SEMI E87

SEMI E87 CMS：Carrier 管理规范概述

引言

SEMI E87 CMS（Carrier Management Specification）是半导体行业中用于定义载具（Carrier）在自动和手动传输过程中，主机与生产设备之间通信行为的标准规范。

E87 标准的主要目的是规范主机与设备在Carrier传输过程中的交互行为，包括 AMHS与生产设备Load Port之间的Carrier传递，生产设备内部缓冲区与Load Port之间的Carrier传递，设备Load Port Access Mode（访问模式）的切换，Carrier与Load Port之间的关联，以及CarrierID校验和Carrier Slot Map校验。通过这些规范，SEMI E87 CMS确保了Carrier在传输过程中的高效性和一致性，减少了设备与主机之间的通信错误。

主要内容

SEMI E87 CMS的核心内容包括以下几个部分：

  1. Load Port的四个状态机：定义了Load Port在不同状态下的行为。
  2. Carrier状态机：包含四个并发的子状态机，用于管理Carrier的状态。
  3. Carrier对象：定义了Carrier的属性和生命周期。
  4. CarrierID校验和Carrier Slot Map校验：确保Carrier的唯一性和槽位（Slot）信息的准确性。
  5. Load Port与Carrier的服务：定义了主机与设备之间的服务交互。
  6. Load Port、Carrier与AMHS系统的协作：确保系统间的协同工作。
  7. 内部缓冲区设备与固定缓冲区设备：区分不同类型的设备缓冲区。

术语定义

在SEMI E87 CMS中，涉及多个关键术语，以下是部分术语的定义：

  • AMHS（Automated Material Handling System）：工厂内用于储存和运输物料的自动化系统。
  • Carrier：载具，晶舟，用于容纳基板的容器，如FOUP（前开式统一Carrier）和开放式Carrier。
  • CarrierID：Carrier的唯一标识符，通常存储在标签中。
  • Load Port：设备上用于装卸Carrier的接口位置。
  • FIMS：基板访问接口，打开和关闭FOUP的位置
  • Fixed Buffer Equipment：只有固定Load Port，没有用于Carrier存储的内部缓冲区的生产设备。 生产加工时，基板直接从位于Load Port上的Carrier里抽取。 
  • Internal Buffer Equipment：使用内部缓冲区的设备。
  • Internal Buffer：设备内部用于存储Carrier的位置，不包括Load Port。
  • Carrier Ready To Unload (CRTU)：Carrier准备从设备上卸载的状态。 

Load Port

Load Port 是工厂用于装卸 carrier 进出生产设备的端口。 Load Port可以作为输入Load Port，输出Load Port，或作为输入/输出Load Port。Load Port通常设计用于处理一种特定的Carrier类型，如Substrate Cassettes, Leadframe Magazines, SMIF pods, 或者FOUPs。  

  • Load Port编号规则: Load Port编号顺序，面对设备正面，从左下到右下，然后左上到右上依次递增。 
  • Carrier 槽位编号规则: Carrier 槽位编号从下往上递增分配，从“1”开始。

Load Port状态机

Load Port的状态机是SEMI E87 CMS的核心部分之一，定义了Load Port在不同状态下的行为。Load Port的状态机包括：

  • Load Port Transfer State Model

定义了Load Port传输状态的主机视图，包括IN SERVICE、TRANSFER READY、READY TO LOAD、READY TO UNLOAD等状态。

（图片来源：SEMI E87）

  • Load Port Access Mode State Model

定义了设备的访问模式，包括MANUAL（手动）和AUTO（自动）两种模式。

（图片来源：SEMI E87）

  • Load Port Reservation State Model

用于定义特定Load Port上未来活动的主机视图，包括RESERVED（已预留）和NOT RESERVED（未预留）状态。

（图片来源：SEMI E87）

  • Load Port/Carrier Association State Model

定义了Carrier与Load Port的关联状态，包括ASSOCIATED（已关联）和NOT ASSOCIATED（未关联）状态。

（图片来源：SEMI E87）

Carrier 状态机

Carrier状态机包含四个并发的子状态机，用于管理Carrier的不同状态：

  • Carrier ID状态机

管理CarrierID的读取和验证状态，包括ID NOT READ, WAITING FORT HOST, ID VERIFICATION OK 和 ID VERIFICATION FAILED 子状态。

