「小さいけれども優れもの」という言葉があります。マザーボードは、個々のコンポーネントをホストし、電力を供給するとともに、通信経路となる、コンピューターの最も重要なコンポーネントの1つです。マザーボードには、さまざまなコンピューティングアプリケーション向けに、さまざまなフォームファクターがあります。今日、多くの産業では、スペースの制約がある産業用アプリケーションに適合させるために、頑丈で小型のマザーボードフォームファクターが求められています。そこで、この記事では、小型フォームファクターのマザーボードとその特別な機能についてご紹介します。
小型フォームファクターマザーボードとは？
小型マザーボードフォームファクターは、スペースの制約がある小型フォームファクター産業用コンピューターに適合させることができます。小型フォームファクター（SFF）マザーボードには、Mini-ITX、3.5インチSBC、2.5インチPICO-ITXなど、さまざまなサイズや形状があり、最小の1.8インチFEMTO ITXも組み込み市場に登場し始めています。これらの小型マザーボードフォームファクターは、キオスク、工場制御ユニット、自動化、さらには医療機器など、組み込み市場や産業市場を対象とすることがよくあります。したがって、小型フォームファクターのマザーボードは、シングルボードコンピューター（SBC）技術を利用することで、産業用コンピューターの限られたスペースに完全に適合させることができます。
なぜ小型フォームファクターマザーボードはSBCを利用するのか？
SBC、すなわちシングルボードコンピューターは、1枚の回路基板上に構築された機能的なコンピューター構成です。通常、PCBから独立して構築されるCPU、RAM、GPUなどのコンピューターのコンポーネントや部品が、1枚の基板、つまり1枚の周辺コンポーネント基板（PCB）上にすべてはんだ付けされています。小型フォームファクターのマザーボードは、高い統合レベル、コンポーネントの削減、コネクター数の削減により、SBC構成を利用しています。これにより、SFFマザーボードは、より小型で軽量、信頼性が高く、電力効率の高い動作を可能にします。その結果、産業用自動化、自動車用コンピューター、ヘルスケア、さらには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。
シングルボードコンピューター（SBC）についてさらに詳しく
小型マザーボードフォームファクターのメリット
ITXマザーボードのような小型マザーボードは、処理性能の柔軟性のためにCPUソケットを提供しつつ、十分小さいです。さらに、3.5インチマザーボードのような小型フォームファクターマザーボードは、すべてのコンピューターコンポーネントを1つの基板に統合するシングルボードコンピューター（SBC）設計を採用しています。SBCは低電力であることが多いため、十分な電力消費と性能しか必要としないエントリーレベルの産業用ワークロードに理想的なソリューションとなります。その結果、小型フォームファクターマザーボードは、ファンレス冷却設計を使用でき、TDPは7～15Wと低いです。以下に、小型フォームファクターマザーボードが提供するさらなるメリットを示します。
SBCの耐久性と信頼性
小型フォームファクターマザーボードは、一般的に組み込みシステムや産業用コンピューターに搭載されており、これらのシステムは通常、展開中に高いレベルの耐久性と信頼性を必要とします。さらに、小型でコンパクトな設計により、小型フォームファクターマザーボードはファンレスで動作することができ、可動部品を削減し、ダウンタイムを軽減します。その結果、ファンレスの小型フォームファクターマザーボードは、性能を損なうことなく、最も過酷な産業用展開にも耐えることができます。
さらに、一部の小型フォームファクターマザーボードは、耐久性を高めるためにコンフォーマルコーティングと呼ばれる追加の保護層を提供します。コンフォーマルコーティングは、ほこり、湿気、化学物質、極端な温度への暴露、衝撃、振動から基板を保護するために、ポリマー膜の薄層を基板に塗布する方法です。ただし、このコーティングはコストを増加させる可能性があるため、たとえば多くのミッションクリティカルな軍事展開など、特定の展開でのみ必要とされます。
SBCの寿命
