RockPlus EFEM

半导体设备前端与整机控制软件

从晶圆搬运到工艺执行,实现半导体设备一体化控制。面向半导体设备制造商及设备自动化集成场景,提供覆盖晶圆装载、机械手控制、搬运调度、工艺流程、配方管理、设备监控及 SECS/GEM 通信的上位机控制软件解决方案。

通过可复用的软件控制框架,集成 LoadPort、Robot、Aligner、运动控制器、工艺腔及设备 I/O 等单元,协调设备动作与生产流程,并与 MES、EAP、Host 等工厂系统进行数据交互和自动化协同。

Wafer Handling Robot Control Equipment Automation Recipe HMI SECS/GEM
EFEM CONTROL CONSOLE

设备单元状态

LoadPort
Ready
Robot
Run
Aligner
Ready
Chamber
Proc
MappingSlot 25 · 已识别
Recipe已加载 · 校验通过
HostRemote · HSMS
Alarm0 Alarm · 0 Warn

晶圆搬运 · Wafer #07

LoadPortRobot 取片Aligner 对位工艺位回片
统一调度
取片 → 对位 → 送片
Host 协同
SVID · CEID · 远程命令
8 大核心能力覆盖搬运、控制、配方到通信
四层控制架构接口层、执行层、控制层、协同层
模块化可复用设备差异留在接口层
SECS/GEM 集成对接 EAP、MES、Host
Business Challenges

半导体设备控制的难点,
不只是让硬件动起来

半导体设备往往包含多种控制器、执行机构与工艺单元。真正的挑战,是让不同硬件在统一逻辑下协同工作,并满足生产自动化、异常处理和工厂系统集成要求。

01

设备接口复杂,集成成本高

不同品牌的 Robot、LoadPort、运动控制器和 I/O 模块具有不同的通信协议与控制方式,需要分别处理指令交互、状态反馈和异常逻辑。

02

多机构协同,控制逻辑复杂

晶圆搬运涉及取放片、路径规划、状态判断、设备握手及工艺位协同。多个执行单元之间需要严格的动作时序与安全互锁。

03

工艺变化多,软件复用困难

不同设备在机械结构、工艺流程、Recipe 参数和控制节拍方面存在差异,软件缺少模块化设计,容易形成重复开发和长期维护负担。

04

自动化要求高,异常追溯难

设备不仅需要稳定执行工艺,还需满足 Host 远程控制、状态上报、Alarm 处理、生产数据记录及接口联调等需求。

Control Architecture

统一软件控制框架,连接设备硬件与工厂系统

围绕设备运行所需的核心控制逻辑,建立从设备接口、动作执行、流程调度到上层通信的软件架构。通过模块化设计,将通用控制功能与具体设备的机械结构、控制协议和工艺逻辑分离,为不同类型的半导体设备提供可扩展的软件基础。

EFEM CONTROL FRAMEWORK

把设备差异留在接口层,把通用控制能力沉淀到软件框架中

从工厂系统协同到硬件接口,四层结构各司其职,便于按项目裁剪与复用。

工厂系统协同层
MES · EAP · Host
上位机控制层
HMI · Recipe · Alarm · Data · User
设备调度与执行层
Scheduling · Robot · Sequence · Interlock
硬件接口层
LoadPort · Robot · Aligner · Motion · I/O · Chamber
RockPlus EFEM · 设备控制软件核心
SECS/GEM · HSMS
状态、事件、报警、配方、远程命令
操作界面与权限
参数配置、状态监控、运行记录
晶圆流转与时序
机器人动作、握手、异常恢复
串口 · 运动总线 · I/O
设备专有协议集成
LoadPortRobotAlignerServo / MotionDigital I/O工艺腔 Chamber
Core Capabilities

