IoTインフラは、データ処理をクラウドからエッジへと移行させつつあります。この移行は、エッジコンピューティングがクラウドコンピューティングにつきもののレイテンシを排除するという事実によって引き起こされました。 エッジでのデータ処理は、一秒一秒が重要となるリアルタイムのデータ分析と意思決定を必要とするアプリケーションを可能にします。Windowsシングルボード組み込みコンピューターは、Windows 10 IoT Enterpriseオペレーティングシステムを実行できます。多くの組織がアプリケーション実行のためにシングルボードコンピューターでWindowsを使用しています。たとえば、Microsoft Windows IoTは、キオスク端末、車載PC、自動化デバイス、デジタルサイネージ、モバイルデバイスでよく使用されています。
Windowsシングルボードコンピューターは優れたエッジコンピューティングソリューションを構成し、組織がエッジでリアルタイムのデータ処理と分析を実行できるようにします。近年、より小型でコンパクトなエッジコンピューターの需要が大幅に増加しています。シングルボード設計に基づくエッジコンピューターは、コンパクトでありながら強力なソリューションを提供します。
Windowsシングルボードコンピューターとは？
SBCはシングルボードコンピューターの略で、小型フォームファクター、高い柔軟性、並外れた耐久性、優れたパフォーマンスにより、組み込みIoTおよびエッジコンピューティングタスクで優れた性能を発揮するように設計された既製（COTS）コンピューターです。Windows SBCは、MicrosoftのWindows IoTオペレーティングシステムの実行をサポートするシングルボードコンピューターを指します。SBCは、プロセッサ、メモリ、I/Oポート、チップセット、電源入力、その他多くのコンポーネントがすべてコンピューターのPCB（プラスチック回路基板）にはんだ付けされ、単一の回路基板に統合された、すぐにインストールできるハードウェアを提供します。SBCは、コンパクトなフォームファクターとファンレス設計を採用しているため、スペースに制約のある展開に適合できるため、産業用アプリケーションに最適です。また、頑丈な構造を維持しながら、堅牢なパフォーマンスを発揮します。
SBCの利点
組み込みIoTアプリケーションは、標準的な商用コンピューターがエッジ展開で実行するのに苦労しているいくつかの課題を提起します。対照的に、SBC構成は組み込みIoTアプリケーションを実行できます。SBCは、小型のフットプリントと強力なパフォーマンスで知られており、IoT展開に最適です。拡張性、信頼性、耐久性、長寿命などにより、産業オートメーション、自動車コンピューター、ヘルスケア、深海探査、宇宙、軍事アプリケーションなど、さまざまなアプリケーションで使用されています。
SBCフォームファクター
SBCフォームファクターは、PCで一般的に見られるATXマザーボード標準よりもかなり小さいです。さらに、ITX標準、組み込みコンピューター標準、その他の小型フォームファクターを含むさまざまなフォームファクター標準に準拠したSBCフォームファクターが多数あります。そうは言っても、必要なフォームファクターのタイプを選択することは、アプリケーションのニーズに大きく依存します。したがって、ここでは、組み込みIoTおよびエッジコンピューティングアプリケーションに最も採用されているフォームファクターをいくつか紹介します。
| フォームファクター | 寸法サイズ (mm) | 総面積 (mm2) |
| EBX | 203 x 146 | 29,638 |
| Mini-ITX | 170 x 170 | 28,900 |
| EPIC | 165 x 114 | 18,810 |
| 3.5インチ | 146 x 102 | 14,892 |
| Nano-ITX | 120 x 120 | 14,400 |
| PC104 | 96 x 60 | 8,640 |
| Pico-ITX | 100 x 72 | 7,200 |
| Femto-ITX | 84 x 55 | 4,620 |
小型フットプリント。産業用コンピューティングに特化
Mini-ITX