  • Carrier Slot Map状态机

管理Carrier槽位图的读取和验证状态，包括SLOT MAP NOT READ， WAITING FORT HOST，SLOT MAP VERIFICATION OK 和SLOT MAP VERIFICATION FAIL状态。

  • Carrier Accessing状态机

管理Carrier的访问状态，包括NOT ACCESSED，IN ACCESS，CARRIER COMPLETE，CARRIER STOPPED等状态。

  • CRTU（Carrier Ready To Unload）状态机

管理Carrier准备卸载的预测状态，包括WAITING FOR CARRIER，WAITING FOR PREDICITION, PREDICTED，PREDICTION DISABLED, PREDICTION ABORTED，和PREDICTION COMPLETED状态。

Carrier对象属性

Carrier对象是SEMI E87 CMS中的核心对象之一，具有多个属性，用于描述Carrier的状态和行为。见下面表格

属性名称描述
ObjType对象类型，载具的对象类型是“Carrier”。
ObjID对象标识符。
Capacity一个Carrier中能承载的基板的最大数量。
CarrierIDStatusCarrier ID 验证的当前状态。
CarrierAccessingStatusCarrier当前被设备的访问状态。
ContentMap基板的标识符和批号的有序列表。
LocationID用于跟踪Carrier在设备中的位置信息，如Load Port、内部缓冲区等。
SlotMap有序的槽位状态列表，状态包括UNDEFINED，EMPTY, NOT EMPTY, CORRECTLY OCCUPIED, DOUBLESLOTTED, CROSS SLOTTED 状态。
SlotMapStatusSlot map 验证的当前状态。
SubstrateCountCarrier中的当前基板数量。
UsageCarrier中物料的类型，例如 Test, Dummy, Product 或 Filler等。
CaRTUPStatusCarrier准备卸载的预测状态。只有当CRTU预测实现时，这个属性才被要求。
CaRTUPSettingTimeCarrier准备卸载的预测设置时间，用于通知主机Carrier即将卸载的时间。
CaRTUPTimeOutCarrier准备卸载的预测超时时间，用于定义预测的最大延迟时间。

校验机制

SEMI E87 CMS定义了两种校验机制，确保Carrier的唯一性和槽位信息的准确性：

1. CarrierID校验：确保Carrier的唯一标识符正确无误。

2. Carrier Slot Map校验：确保Carrier槽位图中的基板信息准确。

校验可以由主机或设备执行，具体取决于主机是否提供了预期值。如果主机提供了预期值，设备将执行基于设备的校验；如果主机未提供预期值，设备将向主机提供基于主机的校验所需的信息。更详细解析，请参考文章GEM300系列之E87 Carrier的验证逻辑。

服务与事件

SEMI E87 CMS定义了多种服务和事件，用于主机与设备之间的交互。包括：

  • Bind
  • CancelBind
  • CancelCarrier
  • CancelCarrierAtPort
  • CancelCarrierOut
  • ProceedWithCarrier
  • CarrierRelease
  • CarrierNotification
  • CancelCarrieNotification
  • CarrierRecreate
  • CarrierTagReadData
  • CarrierTagWriteData
  • ChangeAccess
  • ChangeServiceStatus
  • ReserveAtPort
  • CancelReservationAtPort
  • CarrierIn
  • CarrierOut
  • CancelCarrierOut
  • CancelAllCarrierOut

此外，SEMI E87 CMS还定义了多个事件，如Carrier Location Change Event（Carrier位置变化事件）、CarrierID Read Fail Event（CarrierID读取失败事件）等，用于实时监控Carrier的状态变化。

流程场景

SEMI E87 CMS提供了多个流程场景示例，帮助用户理解不同设备配置下的Carrier管理流程。这些流程场景示例为用户提供了实际应用中的参考，帮助其更好地理解和应用SEMI E87 CMS。例如：

（图片来源: SEMI E87）

结论

SEMI E87 CMS是半导体行业中Carrier管理的重要标准，通过定义主机与设备之间的交互行为，确保了Carrier在传输过程中的高效性和一致性。

如需了解SEMI E87 解决方案，请联系Support@kxware.com

如需获取SEMI E87 标准文档， 请访问SEMI网站获取：https://www.semi.org/en/products-services/download-standards

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