SEC/GEM規格にSTREAM21メッセージが追加されます
By Albert Fuchigami, The PEER Group
FA(Factory Automation)ホストとツール間のデータ転送は、より高度な製造データ要件と機器構成によって急速に増加しています。
SEMI E5 (SECS-II)が1982年に初めて発表されたとき、メッセージを転送するために存在したのは SEMI E4 (SECS-I) シリアル通信プロトコルだけでした。SEMI E37(HSMS)は、後にTCP/IPネットワーク上で動作するように開発され、現在ではこの2つのプロトコルの中でより一般的に使用されています。
残念なことに、これらの送信プロトコルの両方と、SECS-II規格自体は、単一のSECS-IIデータ項目で表現できるデータにサイズ制限を課しています。
SECS-IIを使用するソフトウェアアプリケーションでは、このようなサイズ制限が頻繁に発生します。
この問題に対処するために、SEMI E5-0220ではStream21メッセージを導入し、潜在的に大きなアイテムをより簡単に転送できるようにしました。
これは、SECS-IIデータS-IIデータ項目の16MBのサイズ制限内に収まるより小さなピースに転送することによって達成されます。
これらの小さな断片は、Stream21メッセージ内のITEMPARTデータ項目に順次格納されます。
受信者がこれらのメッセージを受信すると、個々のITEMPARTsを連結して元のアイテムを復元できます。
Stream21メッセージは、機器またはホストのいずれかによって送信できます。これらのメッセージにはITEMTYPE値が含まれており、受信者は受信したアイテムのタイプを知ることができるため、データを正しく処理する方法を知ることができます。
Stream21メッセージを使用すると、小さいデータ、非常に大きいデータ、およびその間にあるすべてのデータを送信できます。送信者がアイテム全体を受信者に転送するには、2つの方法があります。
- 単一メッセージ技法 – 送信者は、単一のStream21メッセージを使用して、アイテムのすべての部分を転送します。
この方法は、送信側と受信側の両方で1つのSECSメッセージを処理するだけなので簡単ですが、基礎となる送信プロトコルの最大メッセージサイズ(SEMI E37(HSMS)では約4GB、SEMI E4(SECS-I)では約7.9MB)に制限されます。
大量のデータを処理する場合、送信側は、このメッセージが転送されている間にキュー内の他のSECSメッセージへの影響を考慮する必要があります。これは、SECS通信チャネルが送信側によってブロックされるためです。
- 複数メッセージ技術 – 送信者は、個別のストリーム21メッセージを使用して各アイテム部分を送信します。
この方法では、送信側と受信側が複数のStream21メッセージを処理しているため、送信側と受信側でさらに作業が必要になりますが、送信できるデータのサイズ制限はありません。
回復シナリオは、受信側が送信側に個々のメッセージの送信を再試行するように要求した場合に可能です。これは、メッセージの送信が失敗したためです。
最も重要なことは、複数のメッセージを使用することによって、SECSチャネルが単一の非常に大きなStream21メッセージによってブロックされないことです。
これにより、他のメッセージをインターリーブできるため、Stream21メッセージの背後にあるキュー内のSECSメッセージへの影響が小さくなります。
これは、重要な制御と情報メッセージの遅延を防ぐための重要な考慮事項です。
Stream21のメッセージは、現実世界でどのように活用されるのでしょうか。
北米地区Information & Control (I&C)技術委員会傘下のタスクフォースは、この新機能を利用するために、すでにStream21を標準に組み込む作業を進めています
例えば、
- Advanced Backend Factory Integration (ABFI) Task Force は、Stream21を使ってウエハマップデータを転送するSEMI E142の新しい下位規格に取り組んでいます(バロット6804A- Revision to Add a New Subordinate Standard: Specification for SECS II Protocol for Substrate Mapping With Item Transfer to SEMI E142-0820: Specification for Substrate Mapping（新しい下位標準を追加するための改訂:SEMI E142-0820への項目転送を伴う基板マッピングのためのSECS IIプロトコルの仕様:基板マッピングの仕様)。
- GEM300 Task Force はレシピを転送する公式な方法としてStream21をサポートするために、SEMI E30のアップデートに取り組んでいる。 (Ballot6348-Revision to SEMI E30-0418:Specification for the Generic Model for Communications and Control of Manufacturing Equipment(GEM))。
この作業が進むにつれて、Task ForceのメンバーはStream21の機能にいくつかのギャップを見つけました。これらは最近、SEMI E5において、バロット 6802 - SEMI E5-0220:SEMI Equipment Communications Standard2Message Content(SECS-II)）の仕様に対する部分改訂の一部として取り上げられました。
SEMI E5ではStream21メッセージの新しいセット(S21 21、F19/F20)が定義されています。これにより、SECSチャネルのもう一方の側で、各ITEMTYPE(単一メッセージテクニック、複数メッセージテクニック、ITEMTYPEのリストと削除など)でサポートされるStream21機能を知ることができます。
例えば、ある実施形態は、カスタム基板結果データ(ITEMTYPE CUSTOMRESULT)に対してはStream21マルチメッセージ技法をサポートしますが、フォーマットされていないレシピ(ITEMTYPE SEMI:UNFORMATTEDPROCESSPROGRAM)に対してはサポートしていません。
多くの異なるソリューションが、現代の製造現場における複雑なツールの高度なデータニーズに対処しようと試みてきました。特定の目的のために構築されたカスタムSECSメッセージを開発するものもあれば、特定の機能のためにSECS-IIメッセージングを放棄し、ファイル転送またはカスタム通信インターフェースに依存するものもあります。
どちらのアプローチも実装コストが高くなります。
一世代前、ストリーム13データセットは大量のデータを転送するために開発されました。
データセットは堅牢で柔軟性がありますが、実装が複雑です。特に、転送するデータがSECS-IIデータ項目の16MBの容量よりわずかに大きい場合には、実装が困難です。
EDA(Interface A)標準は、大量のツール側データを送出するための優れたオプションですが、ホストの中には、この転送にSECSチャネルを使用したいと思うものがあります。そのため、異なる通信プロトコルを使用して異なるソースからのデータをマージする必要がありません。
Stream21メッセージの導入により、SECSチャネルを介した大規模メッセージの双方向送信を一貫したスケーラブルな方法でサポートできるようになり、OEMとファクトリの両方の統合作業が簡素化されました。
参加方法
SEMIスタンダードの開発活動は、全主要製造地域で年間を通じて行われています。
参加をご希望の際は、SEMIインターナショナルスタンダードプログラム www.semi.org/standardsmembership. よりご登録をお願いします。
詳細につきましては、 SEMIスタンダードの Webサイト また 最新のイベント ページをご参照ください。SEMIスタンダード活動についてご質問がございましたら、 SEMIスタンダード担当者 までお問い合わせください。
著者に関して
Albert Fuchigamiは、The PEER Group Inc.の上級ソフトウェア開発者です。
SEMIスタンダードプログラムに積極的に参加し、北米地区Data Diagnostic Acquisition(DDA)タスクフォースを共同指揮し、Information&Control技術委員会に貢献しています。
Albert氏は、スタンダードが工場のホストシステムとのデータ通信をいかに最大化できるかを示している。
彼は、HTTP/2とgRPCおよびProtocol Buffers技術をEquipment Data Acquisition(EDA)スタンダードに統合したことにおいて第一人者です。
Standards Watch
SEMI
www.semi.org
December 2, 2021