熱と電気的性能は、マザーボードの寿命、特に産業グレードの展開において重要な役割を果たします。そのため、小型フォームファクターのマザーボードは、マザーボードの寿命をさらに延ばすために、耐久性と信頼性の高い産業グレードのコンポーネントから構築されています。さらに、各マザーボードのコンポーネントは、広い動作温度範囲で動作し、遠隔またはモバイルの組み込みアプリケーションでの高いレベルの衝撃や振動に耐えるために、より優れた電気的性能を達成するように慎重に選択されています。その結果、小型フォームファクターのマザーボードは、最長5〜7年間の動作に耐えることができ、RMAを削減し、製品ライフサイクルを延長し、総所有コストを低く抑えるのに役立ちます。
費用対効果
小型フォームファクターマザーボードのもう1つの重要な利点は、多くの産業用アプリケーションにおける費用対効果です。シングルボードコンピューター設計は低電力ソリューションを可能にし、電力消費の激しい商用マザーボードが必要とする個別の機能を供給するために、より多くの電力を必要としません。さらに、小型フットプリントのマザーボードはファンレス設計と連携して動作し、冷却コスト全体を削減します。その結果、小型フォームファクターマザーボードは、多数のシステムで利用される単純な構成を必要とするソリューションにとって、シンプルで柔軟です。産業用マザーボードが提供する利点は、すべてのアプリケーションに魅力的ではないかもしれませんが、それでも数多くの構成にとって最も効果的なソリューションとなっています。
産業用アプリケーションにおける小型フォームファクターマザーボード
小型フォームファクターマザーボードは、その主要な特徴として、コンパクト性、耐久性、信頼性、長寿命で知られています。各小型フォームファクターマザーボードは、さまざまな産業用展開に完全に適合する独自の機能を備えています。したがって、適切なマザーボードを選択することは、展開中の効率と効果を高めるために非常に重要です。以下に、小型フォームファクターマザーボードを必要とするいくつかの産業用展開を示します。
- 自動搬送車（AGV）
- キオスクおよび自動販売機
- デジタルサイネージ
- 工場自動化
- 監視とセキュリティ
- 医療機器と分析装置
小型マザーボードフォームファクターの種類
小型フォームファクターのマザーボードは、数多くの産業用アプリケーションに適合するために、さまざまなサイズを提供しています。Mini-ITXから始まり、3.5インチSBC、2.5インチPICO-ITX、そして最小の1.8インチFEMTO-ITXまであります。適切なフォームファクターのタイプを選択することは、サイズと性能の観点から、さまざまなアプリケーション要件に大きく貢献します。以下に、選択できる各小型フォームファクターマザーボードの詳細を示します。
ITXマザーボードとは？
ITXはInformation Technology Extendedの略で、2001年にVIA Technologyによって開発されたコンパクトなフォームファクターのマザーボードです。ITX小型フォームファクターマザーボードは、低コストで省スペースの産業用コンピューターでファンレス冷却のために特別に設計されています。さらに、ITXマザーボードのコンパクトな構成は、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最適です。
最小のフォームファクターマザーボードは？
MINI-ITX
Mini-ITXマザーボードのフォームファクターは、170mm x 170mmのサイズです。他のITX SFFマザーボード規格の中で最大のフォームファクターです。さらに、Mini-ITXは、十分な拡張スロットとI/Oポートを備えた完全なPC構成を、マザーボードにはんだ付けされた超低電力x86プロセッサを備えた単一基板構成で収めることができます。したがって、超低電力消費により、小型フォームファクターマザーボードは、アクティブな回転ファンを使用する代わりにヒートシンクによるファンレス設計で動作し、25ワット未満の消費電力で動作します。
Premio Mini-ITX マザーボード
Mini-ITX小型フォームファクターマザーボードは、拡張性のためPCIeスロットと2つのメモリスロットをサポートしています。さまざまなI/Oポートを必要とする産業では、Pico-ITXがVGA、HDMI、COM、GPIO、DIOなど豊富なI/Oを備えているため最適な選択肢です。以下にMini-ITXの主な機能を示します。
- Intel® 第6世代/第7世代 Intel Core™ プロセッサー (LGA1151) と Intel Q170 PCH をサポート
- 1x PCIe x16、1x Mini-PCIe
- 1x mSATA (Mini-PCIeと共有)、1x M.2、4x SATA 6.0Gb/s