核心功能

围绕晶圆传送、设备动作、工艺执行与自动化集成,构建半导体设备上位机控制所需的核心软件能力。

01 / WAFER HANDLING

晶圆装载与位置管理

围绕 LoadPort、FOUP/Cassette 和 Wafer 建立装载及位置管理逻辑,支持按设备需求集成 RFID 识别、Slot Mapping、载具状态和晶圆位置数据。

LoadPort · FOUP/Cassette · RFID · Slot Mapping
02 / WAFER SCHEDULING

晶圆搬运与路径调度

管理晶圆在装载端、机械手、对位单元与工艺位之间的流转,协调取片、放片、搬运顺序和执行状态。

Wafer Transfer · Path Scheduling · Robot Coordination
03 / MOTION & ROBOT

机械手与运动控制集成

对接机械手、伺服轴与设备运动控制单元,封装初始化、回零、手动操作、动作执行、状态反馈及异常复归等控制逻辑。

Robot · Servo · Home · Reset · I/O
04 / PROCESS CONTROL

工艺流程与设备协同控制

对搬运动作、工艺单元、传感信号及执行机构进行时序协调,结合设备要求配置状态机、握手逻辑和软件互锁。

Process Sequence · Equipment Handshake · Interlock
05 / RECIPE

Recipe 配方与生产任务管理

提供配方选择、编辑、加载、参数校验及执行控制能力,可实现配方与工艺单元关联,并结合批次或生产任务管理执行流程。

Recipe · Parameter Validation · Lot / Job
06 / HMI & OPERATION

可视化 HMI 与设备操作

集中展示设备运行状态、机构位置、工艺进度与报警信息,支持手动调试、参数配置和分级用户权限管理。

HMI · Manual Control · User Permission · Configuration
07 / ALARM & TRACE

异常处理与运行数据追溯

支持设备报警识别、异常状态处理、历史记录及运行日志管理,结合项目需求配置超时保护、复归策略、过程记录和数据导出。

Alarm / Warn · Recovery · History Log · Data Export
08 / FACTORY AUTOMATION

SECS/GEM 与工厂自动化集成

通过 SECS-II、GEM、HSMS 等通信机制,对接上层 EAP、MES 或 Host,实现状态变量、设备事件、报警、报告及远程控制命令交互。

SECS/GEM · HSMS · SVID · CEID · RPTID · Remote Command
Automation Workflow

从晶圆装载到工艺完成,让设备流程有序运行

围绕半导体设备典型作业流程,协调物料识别、机械动作、工艺执行和生产信息交互。

Exception Handling

异常处理
贯穿整个控制流程

报警、停止、复位或人工干预,按预设策略执行并保留记录。

当设备出现异常时,系统根据预设策略执行报警、停止、复位或人工干预,并保留相关运行记录,为设备诊断与问题追溯提供依据。

01
载具装载FOUP/Cassette 进入 LoadPort,完成在位检测、载具识别及装载状态确认
02
晶圆识别与映射读取或维护 Slot Mapping,建立 Wafer 与装载位置的对应关系
03
设备初始化完成机器人、执行机构及相关控制单元的初始化、回零和状态确认
04
晶圆搬运根据搬运路径及设备状态执行取片、对位(按需)和送片动作
05
工艺协同执行将晶圆送入指定工艺位置,协调设备握手、Recipe 和相关工艺动作
06
出片与任务结束完成取片、回片、位置更新及生产任务结束处理
07
数据记录与状态上报记录关键动作、设备状态、报警和生产事件,按接口规范与 Host 交互
Product Value

