SEMI 标准
什么是 SEMI 标准及其目的是什么？
SEMI 标准是由国际半导体设备与材料协会（SEMI）制定的全球性规范，旨在确保半导体和电子产品制造过程中的互操作性、一致性和效率。.
这些标准规定了工厂主机系统和设备如何通信、交换数据和管理自动化工作流程，从而实现无缝集成和可靠运行。SEMI 标准由行业专家定期审查和完善，帮助制造商、设备供应商和最终用户跟上不断变化的生产需求，随着技术的发展保持高可靠性和高性能。.
SECS/GEM 标准
适用于 200 毫米，后端组件，LED，光伏产业
SECS/GEM 套件（包括 SEMI E4、E5、E30 和 E37）建立了工厂主机与制造设备之间的基础通信框架。.
它定义了标准的信息传输协议、状态模型、数据收集和报警机制，使不同制造商或供应商的设备可以毫不费力地集成到工厂自动化系统中。.
SECS/GEM 常用于 200mm 晶圆厂、后端装配、LED 和光伏生产，可确保在各种制造环境中实现稳定可靠的连接。.
GEM300 标准
用于晶圆厂/300 毫米环境
GEM300 标准系列将 SECS/GEM 扩展到全自动 300 毫米晶圆厂，引入了载体处理、基板跟踪和作业管理功能。.
它包括 E87（载体管理）、E90（基板跟踪）、E94（控制作业管理）和 E40（工艺作业管理）等关键 SEMI 规范，以及 E116（设备性能跟踪）和 E39（对象服务）。.
这些标准共同支持复杂的材料运输系统、控制作业、多步骤工艺作业和基板管理逻辑，从而在复杂的晶圆厂操作中实现高吞吐量、精确的实时可追溯性、一致的性能和统一的自动化。.
SEMI E4
SECS-I（信息传输）
SEMI E4 定义了工厂主机与设备之间 SECS/GEM 通信的原始串行链路。它规定了如何通过 RS-232 对信息进行成帧、确认、重试和排序，包括定时规则和错误恢复。.
虽然现代工厂通常更倾向于使用以太网（HSMS/E37），但 E4 对于仍然暴露串行端口的传统接口和嵌入式控制器仍然非常重要。.
了解 E4 有助于确保会话的确定性、可预测的超时和干净的重新连接行为--这在工具或主机必须经受电缆更换、电源周期或间歇性信号质量时至关重要。在实际应用中，E4 可传输 SECS-II (E5) 消息：一旦链路建立，所有高级命令--警报、远程命令、变量访问、配方流--都可通过 E4 的可靠传输实现。.
对于棕地升级，E4 知识可缩短调试时间、澄清日志并减少自定义握手，使工厂能够对混合发电设备的行为进行标准化。.
支持 SEMI E4 的产品
SEMI E5
SECS-II（信息内容）
SEMI E5 定义了 SECS/GEM 报文的结构和语义：类型化数据项、分层列表以及按流和函数组织的请求/响应对。.
这是一种赋予自动化意义的语言--报告收集事件、发出和清除警报、读写变量、调用远程命令以及管理流程程序。.
由于 E5 与传输无关，因此相同的信息可通过串行 SECS-I (E4) 或以太网 HSMS (E37) 传输，从而随着网络的发展保持互操作性。其紧凑的二进制格式在速度较慢的链路上效率高，在大规模运行时性能稳定，从单模块工具到复杂的集群系统都能实现一致的行为。.
大多数相邻的 SEMI 标准都会选择 E5 事务的子集或模式来实现其领域（材料物流、作业控制、性能跟踪）。掌握 E5 可加快集成速度、提高诊断清晰度并简化一致性测试--主机和设备使用相同的精确键入词汇，从而减少歧义并加快投产时间。.
支持 SEMI E5 的产品
SEMI E30
GEM（通用设备模型）
GEM 通过一个一致的、供应商中立的接口，将工厂监控设备的方式标准化。它定义了核心服务--状态模型、警报、收集事件和报告、跟踪采样、变量、远程命令、流程程序（配方）管理和时钟/ID 管理--通过 SECS-I (E4) 或 HSMS (E37) 使用 SECS-II (E5) 实现。.
有了 GEM，主机无需定制协议就能将工具上线、启用数据收集、执行运行状态、启动/停止流程并捕获上下文结果。对于设备制造商来说，GEM 提供了清晰的合规路线图，减少了每个客户的一次性工程；对于工厂来说，它意味着可重复使用的主机代码、可预测的行为和更快的鉴定。.
GEM 还支持许多领域的标准（例如 E40、E87、E90、E94、E116），因此符合标准的工具可用于更广泛的自动化流程。这样，无论是部署新工具还是改造旧资产，都能缩短集成周期，提高诊断能力，并延长异构生产线的正常运行时间。.
