SEMI SECS/GEM 표준 및 통합에 대한 완벽 가이드

이로써 우리는 공장 현장의 신경계에 대해 이야기하게 됩니다. SEMI SECS/GEM 표준.

요약: 주요 시사점

• 글로벌 표준: SEMI SECS/GEM은 반도체 제조 장비와 공장 호스트 시스템을 연결하는 범용 언어로, 다양한 공급업체 간의 상호 운용성을 보장합니다.
• 아키텍처: 이는 계층적 접근 방식을 통해 작동합니다. SECS-I/HSMS는 전송을 처리하고, SECS-II는 메시지 구조를 정의하며, GEM(SEMI E30)은 장비 동작 및 상태 모델을 규정합니다.
• 운영 가치: 이러한 표준은 원격 제어, 경보 관리, 공정 프로그램 관리(레시피) 및 강력한 데이터 수집과 같은 중요한 자동화 기능을 가능하게 합니다.
• 현대적 통합: 산업 4.0 및 스마트 팹에 필요한 고속 데이터 처리량을 처리하려면 기존 직렬 연결에서 이더넷 기반 HSMS로의 전환이 필수적입니다.
• 구현 전략: 성공한 SECS/GEM 통합 하드웨어와 MES 간의 격차를 해소하기 위해서는 엄격한 규정 준수 테스트, 명확한 문서화, 그리고 특수 소프트웨어 드라이버가 필요합니다.

복잡한 약어 해독하기: SECS/GEM이란 무엇일까요?

이 프로토콜은 실제로 여러 표준이 쌓여 있는 구조이며, 해당 표준들은 다음 기관에서 관리합니다. 두 가구 연립 주택 (국제반도체장비재료협회). 이는 단일한 규칙서가 아니라, 여러 겹으로 쌓인 통신 프로토콜의 집합체입니다.

커뮤니케이션의 여러 층위

우편 서비스를 생각해 보세요. 트럭이 지나갈 도로(물리적 계층), 주소가 적힌 봉투(메시지 계층), 그리고 수신자가 이해할 수 있는 언어로 작성된 편지(응용 계층)가 필요합니다.

• SECS-I (SEMI E4): 기존 방식입니다. RS-232 직렬 포트를 통해 데이터를 전송합니다. 속도가 느리고 점차 사용되지 않지만, 구형 장비에서는 여전히 사용됩니다.
• HSMS(SEMI E37): 고속 메시지 서비스. 이는 직렬 케이블을 이더넷(TCP/IP)으로 대체했습니다. SECS-I와 동일한 기능을 수행하지만 훨씬 빠르고 안정적입니다.
• SECS-II(SEMI E5): 대화의 "문법"을 정의합니다. 스트림과 함수라고 하는 표준 메시지 라이브러리를 생성하여 호스트와 장비가 데이터 비트를 해석하는 방법을 알 수 있도록 합니다.
• GEM(SEMI E30): 범용 장비 모델(GEM). 이것은 "동작" 계층입니다. SECS-II가 말하는 방식을 정의하는 반면, GEM은 무엇을 언제 말할지를 정의합니다.

GEM이 필요한 이유는 무엇일까요?
GEM 인터페이스가 표준화되기 전에는 장비 공급업체들이 SECS-II 메시지를 임의로 사용하여 자동화 팀에 혼란을 야기했습니다. SEMI E30(GEM)은 특정 상태 모델을 의무화함으로써 동작을 표준화하여 공장이 새로운 장비가 도입될 때마다 호스트 소프트웨어를 다시 작성하지 않고도 규모를 확장할 수 있도록 했습니다.

기술적 기반: 스트림과 함수

SECS/GEM 프로토콜의 원본 로그를 살펴보면 영어 문장은 찾아볼 수 없습니다. 대신 구조화된 계층 구조를 보게 될 것입니다. 스트림(S) 함수(F).

• 스트림(S): 메시지는 광범위한 범주로 분류됩니다(예: 스트림 1은 장비 상태, 스트림 6은 데이터 수집).
• 함수(F): 해당 범주 내의 특정 동작(예: 기능 1은 "거기 계세요?", 기능 2는 "네, 있습니다.").

가장 일반적인 메시지 코드

이 메시지들 내부에서 데이터는 리스트와 항목(ASCII 문자열, 정수, 부울)으로 구성됩니다. 호스트가 4바이트 정수를 예상하는데 장비가 2바이트 정수를 보내면 통신이 끊어집니다. 이러한 절대적인 엄격함 때문에 SECS/GEM 통신은 제대로 구성되면 매우 안정적입니다.

작전의 핵심: GEM 상태 모델

호스트는 장비가 항상 정확히 무엇을 하고 있는지 알아야 합니다. 이를 해결하기 위해, SEMI 표준 두 가지 주요 국가 모델에 의존합니다.

1. 제어 상태

제어 상태 모델은 누가 기계를 조종하는지 결정합니다.