让设备软件从单次开发,走向持续复用

模块化的控制框架,既服务当前设备的稳定运行,也为后续设备的快速适配沉淀基础。

01 / MODULAR

模块化控制,适配不同设备架构

将设备接口、动作控制、调度流程和上层通信进行模块化组织,支持根据不同机械结构与工艺需求进行项目级适配。

02 / SCHEDULING

统一调度,协同多种执行机构

在统一控制逻辑下协调 LoadPort、Robot、工艺单元和运动机构,减少分散控制带来的状态和流程管理复杂度。

03 / HW + SW

软硬件协同,支撑设备自动化运行

连接现场硬件执行与上位机业务逻辑,实现从手动调试、自动作业到异常处理的流程控制。

04 / TRACEABILITY

数据留痕,支撑维护与工厂集成

记录设备动作、运行状态和异常信息,并通过标准通信接口连接上层系统,为设备诊断和生产追溯提供数据基础。

Application Cases

典型应用案例

RockPlus EFEM 的控制软件能力可结合不同半导体设备的机械结构、动作逻辑和工艺要求进行适配。

CASE 01

盛合晶微|先进封装产线送片机 EFEM 控制系统

应用场景:先进封装设备的晶圆自动上下料与设备协同

面向盛合晶微先进封装产线的送/取片应用,围绕 LoadPort、双臂机器人、Aligner、RFID 及工艺设备之间的协作,构建晶圆自动搬运与整机流程控制软件。

系统按照设备工艺需求,对载具识别、晶圆位置管理、取放片动作、预对位、工艺位交接、批次管理及 Host 通信进行统一控制。

关键技术实现

01 / LoadPort 与载具识别

集成 RS232 SMIF LoadPort、OMRON RFID 读头,管理 FOUP/Cassette 在位状态、TagID 与 Port1/Port2 的绑定关系,以及 Slot Mapping 数据。

02 / 双臂机器人与对位控制

集成 DAIHEN 双臂 SCARA 机器人及 RS232 Aligner,封装 Home、ServoON、ResetAndORG、取放片与对位动作,支持 Robot、Cassette、Aligner、CV/Stage 之间的搬运协同。

03 / 自动流程与批次管理

实现 Auto Run 上下料循环、CycleStop、异常恢复、Recipe 加载、Lot_End 处理及 Local/Remote 模式切换控制。

04 / Host 通信与事件上报

基于 SECS/GEM、HSMS 对接 Host,支持 SVID 状态变量、CEID 事件、RPTID 报告、S2F41 远程命令及设备运行日志管理。

应用延展

相关 EFEM 控制框架覆盖 Oven/RTP、Mounter、Printer、Dispenser 等不同设备类型的前端上下料控制工程,针对进/出片和工艺接口进行适配。

案例价值

将晶圆搬运、对位、工艺交接和 Host 通信组织在统一的软件控制流程中,为多类型先进封装设备的 EFEM 控制提供可复用的开发基础。

DAIHENSMIF LoadPortOMRON RFIDAlignerSlot MappingSECS/GEM
CASE 02

清洗机|整机上位机与工艺控制软件方案

应用场景:多腔晶圆清洗设备的搬运调度与工艺协同

围绕多腔清洗设备的自动化控制需求,将晶圆前端搬运、机械手运动、多腔工艺执行、供液管路及上位机监控纳入整体软件控制方案。

方案覆盖 EFEM 晶圆调度、EtherCAT 运动控制、JEL 机械手集成、工艺时序、Recipe、安全互锁、数据记录与工厂自动化接口等功能范围。

关键技术方案

01 / EFEM 晶圆调度

面向 2 个 Load Port,设计晶圆路径规划、手臂分配、顺序/并行加工调度与单元屏蔽逻辑,实现前端搬运与工艺单元的协同。

02 / 机械手与运动控制

集成 JEL 机械手通信、初始化、手动取放片、状态与报警诊断;通过 EtherCAT 主站卡连接三菱伺服轴,管理 I/O 映射、回零、运动状态及故障处理。

03 / 多腔工艺时序控制

围绕多个工艺腔及整机多个 ARM,管理主轴、Chuck、喷嘴等机构动作,并结合 Recipe 步骤、配方与腔体绑定关系、ARM 防干涉和软件互锁设计工艺控制逻辑。