- 5x COMポート、6x USB 3.0、4x USB 2.0
- TPM 2.0をサポート
- 0°C～60°Cの広範囲動作温度
3.5インチ小型フォームファクターマザーボード
3.5インチの小型フォームファクターマザーボードは、幅と長さが146mm x 120mmです。3.5インチはマザーボードの正確なサイズを定義するものではなく、互換性のあるディスクドライブのサイズ（3.5 x 3.6インチ）を指します。そのため、小型フォームファクターとファンレス設計により、マザーボードに完璧に適合する3.5インチ回転式ハードディスクと互換性があります。3.5インチマザーボードは、約15ワットのTDP設計でSoC（System on Chip）をホストするのに十分な強力さも備えています。
Premio 3.5インチ シングルボードコンピューター
3.5インチ小型フォームファクターマザーボードは、Intel第8世代Intel CoreモバイルUシリーズまたはCeleronプロセッサーをサポートし、強力なデータ処理と多様なIoTセンサーやデバイスを処理するためのマルチタスク処理能力のために、DDR4（最大32GB）のDIMMスロットを搭載しています。以下に、3.5インチSBCの主な機能を示します。
- 第8世代Intel® Core™ モバイルUプロセッサーおよびIntel® Celeron® プロセッサーをサポート
- 2x Mini PCI-e (Gen3) SIMスロット対応
- 2x SATA 6.0Gb/s
- 4x USB 3.2 Gen 2 (10Gbps)、4x RS-232/422/485内部ヘッダー、2x USB 2.0内部ヘッダー
- TPM 2.0サポート
- -40°C～70°Cの広範囲動作温度
3.5インチシングルボードコンピューター（SBC）についてさらに詳しく
2.5インチ PICO-ITX
PICO-ITX小型マザーボードは100mm x 72mmのサイズで、2番目に小さいフォームファクターのマザーボードです。PICO-ITX SFFマザーボードフォームファクターは、x86または32ビットCPUとオペレーティングシステムの性能を、わずか10ワット未満のTDP設計で組み込みシステムにもたらすように特別に設計されています。したがって、PICO-ITXマザーボードは、産業用オートメーション、車載システム、小売管理などで広く使用されています。
Premio 2.5インチ シングルボードコンピュータ
PICO-ITX SFFマザーボードは、そのコンパクトなサイズと、多くの産業用アプリケーションにおける信頼性の高いコンピューティングソリューションで知られています。PICO-ITXの主な特徴は以下の通りです。
- Intel® Celeron® プロセッサー J1900、最大2.0GHz
- 204ピンDDR3L SODIMM x1、最大8GB
- 通信または拡張モジュール用ハーフサイズmini PCIe x2、mSATAソケット x1
- USB 3.0 x1、USB 2.0 x3
- HDMI x1、LVDS x1によるデュアル独立ディスプレイをサポート
- -10℃～70℃の広い動作温度範囲
Premio 1.8インチ FEMTO-ITX
FEMTO-ITXの主な特徴は以下の通りです。
- AMD Ryzen ™ Embedded R1606G と Radeon ™ Vega 3 グラフィックス - 最高の2Cパフォーマンス
- DDR4-2400 シングルチャネルメモリ、最大8GB
- フロントパネル x1、8ビットGPIO x1
- RJ45 x1、Micro HDMI x2、Type C USB 3.1 Gen 2 x1
- Micro HDMI x2
- TPM 2.0
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なぜPremioを選ぶのか？
Premioは30年以上にわたり、最高品質の小型フォームファクターマザーボードを設計・製造してきました。Premioのマザーボードはすべて、最も過酷な産業環境でのアプリケーションを保証するために、厳密にテストおよび検証されています。OEMのエキスパートとして、Premioはさまざまな構成や課題に対応するため、エンドツーエンドのエンジニアリングサービスを提供しています。完全なカスタムソリューションからI/Oのわずかな変更まで、Premioはお客様がパフォーマンスを損なうことなく特定の要件を達成できるよう支援します。ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。
