, da es in Produktionsumgebungen zuverlässig funktioniert, Schwankungen der Netzwerklatenz ausgleicht, Multicast für mehr Effizienz unterstützt und verschiedene Geräte mit unterschiedlicher Taktgenauigkeit synchronisieren kann. Es hat sich seit Jahrzehnten in allen Netzwerktypen bewährt.

Die meisten modernen Geräte verfügen bereits über integrierte NTP-Client-Funktionen. Sie benötigen mindestens einen (vorzugsweise zwei zur Redundanz) NTP-Server in Ihrem Unternehmen. Dies können softwarebasierte Server auf Standardrechnern oder dedizierte Hardware-NTP-Server mit GPS-Empfängern für höchste Genauigkeit sein. Ihre bestehende Netzwerkinfrastruktur muss in der Regel nicht angepasst werden.

Wenn ein Gerät die Synchronisierung verliert, meldet das SEMI E148 TS-Clock-Objekt den Status „UNSYNCHRONISIERT“. Das Gerät arbeitet weiter, aber seine Uhrzeit kann mit der Zeit abweichen. Ihr MES- oder Überwachungssystem sollte in diesem Fall einen Alarm auslösen, damit Sie den Fehler untersuchen können. Das Gerät synchronisiert sich automatisch neu, sobald die Netzwerkverbindung zum NTP-Server wiederhergestellt ist.

Ja. Ältere Geräte ohne native NTP-Unterstützung lassen sich oft durch Firmware-Updates aufrüsten. Alternativ können Gateway-Geräte eingesetzt werden, die die NTP-Synchronisierung übernehmen und das TS-Clock-Objekt für die älteren Geräte bereitstellen. Die konkrete Vorgehensweise hängt von den Fähigkeiten und Kommunikationsschnittstellen des jeweiligen Geräts ab.

Sie können das TS-Clock-Objekt jeder Fabrikkomponente abfragen, um Synchronisierungsstatus, Genauigkeit und Zeitpunkt der letzten Synchronisierung zu überprüfen. Die meisten MES-Systeme und Überwachungstools können TS-Clock-Objekte automatisch abfragen und Alarme auslösen, wenn Geräte die Synchronisierung verlieren oder Genauigkeitsschwellenwerte überschreiten. Dadurch erhalten Sie einen zentralen Überblick über den Zustand der Zeitsynchronisation.

Stratum gibt an, wie viele „Hops“ Ihre Uhr von einer primären Zeitreferenz (wie GPS oder Atomuhr) entfernt ist. Geräte der Stratum-1-Ebene beziehen die Zeit direkt von einer Referenzquelle. Geräte der Stratum-2-Ebene synchronisieren sich mit Stratum-1-Servern. Die meisten Anlagen in Fabriken arbeiten mit Stratum 2 oder 3. Niedrigere Stratum-Nummern bedeuten im Allgemeinen eine höhere Genauigkeit, wobei die Netzwerkqualität ebenfalls eine Rolle spielt.