半导体通讯：SECS/GEM 引入与简介

何为 SECS/GEM ？全称 SEMI Equipment Communications Standard 和 Generic Equipment Model，即半导体设备通讯标准 和 通用设备模型。广泛地用于半导体设备与 EAP （Equipment Automation Program）之间的通讯。通讯的相关信息，再由 EAP 交给其他系统来进行对应的处理。

SECS

SECS 其实分为两个协议 SECS I 和 SECS II ，SECS-I 只是 物理层 和 数据传输 的协议，定义了如何通过串口传输数据；而 SECS-II 则是 数据交换的语义层，定义了消息结构、数据格式和通信双方的交互方式。SECS-II 基本是为了让 SECS-I 上的消息具有实际意义和操作性。

SECS-I

SECS-I 作为制定通讯传输标准的标准，描述主机和设备是如何进行通信的。基于 RS-232 串口通信，速度较慢，通常使用 9600bps、19200bps 等传输速率。是一种简单的点对点通信方式，通常是 设备与 Host 之间通过单条串口线连接。由于是基于串口，SECS-I 适合于对数据传输速度要求不高的场景，更多应用在设备端和工厂控制系统之间的简单通信。现在其实大部分已经弃用该方式

HSMS

因为 SECS-I 的速率慢，较为落后。所以为了适应更高速通信的需求，HSMS（High-Speed SECS Message Services）便应运而生了。 HSMS 定义了使用 TCP/IP 作为物理传输媒质时的通信接口。HSMS 使用TCP/IP流支持，提供了可靠的双向同步传输，可以用来作为SECS-I通信以及其他更高级的通信环境的替代。

SECS-II

SECS-II 定义了半导体设备与 Host 之间的消息格式、结构、语义和交互逻辑。SECS-II 定义了标准消息编号（如 S1F1、S2F41 等）。规定了每条消息应该包含哪些字段和数据类型。并定义了设备和 Host 的行为约定，还提供了通用数据结构格式。

GEM

Generic Equipment Model（通用设备模型）主要用于：

• 报告设备状态

• 接收远程命令

• 发送报警信息

• 采集设备数据

SEMI E30 GEM 标准-这是一个“大脑”，它定义了设备的行为（业务规则）、状态机和一些规则，如应使用哪些 SECS-II 报文、在什么情况下以及所产生的活动。它还定义了状态数据收集、跟踪数据收集、警报管理、假脱机、远程指令等功能——https://www.insphere.com.sg/post/introduction-to-secs-gem

在开发 300mm 晶圆之前，SEMI SECS-II E5 和 GEM E30 是使 IC 制造商能够通信和控制晶圆加工设备的初始标准，业内一半称之为GEM200，对应200mm的晶圆，随着更大更重的 300 毫米晶圆和更小的芯片拓扑结构的引入，操作员装载或卸载材料变得不切实际，并面临污染风险。由此诞生了新的GEM300标准，GEM300标准包含了更多操作：

对上述几个协议有所了解了之后，我们就可以粗略地得出他们之间的关系：

作用与必要性

完整地实现一个完备复杂的网络通信协议，对设备的通信来说，冗余的东西是在太多，SECS/GEM在设计上，恰好符合了半导体设备通信的需求。之后的博文中，会逐步介绍对应的协议。