一、简介
下载cimetrix secs/gem标标准白皮书
1.1、前言
? ? 在高度自动化的半导体制造厂中，cim(computer integrated manufacturing【电脑整合制造】)统一管理各设备的生产流程，并随时监控设备过程的状态，以减少过程失误进而降低成本及提升产品的质量。但随着过程的不同，各设备有着不同特性的差异且各制造商所提供的设备也不尽相同，因此增加cim自动化管理的困难与复杂程度。软件集成自动化存在的主要问题是在不同的设备供应商之间没有标准的通讯协议。设备供应商不向半导体生产商开放通讯协议及接口软件，这使得半导体生产商不得不建立他们自己的软件“连接”，导致了项目费用的巨大增加。
? ? semi(semiconductor equipment and materials institute)【半导体设备材料国际联盟】制定了半导体设备通讯标准接口secs(semiconductor equipment communication standard【半导体设备标准】)，让cim与设备间有通用的通讯标准接口，设备制造商只要提供符合通讯标准规范的设备，便可快速地整合在cim的管理系统，不但可缩短设备开发的时间及成本，并可增加设备装机的效率达到快速量产，进而提升产能输出。
1.2、secs标准简介
? ? secs/gem是由国际半导体设备与材料协会（semi）制定的连接性标准；此连接性标准用于在设备和工厂的资讯和控制系统间建立通讯。secs是semi设备通讯标准的缩写。gem指semi连接性标准e30，被定义为制造设备实现通讯和控制的一般模型。一般来说，secs/gem标准定义了信息、状态机和情境，来让工厂软件能够控制并监视制造设备。正式名称是semi连接性标准e30。
在实现secs/gem标准的工厂内，存在主机和设备这两方。由设备在其中一台必须实施和遵守semi e30标准的计算机上运行软件。由制造商（工厂）运行与设备接口建立通讯的主机软件。主机无需遵守完整的连接性标准，因为它只设定设备的预期行为。不过，若要使用接口，主机必须进行主机端通讯。secs/gem为每条可能的主机信息设定了清晰的设备预期行为。
? ? secs标准用来统一各个生产设备之间以及生产设备和控制设备之间的通讯，是半导体生产流程中最基本的标准。
secs协议为点对点协议，它包括2个部分secs-ⅰ和secs-ⅱ。
①secs-ⅰ为基于rs232的传输层，定义了设备和主机之间的message交互的通信接口，大致相当于iso/osi模型的下面5层。主要包括有块传输协议，message接收算法和节点传输算法；②secs-ⅱ则把secs-ⅰ传输的二进制串翻译成形象直观的格式表示出来，secs-ⅱ规范传输资料的标准结构和显示内容，方便使用者查看数据内容。
③secs标准的典型应用，节点c代表主机，节点a和b表示设备，这些节点仅仅是组成整个网络的一部分。按照secs标准的定义，每一个节点都能够根据消息头中的设备号位决定向哪一个节点传递消息，根据回答位决定控制消息的传递方向是沿着树向下还是向上。节点a控制着1a、2a、3a 3个子节点，可以根据它们的不同要求向节点c发送请求或者从节点c接收指令。secsline则表示了在2个节点之间按照secs标准的电气接口。
结合某半导体厂的全自动化后段生产线描述了基于secs标准的串口通讯的实现。
二、系统的硬件组成
? ? 整个控制系统由生产线上的生产设备和车间的控制系统组成，其硬件组成如图2所示。包括3个部分，设备和单元控制器之间通过secs-ⅰ连接，其他通过局域网相连。处于最下方的是生产流水线，单元控制器与线上每道工序相应的控制软件负责控制流水线的生产，并将生产数据通过单元控制器上报给车间的mes系统，接收车间管理人员的生产指令。中间是mes系统，主要负责监控和控制流水线的生产情况、存储重要的生产数据、报表等，同时给操作管理人员提供一套管理系统来协调整个车间的生产。最上层是工厂生产计划管理系统，用来给更高层的管理人员提供管理上的方便。?