Mini-ITXは、VIA Technologiesが2001年に開発したITX規格の中で最大のフォームファクターで、コンパクトな170mm x 170mm（6.7 x 6.7インチ）のフォームファクターに十分な拡張スロットとI/O入力を持つ完全なPC構成を収容し、さまざまな組み込みコンピューティングアプリケーションに対応できます。ITXフォームファクターの中で最大ですが、Mini-ITXはATX標準フォームファクターと比較すると依然としてかなり小さいです。さらに、Mini-ITXはPCIeスロットと最大2つのメモリスロットをサポートし、拡張性を備えています。産業用アプリケーションの場合、Mini-ITX SBCは実用性を考慮してさまざまなI/O入力を備えて構成されており、これらの入力にはVGAポート、HDMIポート、COMポート、Wake-on-LAN、GPIO、DIOなどが含まれます。Mini-ITXアーキテクチャは電力効率も高く、25ワット未満の電力を消費し、一部のバージョンでは5ワットという低い電力で動作します。
3.5インチ | 豊富でコンパクト
3.5インチはフォームファクタの寸法測定ではなく、マザーボードの寸法は幅と長さが4 x 5.75インチです。3.5インチは、実際には寸法が3.5 x 3.6インチの互換ディスクドライブのフォームファクタを定義しています。したがって、小型フォームファクタとファンレス設計により、通常はより広いスペースを必要とする3.5インチの回転ハードディスクドライブをセットアップできます。3.5インチWindows SBCは、そのマザーボードのフォームファクタが狭いスペースに収まるほど小さく、多様なI/O入力とミニPCIe拡張スロットを備えた強力で機能豊富なSystem-on-Chip（SoC）を搭載するのに十分な大きさであるため、産業用アプリケーションに最適です。
このシステムには、第8世代Intel CoreモバイルUシリーズまたはCeleronプロセッサと、DDR4（最大32GB）用のDIMMスロットなど、強力なコンポーネントが搭載されており、強力なデータ処理とスムーズなマルチタスクをサポートし、さまざまなIoTセンサーやデバイスを処理できます。互換性と拡張性を確保するため、3.5インチSBCは、4K HDMI、ディスプレイポートインターフェイス、LVDS、HMIパネルディスプレイ用のeDPコネクタなど、無数のオプションで構成できます。接続性については、x2 SATA（6GB/s）バス、x4シリアルCOM、およびレガシーテクノロジー用として、x4 USB 3.2 Gen（10 Gbps）、内部ピンヘッダからのx2 USB 2.0、mSATAストレージ、Wi-Fi、SIMソケット（4G/LTE）対応用のx2 Mini PCIe Gen 2拡張スロットが搭載されています。これらすべてが低電力15ワットTDP設計を維持しながら実現されています。
Nano-ITX
Nano-ITXフォームファクターは、縦横120mm x 120mmで、以前に説明した他のフォームファクターと比較してかなり小型です。これは、組み込みIoT展開に最適なコンパクトで強力なフォームファクターです。Nano-ITXの総面積は14,400 mm2で、3.5インチSBCフォームファクターの総面積14,892mm2とかなり似ています。どちらのアーキテクチャも非常に似たサイズの特性を共有しています。しかし、Nano-ITXフォームファクターはわずかに小さく、3.5インチSBCが形成する長方形の形状と比較して正方形の形状を形成しています。したがって、Nano-ITXのコンポーネントはわずかに密度が高く、3.5インチフォームファクターには適さないスペースに収まるように3.5インチSBCを置き換えることができます。
2.5インチ Pico-ITX | さらに小型化
Pico-ITXフォームファクターは、幅72mm x 長さ100mmで、これまで説明した他のフォームファクターと比較してかなり小型です。Pico-ITXの総面積はNano-ITXフォームファクターよりも50%小さくなっています。また、3.5インチSBCと同様の概念で、2.5インチはフォームファクターの寸法サイズではありません。産業用アプリケーションでは、これまで以上に小型の産業用ソリューションが求められています。Pico-ITX SBCは、車載システム、産業オートメーションソリューション、キオスク、医療機器、ポータブルIoTハードウェアなどの高度な展開に理想的な、信頼性の高い組み込みコンピューティングアプリケーション向けの優れたソリューションです。Pico-ITX SBCは、クアッドコアIntel Celeronプロセッサ、DDR3Lメモリ（最大8GB）、mSATAポート（SSDストレージ用）をサポートしています。 この手のひらサイズのボードには、ギガビットイーサネットインターフェイス、2つのハーフサイズミニPCIe、1つのUSB 3.0、3つのUSB 2.0を含む一般的な実用的なIoT接続I/Oポートが内蔵されています。追加の周辺機器は、2つのシリアルインターフェイスと8ビットGPIOを介して接続できます。この構成は、10ワット未満の低い熱設計電力（TDP）で動作しながら維持され、優れたファンレスコンピューティングソリューションとなっています。
