SECS를 아십니까? - 반도체 장비를 위한 SECS의 개요와 전망
SEMI 표준의 반도체 라인 자동화 공장의 개요도
SECS 통신 표준의 역사
SECS-I과 HSMS의 특징 비교
SECS-I과 HSMS의 토폴로지 비교
SECS, 반도체 장비 통신 표준
반도체 장비에서의 통신 규격은 SEMI가 규정하고 있는 SECS가 있다. SECS란 SEMI Equipment Communication Standard의 약자이며, 반도체 장비간 통신의 표준으로 자리잡았다. SEMI의 통신 규격을 통칭하여 SECS라 칭하고 있다. 이 표준 규격은 시대와 기술의 변화에 따라 지속적으로 변화하는 양상을 보이고 있다.
SECS 규격으로는 현재까지 총 13개 분야 총 772개의 규격이 제시되고 있다. 대표적인 표준분야로는 장비 자동화 하드웨어(92개 규격), 장비 자동화 소프트웨어(54개 규격), FPD(Flat Panel Display: 42개 규격), MEMS(3개 규격), 세이프티 가이드라인(27개 규격) 등을 포함한다. 또한 SEMI 표준은 완료된 상태가 아니라, 지속적인 진행형 단계를 밟고 있다. 반도체 장비와 관련한 기술 발전과 새로운 프로세스의 등장 등으로 인해 새로운 분야와 새로운 규격의 필요성이 꾸준히 요청되는 분야이기 때문이다.
다음은 각 SECS 규격에 대한 소개와 반도체 장비에서의 적용 방안에 대해 알아보자.
1. SECS-I, II
70년대말에 처음 제시된 SECS-I은 당시 거의 대부분의 장비가 채택하고 있던 시리얼 통신에 대한 접속 방법에 대한 규약으로 80년대 들어 표준으로 채택되어 사용되어 왔다. 곧이어 SECS-II 표준이 발표되었는데, SECS-II는 실제 통신이 이루어지는 데이터 정의에 대한 규약이다.
2. GEM
80년대 후반에는 반도체 장비 구동에 대한 시나리오의 필요성에서 GEM(Generic Equipment Model) 규약이 출현하게 되었다. GEM은 200mm 웨이퍼 자동화 라인에서 본격적으로 접목되기 시작하여 300mm 웨이퍼 라인에서 완전히 도입되어 사용되고 있다.
3. HSMS
여기에 인터넷 TCP/IP로 대표되는 이더넷의 기술 발전과 저변확대는 반도체 장비에서도 기존 시리얼 통신에서 벗어나 이더넷 통신의 필요성을 제기하게 되었다. 이에 이더넷을 통한 데이터 전송에 대한 규약이 90년대 중반에 SEMI 표준으로 등장하게 되었으며, 이것을 HSMS(High-speed SECS Message Service)라 한다. 현재 HSMS는 이더넷 기술의 본격적인 산업 장비 분야에서의 도입을 계기로 기존의 시리얼 버스 통신 규정을 담은 SECS-I 표준을 완전히 대체하고 있다.
왜냐하면 SECS-I은 시리얼 버스(RS232C 등)가 느린속도와 케이블 길이의 제한성을 갖는데 비해 SECS-II가 채택하고 있는 이더넷은 확장이 용이할 뿐만 아니라 케이블 길이의 제한이 없다. 최근에는 무선 LAN 기술의 결합도 가능하게 됨으로써 기존 시리얼 통신은 이제 반도체 장비에서 그 필요성을 거의 상실했다.
4. Interface A
2000년대 들어서는 SECS와는 어느 정도 구별되는 Interface 규약이 출현하게 되었다. 현재 Interface 규약은 Interface A가 완료된 상태이며, Interface B, Interface C는 아직 완료되지는 않고 논의가 지속되고 있다. 이 Interface 규약은 웹의 사용이 일상화되면서 기존 반도체 생산 라인의 정보 데이터를 웹과 연결하고자 하는 방안으로 제시된 것으로 말해진다. 실제 3년 전부터 본격적인 활성화 노력을 보이고 있는 가운데, 2년 전부터는 TI, 인텔 등에서 현장 적용에 나서고 있다. 삼성전자를 비롯한 국내 반도체 업계에서는 아직 도입되고 있지는 않은 것으로 나타났다.
