SEMI E5 SECS-II 标准概述
引言
SEMI E5 SECS-II（半导体设备通信标准2）定义了半导体设备与工厂主机之间交换的消息的详细结构和解释。该标准完全兼容SEMI E4（SECS-I），并允许与其他消息传输协议兼容。SECS-II通过定义消息的详细结构，使得主机软件只需对个别设备有最低限度的了解即可建立通信，从而支持集成电路制造中的典型行为场景。SEMI E5中的主要内容包括：设备与主机通信协议的基本术语概念，SECS-II消息的格式及组成元素， 通信数据项定义及规范。
术语定义
- 主机（Host）：工厂与设备通信的智能系统。
- 设备（Equipment）：与工厂主机通信的智能系统。
- 设备ID（Device ID）：0到32767之间的数字，用于标识与主机通信的特定设备。
- 发起者（Originator）：消息的创建和发送者。
- 交互（Transaction）：构成了所有SECS-II信息交换的基础，由不请求应答的主消息或请求应答的主消息及其相应的次消息组成。
- 会话（Conversation）：一个或多个用于完成特定任务的相关交互的系列。会话超时用于提示会话没有正常结束。
- 主消息（Primary Message）：Function为奇数的消息，也是一对交互消息的第一条消息。
- 次消息（Secondary Message）：Function 为偶数的消息。也是一对交互消息的第二条信息。
- 解释器（Interpreter）：解释主消息（Primary Message）并在请求时生成应答的系统。
- 单块消息（Single-Block Message）：SECS-II要求某些消息按照消息传输协议以单个块或单个包的形式发送。单个块的SECS-II消息允许的最大长度是244字节。
- 多块消息（Multi-Block Message）：长度超过244字节的SECS-II消息称为多块消息。某些SECS-II消息允许是多块消息，即使它们在其他方面满足单块长度要求。
- 状态变量（Status Variable）：只读状态信息，其值始终包含有效信息。
- 数据变量（Data Variable）：只读信息，当与数据变量关联的事件在Event Report消息中报告时，该值只需要包含有效的信息。
- 设备常量（Equipment Constant）：设备的设置，该值可以由主机和操作员设置，用于配置设备的硬件或软件行为。
SECS-II消息定义
SECS-II消息被划分为多个Stream，每个Stream包含特定的Function消息。例如：
- Stream 1：交换设备状态信息。
- Stream 2：处理来自主机的设备控制消息。
- Stream 4：物料控制，包含原始物料控制协议和支持SEMI E32的新协议。
- Stream 5：异常处理，包含关于二进制和模拟设备异常的消息。
- Stream 6：数据收集，用于满足工艺测量和设备监控的需要。
- Stream 7：工艺程序管理，用于管理和传输工艺程序。
- Stream 9：系统错误，用于通知主机已经收到了一个无法处理的消息块或事务计时器超时发生。
- Stream 10：终端服务，这组消息适用于在设备的操作终端和主机之间传递文本消息。
- Stream 11：已被删除，不会再出现在E5标准中。通信委员会一致认为 Stream 11已经过时。 它已经从1989年版的标准中删除，不鼓励使用它。
- Stream 12：晶圆映射图，处理坐标位置和与这些位置相关的数据的消息。包括如晶圆映射与晶圆上的die 的坐标和相关的binning信息。
- Stream 13：数据集传输，提供了在系统之间传输数据集的协议。
- Stream 14：对象服务，这组消息用于与对象相关的通用功能，包括获取对象信息和设置对象的值。
- Stream 15：配方管理，定义了一组消息，用于交互E139 定义的关于配方、配方名称空间和配方执行器的信息和操作的服务。
- Stream 16：工艺管理，提供了一组消息的协议，这些消息能够控制设备和设备资源对物料的加工处理。
- Stream 21：（数据项传输）定义用于在主机和设备之间传输可能较大的项的消息。
E5中规定了设备特定消息的定义规范，以支持标准消息中没有涵盖的行为场景。
（图片来源： SEMI E5）
消息结构
SECS-II消息被归类到称为Stream的类别中，每个Stream包含特定的Function消息。消息由称为Item的数据项和Item列表组成，这种结构允许使用自描述数据格式来确保正确地解释消息。
消息头（Message Header）
消息传输协议必须为每条消息提供以下信息，称为消息头。消息头中包含的信息有
- 设备ID（Device ID）：0到32767之间的数字，表示消息的来源或目的。
- Stream和Function：消息由一个Stream编号（0到127）和一个Function编号（0到255）标识。
- 请求应答（W-bit）：消息传输协议必须能够识别主消息是否需要应答。
数据项与列表
- 数据项（Item）：消息中的一个数据元素，其长度和格式由该Item的前2、3或4个字节定义。例如 <U4 1000454>，表示格式为一个无符号四字节的整数数据项，这个数据项的值最终会解析为 1000454。
- 列表（List）：元素的有序集合，其中的元素既可以是Item，也可以是List。
E5中定义的基本数据类型包括：List，Binary，Boolean，I1，I2， I4， I8，U1，U2，U4， U8, F4，F8。E5 也规范了传递本地化字符串数据项的数据格式，例如 Simplified Chinese GB。
数据项字典
E5中的数据项字典是E5中消息的每个数据项的规范，约束了通信消息中数据的数据类型，用途及解释，并列举了数据项所使用的场景。例如：
（图片来源： SEMI E5）
结语
SEMI E5 SECS-II标准为半导体设备与主机之间的通信提供了详细的消息结构和解释，支持集成电路制造中的典型行为场景。通过理解SECS-II的基本概念、消息结构、交互与会话、数据项与列表以及变量字典，技术人员可以更好地实现设备与主机之间的高效通信。
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关于SEMI 标准文档详细信息，请访问SEMI官网：http://www.semi.org 。