1.8インチ Femto-ITX | カードサイズのSBC
Femto-ITX 1.8インチは幅55mm x 長さ84mmで、一般的なクレジットカードと似たフォームファクターです。これは、高性能AMD Ryzen R1000プロセッサを搭載し、コスト効率とパフォーマンスのバランスをミニサイズボードに集約した、世界最小の産業用マザーボードです。超小型フォームファクターにもかかわらず、このSBCは産業用アプリケーションソリューション、エッジコンピューティング、インテリジェントマシンビジョンなどに十分な強力さを持っています。1.8インチSBCは、小型フットプリントが必ずしも電力と拡張性を犠牲にするわけではないことを証明しており、これは組み込みIoTおよびエッジコンピューティングソリューションにおけるSBCの将来のトレンドにとって次のステップとなるでしょう。
広範なオペレーティングシステムサポート
ハードウェアとソフトウェアの両方が、組み込みIoTおよびエッジコンピューティングアプリケーションにおいて重要な役割を果たします。SBCは、さまざまなオペレーティングシステムやシステムインターフェースと高度に統合されています。SBCは、完全なデスクトップPCのオペレーティングソフトウェアや、IoTソリューション向けに特化して作成されたその他のソフトウェアをスムーズに動作させることができます。このソフトウェアには、Windows 10、Windows 10 IoT Enterprise、Windows 7、WES7、Linux Kernel 2.Xなどが含まれます。そうは言っても、Windowsシングルボードコンピューターは、デスクトップPCのように動作しますが、よりコンパクトなフォームファクター、洗練されたデザイン、電力効率を備えており、すぐに使用できます。さらに、Linux SBCもLinuxユーザーにとっては非常にうまく機能し、ミニSBCアーキテクチャ内で完全なLinuxオペレーティングシステムを実行します。これは、デスクトップWindows SBCやLinux SBCのような個人利用から、産業オートメーション、セルフサービスキオスクなどのWindows 10 IoTを実行する商用利用まで、SBCの幅広い互換性を証明しています。
耐久性 | 極端な温度とファンレス設計
産業用アプリケーションでは、通常のコンピューターや一部のSBCでさえ生き残ることができない過酷な環境にデバイスを配備する傾向があります。そうは言っても、産業用SBCは、組み込みIoTおよびエッジコンピューティングアプリケーション向けの信頼性、耐久性、長寿命ソリューションを提供します。ファンレス設計でパッシブ冷却を利用しているため、産業用SBCは極寒から灼熱の環境までスムーズに動作し、生き残ることができます。
産業用Windows SBCは、氷点下の-10℃から灼熱の70℃までの幅広い温度範囲に耐えることができます。これにより、Windowsシングルボードコンピューターは、通常のデスクトップコンピューターと比較して極端な温度に対する耐性が大幅に向上します。通常の消費者向けデスクトップコンピューターは、5℃から40℃の温度範囲でしか動作できません。
さらに、産業用SBCは、非結露で相対湿度が10%から90%の範囲の湿潤環境に耐えることができます。さらに、堅牢性と耐久性を確保するために、これらの産業用WindowsベースのSBCは、電子機器を限界までテストするために特別に構築された管理されたテスト施設でテストおよび検証されています。テスト方法と手順は、最高品質のハードウェアを提供するために慎重に調整されています。
産業用SBCは、過酷な環境に耐える能力を保証するために、高度な温度・湿度チャンバーでテストおよび検証されています。したがって、Windows SBC（シングルボードコンピューター）の市場に参入される場合は、Premioが提供するさまざまなWindowsシングルボードコンピューターを検討する必要があります。ご質問がある場合やソリューションの選択についてサポートが必要な場合は、お問い合わせください。弊社の組み込みコンピューティング専門家が、お客様の特定の要件を満たすオプションの選択を喜んでお手伝いいたします。