SECS 도입 현황과 전망
좀더 구체적으로 SEMI에서 제시하고 있는 반도체 장비 관련 통신 표준으로는, 1) SECS로 대표되는 일반화된 통신 표준, 2) 300mm 웨이퍼 프로세싱 표준, 3) Interface A, B, C 표준으로 분류할 수 있다.
반도체 장비에서의 일반화된 통신 표준인 SECS는 E4 SECS-I, E5 SECS-II, E37 HSMS-SS, E30 GEM 및 GEM에서 파생한 SEM이 있다. SECS-I에는 현재 300~400개의 메시지가 정의되어 있다. 그리고 이 메시지를 어떻게 전송할 것인가를 다룬 표준 규약이 SECS-I과 HSMS이다. 앞서 설명했듯이 GEM은 반도체 장비 운영에 대한 시나리오를 다루고 있으며, GEM에서 파생한 SEM은 또다시 무인반송차 및 호이스트, 핸들러장비, 검사장비, 클러스터 툴 등 일반 반도체 장비와 다른 특수한 성격이 있는 개개의 제조 장비군에 대한 표준을 정의하고 있다. SEM군에는 PSEM, STKSEM, IBSEM, HSEM, ISEM, CTMC 등 다수의 규약이 정해지고 있다.
300mm 와이퍼 프로세싱 표준으로는 E84 Enhanced Handoff Parallel I/O Interface, E87 CMS, E40 Process Job Management, E94 Control Job Management로 구성된다. CMS는 캐리어 매니지먼트 서비스를 의미하며, 특히 E40과 E94는 프로세스 및 컨트롤과 관련한 관리 규약으로 300mm 와이퍼에서 완전한 표준으로 자리잡았다.
어찌보면 단순히 웹을 통한 모니터링이라는 설비 관리자 및 운영자의 편의성을 위해 제시된 Interface A 규약은 반도체 장비 정보 및 데이터 수집 정보를 Http/SOAP를 통해서 외부의 클라이언트에 제공하고 기능을 가진다. 여기에서 모든 데이터는 XML 문서를 통해서 데이터 전송이 이루어진다. Interface A 규약은 다음의 4가지 표준으로 구성된다. 1) E120 CEM(Common Equipment Model), 2) E125 EqSD(Equipment Self Description), 3) E133 ECA(Equipment Client Authentication and Authorization), 4) E134 DCM(Data Collection Management)이 그것이다.
Interface A는 인터넷이 연결된 곳이면 어디서나 접속이 가능하기 때문에 장비 및 데이터 정보에 대한 모니터링에 사용되고 있으며, 장비가 언제 에러가 발생했는지를 진단하는 폴트 디텍션 컨트롤이나 인터넷을 통한 원격 장비 진단 등에 활용될 수 있다. 따라서 Interface A는 SECS 프로토콜을 대체할 목적으로 개발된 것은 아니지만, 기존 SECS에 비해 상당히 저렴하게 구축이 가능하여 SECS를 점차적으로 대체해 나갈 것이라는 것이 전문가들의 견해이다. 하지만 당장 대체하기에는 무리가 있다. 원래 Interface A는 웹을 통한 장비 데이터의 모니터링이 목적이었으므로 가장 중요한 제어기능은 고려치 않았기 때문이다.
현재 완료된 표준은 아니지만 Interface B와 Interface C도 주목된다. B는 반도체 장비간 데이터 공유에 대한 표준 규약으로 국내에서는 삼성전자 LCD부문에서 적극적인 도입을 보이고 있다. 또한 C는 장비의 현재 상태를 반도체 팹 라인 밖에서 모니터링 하기 위한 기준을 제시한다. 이는 대부분의 반도체 장비가 개별 전문업체에 의해 개발되고 납품되기 때문에 반도체 메이커 설비 운영 담당자가 쉽게 처리하지 못하는 장비에서 발생할 수 있는 문제들을 개발 업체 전문가들이 원거리에서도 직접 웹을 통한 모니터링으로 장비 진단을 할 수 있도록 한다는 진일보한 구상이기도 하다.
이 구상은 이론적으로는 완벽해 보일지는 모르지만 현실적으로는 무리가 있어 보인다. 현재 반도체 라인의 모든 데이터는 보안상의 이유로 팹 라인 외부로의 차단이 100% 이루어지고 있기 때문이다.
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