三、基于secs标准串口通讯的实现
3.1、软件实现
? ? 系统实现了基于secs标准的串口通讯。整个通讯软件分为4个相对独立的模块：等待、发送、接收和竞争，具体描述如下：
1.等待模块。在此状态下，程序处于后台运行，直到接收到以下两种请求之一：①如果主机收到来自设备的一个enq信号(信号的意义见图3，以下同)，则回送一个eot信号给设备，同时自己转入接收状态；②如果设备收到发送命令，作如下处理：
图3 握手建立的时序图
a.向主机发送一个enq信号，然后不断侦听是否有来自主机的eot信号。在此期间，如果超过t2时间仍然未收到eot，则重发enq，最多重发rty次。如果重发rty次后仍然没收到eot，则发送失败，转入等待状态。
b.如果同时收到一个enq信号，则发生竞争，根据是主机还是设备进行不同处理。
c.如果收到一个eot信号，则表示通讯握手已经成功，转入发送状"vh如果不是以上两种信号，继续处于等待状态。在这其中最主要的是握手的建立，图3说明了软件中主机和设备之间的握手规则。
2.发送模块。在发送中，要完成以下任务：
①发送长度字节n，n个数据和两个校验和(整个数据称为1个块的数据)；②发送完成后转入侦听状态。在此期间，如果在t2时间内如果收到了应答信号，判断该信号是不是ack，如果不是则发送失败，重发enq建立握手，重发数据(最多rty次、如果在t2时间内收到了ack信号则发送成功，转入等待状态。
3.接收模块。在接收中，要完成以下任务：
①不断侦听端口，直到收到长度字节n，如果在t2时间仍然没收到长度字节n，则给对方发送nak信号，表示这一次发送失败；
②如果在t2时间内收到长度字节n后，则：判断其值是否在io-254之间。如果其值不在10-254之间，继续侦听，直到对方发完所有的数据，最后发送nak信号给对方，表示这一次发送失败；如果其值在10-254之间，继续侦听端口，开始接收数据，同时启动定时器t1。如果两个字符间的接收间隔时间超过了t1，则发送nak信号给对方，表示发送失败。如果以上两步均正确，则在所有的数据都收到后，开始计算纵校验和。
a.加果计算值和收到的校验和相等，说明接收正确。发送ack信号给对方，一次接收完成。
b.如果计算值和收到的校验和不等，则继续侦听端口，直到对方发送完所有的字节后，发送nak信号给对方，发送失败。
4.竞争模块。当主机和设备恰巧在同一个时刻发送消息，则需要进行竞争处理。处理的过程如图4所示。
3.2 串口的编程
使用api函数开发串口通信应用程序的总体思路是：首先，使用createfileq函数打开特定串口。其次，完成串行端口的设置，包括波特率，校验方式，停止位和数据位等。然后，调用setupcomm()设置串口接收发送数据的缓冲区大小，串口的设置就基本完成，之后就可以启动读写线程了。
3.2.1 串口设置的方式
串行通讯设计中的重要方面就是对端口进行设置。dcb(device control block)结构中定义了串口通信设备的控制设置。串口端口设置就是对dcb结构成员进行设置。使用api函数getcommstate()，该函数返回dcb结构的当前设置。其使用方法如下：
dcb dcb={0}；
if(!::getcommstate(hcomm，&dcb)) return false；//函数调用发生错误
else //已经取回dcb结构当前设置
3.2.2 串口的读写操作
串口的读写操作使用api函数readfile()和writefile()。当使用异步方式调用这2个函数时，若函数的返回值为true，表示i/o操作立即完成可以进行数据的处理；如果函数的返回值为false，表示i/o操作没有立即完成。举例如下：
bool breadstatus；
breadstatus=readfile(m_hidcomdev，buffer，dwbytesread，&dwbytesread，&m_overlappedread)；
if(! breadstatus)
{
if(getlasterrorq==error_io_pending)
{
waitforsingleobject(m_overlappedread.hevent，1000)；
return((int)dwbytesread)；
}
return(0)；
}
return((int)dwhytesread)；
secs其他参考资料
secs通讯协议介绍-专业指导文档类资源-csdn下载
1.?ate?=?automatic test equipment. 是自动化测试设的缩写，于半导体产业意指集成电路(ic)自动测试机， 用于检测集成电路功能之完整性， 为集成电路生产制造之最后流程， 以确保集成电路生产制造之品质。
2.?dut?= device under test.?待测设备，半导体行业一般是电子元器件/芯片。
3.?pib?= prober interface board. 探针接口板：介于测试机探针台和半导体晶圆或芯片之间。是载板的一种，主要用于在半导体器件封装前的测量，与自动测试设备(ate)之间建立电气连接。
4.?dib?= device interface board：设备接口板：介于测试机和设备之间
5.?pdp?= prober docking plate，探针台对接板
6.?handler是什么？ic handler的用法：