• 오프라인 : 장비는 호스트와 통신은 하고 있지만, 작동 명령을 수락하지 않고 있습니다.
• 온라인-지역: 물리적 장비의 운영자가 제어권을 가지고 있습니다. 호스트는 데이터를 모니터링할 수는 있지만 실행 명령을 보낼 수는 없습니다.
• 온라인 원격: 공장 운영 컴퓨터가 모든 것을 제어합니다. 이것이 완전 자동화된 "무인" 공장의 궁극적인 목표입니다.

2. 처리 상태

이는 기계의 물리적 작업량을 추적합니다(예: 유휴, 처리및 유지보수호스트는 이러한 상태를 실시간으로 추적하여 계산합니다. OEE(전체 장비 효율성)기계가 "유휴" 상태로 너무 오래 있으면 MES(제조 실행 시스템)가 즉시 관리자에게 경고합니다.

현대 제조의 핵심 특징

경보 및 이벤트 보고

모터가 과열되거나 진공 밀봉이 실패하면 장비에서 경보가 울립니다.S5F1호스트가 계속해서 "다 끝났나요?"라고 묻는 방식(폴링이라고 함) 대신, GEM 표준은 다음과 같은 방식을 사용합니다. 컬렉션 이벤트해당 장비는 보고서를 보낼 만큼 똑똑합니다.S6F11이벤트가 발생할 때만 작동하므로 네트워크 트래픽이 크게 줄어듭니다.

레시피 관리(프로세스 프로그램)

레시피는 온도, 압력, 가스 유량, 시간 등 모든 것을 결정합니다. SECS/GEM을 사용하면 호스트가 형식화되지 않은 레시피를 기기에 업로드할 수 있습니다.S7F3) 실행할 항목을 선택하세요(S2F41이는 엄격한 버전 관리를 보장하고 작업자가 값비싼 수동 입력 오류를 범하는 것을 방지합니다.

SECS/GEM 통합의 과제

글로벌 표준임에도 불구하고 실제 공장 구축은 "플러그 앤 플레이" 방식으로 이루어지는 경우가 드뭅니다. 팀은 일반적으로 두 가지 분명한 문제에 직면합니다.

"맛" 문제

표준은 명확하게 정의되어 있지만 유연성도 허용합니다. 어떤 장비 공급업체는 표준을 엄격하게 해석하여 구현하는 반면, 다른 공급업체는 사용자 정의 데이터 항목(DVAL)을 추가할 수 있습니다. 이로 인해 서로 다른 "방언"이 생겨나 소프트웨어 개발자는 이러한 차이를 해결하기 위해 맞춤형 어댑터를 개발해야 합니다.

구형 장비 vs. 최신 장비

Fab Floors는 최신 도구와 1990년대의 믿음직한 작업 도구가 조화를 이루고 있습니다.

• 기존 도구: 일반적으로 SECS-I(직렬 RS-232)에서 실행되며 공장 이더넷에 연결하려면 하드웨어 변환기가 필요합니다.
• 최신 도구: HSMS는 자체 기능을 제공합니다. 하지만 예측 유지보수를 위해 엄청난 양의 데이터(추적 데이터)를 생성하므로 제어 메시지를 방해하지 않는 통합 전략이 필요합니다.

구현을 위한 모범 사례

1. 엄격한 규정 준수 테스트: 추측하지 마세요. 전용 도구를 사용하세요. SECS/GEM 시뮬레이터 장비를 배포하기 전에 SEMI E30 매트릭스와 비교하여 검증해야 합니다.
2. GEM 매뉴얼을 유지 관리하십시오: GEM 규격을 준수하는 모든 도구에는 지원되는 모든 스트림/기능, 알람 ID 및 상태 변수(SVID)를 자세히 나열한 설명서가 함께 제공되어야 합니다. 명확한 문서는 디버깅 시간을 몇 주씩 절약해 줍니다.

미래: 기본 GEM을 넘어

산업 4.0으로의 전환이 진행됨에 따라, 현대의 폭발적인 데이터 증가에 대응하기 위해 기존 핵심 프로토콜 위에 새로운 표준들이 추가되고 있습니다.

• 인터페이스 A(EDA): SEMI E120/E125/E132와 같은 표준은 GEM과 함께 작동합니다. GEM은 기계 제어(시작/정지)를 담당하는 반면, 인터페이스 A는 고주파 센서 데이터를 분석 엔진으로 직접 전송하여 예측 AI 추적을 수행합니다.
• 보안 문제: 기존 공장 네트워크는 안전하게 격리되어 있었습니다. 하지만 이제 산업용 사물 인터넷(IIoT)의 등장으로 새로운 HSMS 구현 방식에서는 데이터 파이프라인을 보호하기 위해 보안 래퍼와 암호화 기술이 도입되고 있습니다.

맺음말

SEMI SECS/GEM은 반도체 업계의 만능 번역기입니다. 반도체 제조 공장(<binary data, 12 bytes>) 입장에서는 생산량 증대와 오류 감소를 의미하고, 장비 제조업체 입장에서는 이 규정 준수가 필수불가결한 요소입니다. 주요 반도체 제조 공장에 제품을 판매하려면 이 규정을 반드시 충족해야 합니다.