支持 SEMI E30 的产品
SEMI E37
HSMS（高速 SECS 信息服务）
HSMS 将 SECS/GEM 移植到以太网/TCP，提供比串行链路更高的吞吐量、更低的延迟和更简单的布线。它规定了主动/被动角色、会话建立（Select）、保持连接（Linktest）、有序断开（Separate）和超时行为，确保主机和设备之间可靠的长寿命连接。.
HSMS 可在不改变 SECS-II (E5) 有效载荷的情况下传输数据，因此现有的 GEM 逻辑可按原样运行，同时受益于现代网络。在实践中，大多数部署都使用 HSMS-SS（单会话）配置文件，但多会话变体可以隔离流量类别。.
确定性会话规则和明确的有效性检查使 HSMS 在负载和网络事件期间具有弹性，支持集中式主机架构和大型工具群。对于集成商而言，HSMS 减少了定制布线，简化了诊断，并可从实验室设置轻松扩展到大批量生产，同时还保留了 E5 和 GEM 中定义的语义。.
支持 SEMI E37 的产品
SEMI PV2
光伏 GEM 子集
PV2 通过定义一个重点突出、可互操作的功能子集和精确的实施细节，使 GEM 适用于光伏生产线。它通过规定通用数据项的格式、最小变量和事件集以及简化流程程序管理（非格式化配方）来简化启动过程。.
PV2 收紧了报告和计时方面的行为，使主机能够在不同的 PV 工具之间关联指标，而无需遵循特定供应商的惯例。PV2 省略了关键性较低的 SECS-II 交易，从而减轻了合规负担，同时保留了必要的控制和可视性。其结果是在多个设备供应商之间实现一致的集成、更快的验收和更简便的支持。.
对于工厂来说，PV2 意味着产量和生产量分析的可靠数据；对于工具制造商来说，它提供了一个清晰、有界限的目标，既能减少工程工作量，又能满足生产自动化的需求。.
支持 SEMI PV2 的产品
SEMI E122
通用设备型号
E122 推广一种一致的、机器可读的方式来描述工具的功能--功能、状态、数据、资源和限制--以便主机能够可预测地发现设备并与之交互。.
作为补充 SECS-II 消息传递的信息模型，它对名称、关系和语义进行了标准化，减少了歧义和自定义映射。有了共享词汇表，更高层次的应用程序可以使用相同的概念对不同的工具进行推理，从而加快入职速度，实现更智能的自动化策略。.
E122 还与相邻的标准（数据收集、工作控制、性能跟踪）相协调，将模型定位为设备所揭示内容的单一真相来源。.
这样做的好处是集成速度更快、诊断更清晰，而且随着工具功能的增加也更容易发展--主机可以查询功能，而不是从手册中逆向设计行为。.
支持 SEMI E122 的产品
SEMI E39
对象服务
E39 将设备资源表示为具有属性、方法和事件的可发现对象，从而为 SECS/GEM 带来了面向对象的结构。.
机房、装载端口和机器人可以提供一致的界面，同时允许供应商特定的扩展。主机可浏览对象、检查属性并调用标准化操作，这些操作可清晰地映射到 SECS-II 消息上，从而提高清晰度和重复利用率。.
对于模块化子系统独立发展的复杂集群工具来说，这种抽象尤其有用。E39 减少了主机逻辑中的紧密耦合，简化了一致性，并提高了日志的可读性：交互变成了明确的对象操作，而不是临时的消息序列。.
对于设备制造商来说，E39 提供了一种可扩展的方式来公开功能，而不会使信息排列组合爆炸；对于工厂来说，它可以减少定制代码，缩短稳定生产的时间。.
支持 SEMI E39 的产品
SEMI E40
流程工作
E40 标准化了流程作业的概念--设备内配方的执行单位。.
流程作业封装了物料、配方、参数和优先级，并定义了创建、启动、保持、恢复和完成的命令和状态。通过为主机提供协调运行级工作的统一方法，E40 简化了不同工具之间的协调，并补充了物流（E87）和控制授权（E94）。.
它可以实现精确的可追溯性--在哪种材料上以哪种设置运行过，并支持并行处理和回收流程。.
对于设备制造商来说，E40 明确了执行控制的界面；对于工厂来说，它减少了定制序列，加快了鉴定速度，并通过一致的报告和事件改进了异常处理。.
支持 SEMI E40 的产品
SEMI E87
运营商管理
E87 规定了设备和主机如何协调载体（如 FOUP 或磁带）的识别、验证和移动。.
它涵盖了装载端口行为、接受/拒绝规则、ID 校验、映射检查、停靠/卸载以及相关事件和变量。其目标是确保正确的承运商在正确的地方，并具有已知的内容，以便后续流程或运输步骤能够安全进行。.
E87 与基底跟踪（E90）和作业协调（E40/E94）紧密集成，使物料流和执行环境保持一致。.
