为什么全球半导体行业需要 SEMI EDA 标准？

自20世纪80年代初SEMI设备通信标准1（SECS-I）问世以来，SEMI一直致力于推动半导体制造的标准化进程。SECS-I为半导体制造设备与工厂系统之间的通信奠定了基础。

多年来，SEMI通过推出SECS-II、通用设备模型（GEM）及GEM300标准套件，不断扩展其标准体系。这些标准为车间设备与IT系统之间的通信、数据交换和控制提供了统一的语言。通过标准化这些交互，SEMI实现了多供应商设备之间的无缝集成，这是晶圆制造工厂的关键要求。目前，SEMI标准支撑着设备通信、工艺控制、物料管理和数据采集等核心活动。

最近，SEMI 推出了设备数据采集（EDA）标准，通常被称为接口 A，以扩展其标准体系并满足半导体行业日益多样化和复杂化的需求。EDA 标准有助于促进和简化工厂数据采集应用程序与制造设备之间的通信。

EDA Freeze 2&3标准套件映射到GEM/ GEM300标准

从SECS/GEM到GEM300再到EDA的演进，是半导体制造日益复杂化背景下的一种自然发展。最初的SECS/GEM标准建立了设备与主机通信的 robust 框架，并规范了设备行为，从而实现了可靠的交互并为自动化奠定了基础。随着晶圆尺寸从200mm升级至300mm，GEM300应运而生，以满足更高吞吐量需求和先进工艺控制要求。基于SECS/GEM，GEM300新增了作业管理、自动化物料处理及物料追踪等关键功能，这些功能对支持更大尺寸晶圆和提升生产规模至关重要。

随着行业规模扩大，数据采集与利用的重要性日益凸显。EDA（接口A）套件应运而生，成为高速、高容量数据采集的解决方案。

作为SECS/GEM和GEM300的补充，EDA支持实时数据分析、工艺优化及预测性维护，这些功能对数据驱动型制造至关重要。

SECS/GEM、GEM300和EDA共同构成了提升效率、良率和质量控制的全面路线图。这一演进确保了半导体工厂在不断变化的市场中保持竞争力、高度自动化，并随时准备进行创新。

现代半导体设备会产生大量实时数据，这些数据支撑着多种关键应用，包括：

Run-to-run control （R2R）：动态调整设备设置，以确保不同生产批次之间的输出质量一致。

故障检测和分类 （FDC）：监控数据以检测和分类异常，防止缺陷发生。

虚拟计量：利用传感器数据预测工艺参数，减少对物理测量的依赖并提升吞吐量。

状态监测： 分析设备和传感器数据以预测和预防故障，最大限度地减少意外停机时间。

数据分析：识别模式和趋势以优化流程、提高产量并提高整体效率。

这些数据驱动的应用程序展示了利用设备数据带来的变革性影响。通过实施 robust 数据采集标准，晶圆厂可以更灵活地运营，主动解决问题，并不断优化工艺以保持竞争力。

随着摩尔定律持续推动晶体管密度提升，半导体制造工艺日益复杂。EDA套件通过提供标准化的数据结构、格式和协议，实现了复杂设备与IT系统之间的高效数据交换。基于之前的SEMI标准，EDA进一步增加了管理高速、大容量数据的能力。

这些标准涵盖设备结构、通信、安全、数据建模及采集规划等关键能力，助力晶圆厂在确保安全与效率的前提下获取可操作的洞察。

SEMI E164通过分层建模设备元数据，实现EDA与GEM/GEM300的无缝衔接，并支持跨底层协议的标准化设备状态访问。此集成确保了从日益复杂的自动化设备中实现无缝数据采集。

“冻结”概念通过指定成熟、可靠的版本来稳定SEMI标准，这些版本共同构成标准套件。SEMI E178规范了EDA领域的冻结版本，其中Freeze 2目前是高速、高吞吐量数据采集的稳定框架。作为持续演进的一部分，行业正为冻结3做准备，该版本将引入对HTTP/2、gRPC和协议缓冲区等技术的支持，以及其他增强功能。

冻结3的关键要素是SEMI E179，即协议缓冲区通用组件规范。该标准通过协议缓冲区建立了一种统一的方法来表示错误、数据类型、数据值类型、单位和运算符。它将在Freeze 3中取代SEMI E138和SEMI E128，推动行业从基于XML的结构向下一代数据交换格式过渡。尽管Freeze 3仍在持续演进，但SEMI EDA Freeze 2仍作为可靠且经过验证的标准，继续驱动当今半导体制造中的数据采集与集成。这一演进彰显了行业对采用前沿技术推动数据驱动型半导体制造的承诺。

随着每个新工艺节点和先进封装技术采用的增加，全球半导体行业面临数据复杂性急剧增加的挑战。随着Freeze 3增强功能的推出，如HTTP/2、gRPC和协议缓冲区，SEMI EDA标准将能够更高效地处理这些不断增长的数据需求。通过提升数据吞吐量并无缝集成现代分析和人工智能驱动的解决方案，这些标准可实现实时工艺优化、预测性维护以及更具适应性的制造运营。

采用这一演进的晶圆厂将实现更高的良率、更快的创新周期，并在日益加速的市场中获得可持续的竞争优势。