04 / 供液与管路控制

设计双罐优先供液、液位补液切换、阀门控制、管路状态监控及异常停机处理,并通过 HMI 提供相关状态和操作界面。

05 / HMI、报警与数据管理

提供整机动态状态、工艺腔与机械手监控、管路页面、手动调试、Alarm/Warn 分级、报警指引、趋势曲线,以及机械手、晶圆、FA 日志和数据导出功能。

06 / SECS/GEM 与 FA 接口

按照 Host 规范,规划 SEMI E5/E30/E37 以及 E40/E116/E84/E87/E94/E39 的项目适用功能和 RFID 接口,并结合模块联调、仿真、异常场景测试及 FAT 开展软件验证。

方案价值:展示 EFEM 控制软件从前端晶圆搬运延伸到多腔工艺时序、运动控制、供液系统及工厂自动化集成的设计能力。
JEL RobotEtherCATMitsubishi ServoMulti-ChamberARMChuckRecipeSECS/GEM

案例说明:本案例依据清洗机上位机控制系统报价文件中的技术范围整理,实际交付功能与实施状态以项目最终确认版本为准。

Technology & Integration

面向不同设备接口与工厂自动化要求进行适配

根据设备实际配置与 Host 规范,确定接口、标准范围与实施方式。

DEVICE CONTROL

设备控制与硬件接口

根据设备实际配置,集成机器人通信、RS232 串口设备、EtherCAT 运动控制、数字 I/O 及其他设备专有控制接口。

SECS / GEM

半导体设备通信

支持围绕 SECS-II(SEMI E5)、GEM(SEMI E30)和 HSMS(SEMI E37)开展设备与 Host 的通信集成,处理状态、事件、报警、报告和远程命令。

SEMI STANDARDS

扩展自动化标准

对于需要载具交接、Carrier Management、Processing Management、Control Job Management 等功能的设备,可按项目 Host 规范评估相应 SEMI 标准的适用范围和开发内容。

DELIVERY

设备软件集成与交付

围绕控制对象与接口分析、软件模块开发、单元调试、整机联调、异常场景测试和 FAT 配合开展项目实施,并根据约定交付软件与技术文档。

常见问题

围绕 EFEM 控制软件的定位、设备适配、与 GEMLink 的区别及 SEMI 标准支持的几个常见问题。

RockPlus EFEM 提供的是硬件设备还是控制软件?

RockPlus EFEM 定位于半导体设备前端与整机上位机控制软件,负责协调 LoadPort、Robot、运动控制、工艺单元等硬件的动作与生产流程。具体硬件由设备项目的实际配置决定。

能否适配不同品牌的机器人和设备控制器?

可以依据机器人和控制器开放的通信协议、SDK、I/O 及运动控制接口进行项目级适配。已有技术资料涉及 DAIHEN、JEL 等机器人及不同现场控制方案,具体支持范围需结合设备接口进行评估。

RockPlus EFEM 与 RockPlus GEMLink 有什么区别?

RockPlus EFEM 更关注设备内部的晶圆搬运、机械动作、工艺流程、HMI 和整机控制;RockPlus GEMLink 更侧重设备与 EAP、MES、Host 之间的标准化通信与数据交互。两者可在设备自动化场景中协同应用,也可根据项目需求独立实施相应功能。

是否支持 SECS/GEM 和其他 SEMI 标准?

软件可围绕 SECS-II、GEM、HSMS 建立设备通信能力。其他 SEMI 标准的适用功能、实现范围与符合性要求,需根据设备类型、Host 规范及项目验证结果确认。

是否可以根据设备工艺进行定制?

可以根据设备结构、机械手类型、工艺流程、Recipe、控制器接口及安全逻辑开展软件适配开发,并通过联调和测试验证实际设备功能。

为复杂半导体设备,构建更灵活的控制软件

无论是新设备上位机开发,还是现有设备控制软件升级,RockPlus EFEM 都可围绕实际硬件配置与工艺要求,提供控制软件方案设计、设备集成及自动化接口开发支持。从机械动作到生产流程,从设备本地控制到工厂系统协同,让设备软件成为可持续扩展的控制基础。

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