对于设备制造商来说，E87 为 AMHS 和操作员处理提供了可预测的界面；对于工厂来说，它减少了错误装载，并通过载体交换期间的标准化状态和诊断改善了循环时间。.
支持 SEMI E87 的产品
SEMI E90
基底跟踪
当基板（晶片、电池、面板）从装载口进入工艺模块并返回设备时，E90 可对其进行精细跟踪。.
它定义了基质的身份、位置、状态以及信号到达、处理和离开的事件。这使主机能够保持准确的在制品视图，将配方结果与特定材料进行核对，并快速发现混料。.
E90 与 E87（运输工具管理）和 E40/E94（作业控制）保持一致，因此物料流和执行环境保持一致。.
对于设备制造商来说，E90 的实施明确了报告移动和加工里程碑所需的仪器；对于工厂来说，它通过将数据和警报与单个基板联系起来，为谱系和产量分析提供了支持。.
支持 SEMI E90 的产品
SEMI E94
控制工作
E94 定义了控制任务，这是一个更高级别的容器，用于授权和管理工具上的一个或多个流程任务。.
控制任务规定了允许的材料、允许的配方、排序限制以及必须具备的先决条件或资源。一旦发布，它将强制执行晶圆启动控制、批次完整性和跨室协调运行。.
E94 为控制作业的创建、启动、保持和完成以及异常处理提供统一的命令、状态和报告。它与 E87（载体）、E90（基板）和 E40（流程作业）协同工作，使物料物流和配方执行保持同步。.
其结果是实现了可预测的自动化，更严格地遵守了制造规则，并实现了从授权到完成的更清晰的可追溯性。.
支持 SEMI E94 的产品
SEMI E116
设备性能跟踪
E116 规范了设备报告性能指标的方式，因此主机可以一致地计算可用性、利用率和生产率。.
它定义了基于时间的状态模型、事件语义和数据集，用于得出正常运行时间、停机类别、平均修复时间和吞吐量等关键绩效指标。通过统一命名和转换，E116 消除了工厂仪表盘中的模糊性，并可在不同供应商和工具之间进行苹果对苹果的比较。.
E116 经常与 GEM 数据收集功能结合使用，可将数据近乎实时地传送到 MES、OEE 或分析平台。.
对于设备制造商而言，E116 明确了需要测量的内容以及如何对中断进行分类；对于工厂而言，它通过提供可靠的结构化信号而不是临时日志，加快了根本原因分析和持续改进。.
支持 SEMI E116 的产品
SEMI E142
基底映射和数据交换
E142 规定了设备和主机如何表示和交换基底 “映射”（晶圆、带、框、托盘等），以便每个系统都能一致地解释每个位置的结果。.
它定义了地图数据的结构和所需内容，如布局、坐标寻址和每个芯片/单元的状态（如合格/不合格、料仓/等级、缺陷类别），以及地图信息如何在接口上传输和更新的规则。.
标准化制图是无墨生产流程的基础，在无墨生产流程中，下游工具依赖于电子地图而不是物理标记，它还能实现可靠的分类、路由、产量分析和端到端的可追溯性。.
对于设备制造商来说，E142 提供了一致的地图模型和交换行为，可与工厂主机进行干净利落的集成；对于工厂来说，它减少了跨工具集的解释歧义，并提高了依赖于每个位置准确结果的系谱、处置和分析的保真度。.
支持 SEMI E142 的产品
SEMI E148
时间同步和时钟管理
E148 规定了设备如何保持和提供准确的时间，包括与外部参考同步和一致的时间戳行为。.
它定义了对时钟精度、漂移处理、调整程序和报告的要求，以便主机能够信任事件和数据时间戳。.
从序列重建和 SPC 窗口到大批量生产中的跨工具关联，精确的时间是一切的基础。E148 通常是对 GEM 数据收集的补充，可确保警报、跟踪和报告与工厂时间保持一致，并具有可预测的偏差和调整语义。.
对设备制造商而言，E148 可指导稳健的时钟设计和诊断；对工厂而言，它可减少事故分析期间的混乱，并提高依赖精确排序的系谱和分析的完整性。.
支持 SEMI E148 的产品
SEMI E157
模块流程跟踪
E157 引入了模块级流程跟踪功能，因此主机可以跟踪复杂设备内的配方执行情况。.
它定义了流程模块和子步骤的事件、数据和状态语义，使工具级的开始/完成之外的细粒度可见性成为可能。.
通过 E157，主机可将参数和结果与特定模块阶段相关联，从而改善可追溯性、调整和根本原因分析。该标准与 E40（流程作业）、E94（控制作业）和 E90（基板跟踪）保持一致，从而使执行上下文、授权和物料移动保持同步。.
对于设备制造商来说，E157 明确了模块边界的仪表；对于工厂来说，它通过将详细的执行分段与测量结果和警报联系起来，提高了产量学习能力。.