摘要
SECS/GEM 是半導體設備與主機系統通訊的核心標準，確保資料一致性與可追溯性。
GEM 消除客製化整合問題，讓設備能以統一方式上報事件、警報、資料與配方。
透過標準化的設備狀態模型、事件與資料收集機制，大幅縮短設備導入時間。
GEM 的功能涵蓋遠端控制、警報管理、配方下載/上傳、資料收集與設備監控。
SECS/GEM 是實現工廠自動化、提升良率、加速量產與支援 MES/APS/調度系統的基礎。
簡介
根據麥肯錫 2023 年報告，全球半導體市場預計在 2030 年成為兆美元產業。
但隨著製程節點縮小、晶圓成本飆升，容錯空間幾乎消失，人力已無法支撐高度精密的需求。
這正是 FAB 自動化的價值所在。
現代晶圓廠需要協調數千個製程步驟、處理 TB 級資料，並讓價值數十億美元的工廠穩定運作。
硬體主軸：無人搬運晶圓
最明顯的自動化系統是 AMHS。走進 300mm 晶圓廠，你會看到天花板上的高速軌道，而不是人類搬運 FOUP。
OHT 天車運輸系統
OHT 就像晶圓的電動計程車，在天花板軌道上移動，精準將晶圓批次送達指定工具。
它必須高速、精準並維持超低震動，才能保護價值數萬美元的晶圓。
EFEM 與 Load Port
OHT 將 FOUP 送到機台後，由 EFEM 接手。
EFEM 提供比無塵室更潔淨的局部環境，並透過機械手臂將晶圓送入製程腔體。
這徹底排除人為污染風險，使晶圓全程保持在最佳環境。
軟體大腦：連接整個製程
晶圓廠硬體需要軟體指揮。這套軟體架構就像軍事指揮鏈，一層接一層。
MES 製造執行系統
MES 是工廠的「指揮官」。
它負責：
• 工單管理
• 庫存追蹤
• 排程與派工
• 決定哪一批晶圓要進入哪一台工具
EAP 設備自動化控制
EAP 是 MES 的「翻譯官」。
它將 MES 指令轉為機台能理解的語言，並處理：
• 配方驗證
• 執行中資料收集
• 警報處理
沒有 EAP，機台變成「笨機器」，需要操作員手動輸入配方，非常容易造成報廢。
SECS/GEM 設備通訊標準
SECS/GEM 是晶圓廠通訊的「USB 標準」。
它讓不同廠牌機台以相同方式通訊，是當今最普及的控制標準。
雖然 EDA（Interface A）已用於高速資料收集，但 SECS/GEM 仍是主要控制協定。
工業 4.0：當資料變成行動
現代 FAB 自動化已不只是控制，而是預測並優化。
預測性維護 (PdM)
AI 可分析震動、聲音與溫度等感測資料，提前預測設備故障。
不再依照固定時程更換零件，而是根據實際狀況維修，避免突發停機與報廢。
數位孿生
工程師可建立晶圓廠的虛擬複製體，模擬物料流動、工具交互與 OHT 交通。
例如：新增機台是否會造成 OHT 壅塞？
只需在數位孿生中模擬即可得知。
自動化晶圓廠的挑戰
老舊設備整合問題
晶圓廠設備價格昂貴，許多工具使用 10–20 年以上。
這些老機台缺乏感測器與運算能力，需藉助 IoT Gateway 或改裝控制器來與系統整合。
整合成本
全面自動化需要高額初期投資，但帶來更高良率、低人力成本與更穩定的產能。
人類角色轉變
自動化不是取代人類，而是讓人類從「操作者」轉為：
• 維護專家
• 數據分析師
• 製程優化工程師
結論
FAB 自動化是推動半導體邁向兆美元產業的核心力量。
整合 OHT、EFEM 等硬體與 MES/EAP 等軟體，能讓工廠達到未來製程所需的精密度。
無論是改造舊機台或規劃新
廠，目標皆相同：
減少變異、提高可視化、並讓機器執行重複與危險性高的任務。
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一般自動化與 FAB 自動化的差異？
FAB 自動化需達到 Class 1 潔淨度與微米級精度，並遵循 SECS/GEM 等標準，複雜度遠高於一般工業。
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老舊設備能整合進現代自動化嗎？
可以，但需透過中介設備（IoT Gateway / Station Controller）將類比或序列訊號轉為標準通訊協定。
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為什麼 SECS/GEM 仍被使用？
因為它穩定、成熟、普及，是控制機台最可靠的方式。EDA 多用於資料收集，而非控制。
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FAB 自動化如何降低缺陷？
透過自動化搬運、精準定位與 SPC 即時監控，可大幅降低污染與製程偏差。
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AI 與機器學習在 FAB 自動化中的作用？
用於：
• 先進製程控制 (APC)
• 良率預測
• OHT 動線最佳化
• 自動配方微調