handler?=?ic pick up and place handler。自动分选机，用于成测中自动分类已测芯片的机器。必须与测试机相连接对接后（docking）及接上对接板（interface board）才能进行测试，动作过程为分选机的手臂将dut放入socket，此时contact chuck下压，使dut的脚正确与socket接触后，送出start讯号，透过interface tester，测试完后，tester送回binning及eot讯号，handler做分类动作。客户产品的尺寸及脚数不同，handler提供不同的模具。
7.?manipulator: 半导体测试行业的manipulator一般指的是test head manipulator,?测试机机械手/测试机支架, 也叫测试头机械手/测试头支架，搬运测试头，方便测试头与探针台（prober）对接/取消对接或调整测试头。
8.?prober =?探针台，通常指晶圆探针台，中测中用于晶圆测试的机器。
在电气测试中，来自测量仪器或测试机的测试信号会通过探针或探针卡传输到晶片上的各个设备，然后从设备返回信号。 晶圆探针台用于处理晶圆，使其在设备上的指定位置接触。 在半导体开发中，晶圆探测器主要用于评估原型ic的特性，可靠性评估和缺陷分析。
9.?pogo tower， 也叫prober tower，中文探针塔，探针塔是机械上精确排列的弹簧触点，顶部和底部，中间有可控的阻抗连接。由于塔的机械和电子特性是众所周知的，测试系统可以补偿插入损耗和信号。
10.?docking是什么？docking一般是指ate测试设备中与prober（探针台）界面连接的那块板的对接方式。?
? ? ?direct docking= 直接对接，这是一种不需要探针塔的接口对接方案，与传统系统对接方案对比，直接对接的特点如下：
? ? ? ? direct docking system 直接对接系统
接口组件仅连接到测试头测试头与探针台的连接位于外部
? ? ?? conventional system?传统系统
接口组件位于探针头板内将测试头连接到接口处的探针台上
11.?pcb?= printed circuit board, (印制电路板)，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。
12.?pc = probe card: 探针卡是晶圆测试中被测芯片和测试机之间的接口，主要应用于芯片分片封装前对芯片电学性能进行初步测量，并筛选出不良芯片后，再进行之后的封装工程。探针卡的使用原理是将探针卡上的探针与芯片上的焊垫（pad）或凸块（bump）直接接触，导出芯片讯号，再配合周边测试仪器与软件控制达到自动化测量晶圆。它对前期测试的开发及后期量产测试的良率报证都非常重要，是晶圆制造过程中对制造成本影响相当大的重要制程。
13.?wafer?= 晶圆。也被称为基片，由纯硅（si）构成，一般分为6英寸、8英寸、12英寸规格不等，晶片就是基于这个wafer上生产出来的。晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品。
14.?die -?silicon die or bare-die，晶粒 - 硅晶片或裸片是指尚未封装的全功能芯片，一个晶圆由许多晶粒组成，这些晶粒在在切割过程中被分离出来。
15.?chip?– 芯片，集成电路（ic）基本上是一种电子电路，它将许多不同的设备集成到一块硅片上。它也经常被称为微芯片或简单的芯片。一般来说，芯片这个词指的是一块很小很薄的材料，有时是从一块较大的材料上掰下来的。当芯片还没有封装时，我们称它为裸片。所以，大多数集成电路都是在很薄（厚度小于1毫米）的硅片上以裸片的形式生产的。
?
?
?
semi自动化协议标准是由semi?（国际半导体产业协会）统一制定的，是行业内供应商和客户之间不断发展的技术协议集合，常用协议如下：
?设备端的主要应用
主要应用场景
半导体制造前道工序：主要通过e39, e40, e87, e90, e94, e116, e148以及e157来实现设备自动化半导体制造后道工序：主要通过semi e122: standard for tester specific equipment model (tsem)、semi e123: standard for handler equipment specific equipment model (hsem)来实现封装和测试平板显示器：flat panel display (fpd)表面贴装技术：surface mount technology(smt)光伏设备：从2008年开始，光伏行业就决定采用secs/gem标准，应用于光伏行业的标准也称之为pv2，包含semi e37 (hsms), semi e5 (secs-ii), semi 30 (gem), semi e148 and semi e10 (oee – overall equipment effectiveness)高亮led生产设备：high-brightness leds(hb-led)，主要采用gem300 and eda (equipment data acquisition) standards
还没有评论，来说两句吧...