Introduction à GEM

Le standard SEMI E-30 ou GEM (Generic Model for Communications and Control of Manufacturing Equipment initialement acronyme de Generic Equipment Model) décrit comment un équipement semi-conducteur doit communiquer avec un MES (Manufacturing Execution System), communément appelé Host dans ce standard.

GEM repose sur d’autres standards de plus bas niveau comme SECS-II qui définit les messages échangés, SECS-I qui définit la communication par RS-232 ou HSMS pour la communication via TCP/IP. Par facilité l’ensemble des ces standards sont souvent appelés SECS/GEM ou GEM/SECS.

Dans une utilisation typique de GEM, l’équipement signale au Host ses changements d’état comme l’arrivée d’une cassette sur un load port ou le démarrage d’un process. Ces évènements sont appelés Collection Event. Ils sont le plus souvent accompagnés de variables internes de l’équipement: les Status Variable ou les Data Variable. Les Status Variable sont valides à tout instant alors que la validité des Data Variable n’est assurée qu’au moment de l’émission des Collection Event associés.

Les évènements peuvent être synchrones ou asynchrones. Les évènements synchrones sont associés à l’évolution de machines à état représentant l’état de l’équipement vu du Host (Process State Machine par exemple). Les évènements asynchrones ne sont pas liés à des machines à état.

L’équipement doit également signaler au Host les alarmes qui se produisent.

Ces deux fonctions de base (envoi d’évènement et d’alarmes) constituent le mode Online/Local pour lequel l’équipement est piloté localement par l’opérateur via l’IHM du logiciel Equipment Controller. Dans ce mode, l’équipement informe le Host de ses changements d’état mais ne démarre pas de process à distance (pas de remote control).

En mode Online/Remote, l’équipement reçoit des commandes du Host pour démarrer un process ou un job: les Remote Commands. Dans ce mode l’interface opérateur local est désactivée. L’équipement continue d’envoyer aux Host ses changements d’état qui permettent de synchroniser le Host avec l’état de l’équipement pour exécuter un scénario complet.

GEM définit également des services additionnels qui permettent, par exemple, de télécharger la liste des recettes ou process program de/vers l’équipement ou d’assurer la remontée de variables process vers le Host (Trace Data Collection).

Il est possible de se procurer le standard SEMI E30 GEM auprès de l’organisation SEMI.

La librairie de communication SECS/GEM et PV2 d’Agileo Automation implémente le standard SEMI GEM et facilite son intégration en fournissant un ensemble de services de haut niveau et en se chargeant des services standards que le logiciel de contrôle de l’équipement n’a pas besoin d’implémenter comme Dynamic Event Report.

Implémenter la connectivité SECS/GEM

Lors de l’implémentation d’une connectivité SECS/GEM pour une machine de production il est nécessaire de définir l’interface spécifique de la machine en question. Ce modèle spécifique sera basé sur GEM. Il sera matérialisé par un document de spécification de l’interface de la machine reprenant les différentes sections demandées par le standard GEM. Il comprendra également la définition des éléments de GEM qui sont laissés libres à l’équipementier comme la description de l’équipement, le Process State Model et les variables échangées. Ces dernières ont été récemment regroupées dans un SEDD (SEMI Equipement Data Dictionary) au format XML qui inclut notamment:

  • la liste des Collection Events
  • la liste des Alarms
  • la liste des Status et Data Variables
  • la liste des Equipment Constants
  • la liste de Remote Commands

Après la phase d’implémentation qui peut reposer sur une librairie du commerce comme celle que nous proposons, il est nécessaire de tester cette interface avec des outils de type Host Simulator qui vont permettre d’envoyer et de recevoir des messages SECS-II à la place du Host réel pour valider le bon fonctionnement du logiciel et de la machine avant sa livraison dans l’usine.

L’outil Speech Scenario d’Agileo Automation permet de réaliser ces tests de manière manuelle mais également de manière automatique pour éviter les régressions lors de mises à jours du logiciel.

Les modèles spécifiques (SEM)

Pour certaines familles d’équipements, le consortium SEMI a défini des modèles plus spécifiques basés sur GEM, les SEM (Specific Equipment Model). On peut citer notamment:

Ces modèles ne définissent pas entièrement l’interface de l’équipement mais ils permettent de donner un cadre plus restreint pour définir l’interface des équipements des familles correspondantes (Stocker, Prober, etc,…)

Besoin d’aide pour démarrer?

Agileo Automation dispose d’une équipe d’experts ayant en moyenne 15 ans d’expérience en connectivité SECS/GEM et ayant mis en route des machines dans les plus grandes fabs mondiales.

N’hésitez pas à faire appel à nous afin de vous accompagner pour:

  • Spécifier l’interface SECS/GEM de vos machines (éventuellement en collaboration avec les services IT de vos clients)
  • Implémenter cette interface et l’intégrer avec:
    • votre logiciel PC en intégrant notre librarie .NET
    • votre automate via Modbus, OPC-DA ou OPC-UA en utilisant notre architecture GEM4PLC
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