カスタムMini-ITXエンジニアリング

カスタムMini-ITX基板の設計およびODM

既存のMini-ITXプラットフォームを改良するか、お客様のシステムの I/O、電源、機械的、熱的、ソフトウェア、およびライフサイクルに関する制約に合わせて、 新しいマザーボードを開発します。 当社は、エンジニアリングチームが「何を変更できるか」、「 プロセッサプラットフォームが実際に何をサポートできるか」、そして「要件を満たすために、 アダプタではなく新しいPCBが必要となるのはどのような場合か」を判断できるよう支援します。.

リファレンスプラットフォームの確認 掲示板の要件について話し合う
カスタム基板設計のためのMini-ITXマザーボード技術リファレンス

標準ボードはほぼ収まる？

カスタムMini-ITX基板が、より優れた技術的選択肢となる場合

マザーボード自体に制約がある場合、カスタムマザーボードを採用する意義があります。 プロセッサ自体は適しているにもかかわらず、生産システムが機能しないケースがあります。その理由は、 必要なインターフェースが欠けている、コネクタの配置が不適切である、 拡張にスペースを取りすぎている、あるいは利用可能な電源アーキテクチャが 機器と適合していない、といった点にあります。.

Mini-ITXでは、基板の外形寸法が170 × 170 mmに固定されています。その範囲内では、 プロセッサのリソース、PCB面積、コネクタの配置禁止領域、電源段、配線 経路、および冷却ゾーンが、すべてスペースを奪い合っています。 そのため、 システムレベルでは単純に見える要件でも、基板レベルの再設計が必要になる場合があります。.

指定されたI/Oの組み合わせは存在しません

このシステムには、イーサネット、COM、CAN、GPIO、USB、 ディスプレイ、ストレージ、あるいは拡張機能といった特定の組み合わせが必要ですが、 カタログ掲載のマザーボードではこれらを適切に実装することができません。.

現在のボードは製品に合わない

コンピュートプラットフォーム自体は適しているにもかかわらず、背面I/O、内部ヘッダー、ケーブル出口、ヒートシンク設置箇所、あるいはコンポーネントの 高さが筐体と干渉してしまう。.

電気に関する要件が変更されました

入力電圧、保護機能、周辺機器への電力供給、環境条件の制限、 あるいはライフサイクルに関する要件が、元のマザーボードが サポートするように設計された範囲を超えている。.

リファレンスプラットフォーム → Mini-ITX サイズ・クリアランスチェッカー →

ボードレベルのカスタマイズ

Mini-ITXマザーボードで変更できること

イーサネット
コントローラの数、1GbE/2.5GbE/10GbEアーキテクチャ、銅線または SFPファミリーのインターフェース、管理ポート、およびコネクタの位置。.
COM、CAN、GPIO
RS-232/422/485 チャネル、CAN インターフェース、デジタル I/O、トランシーバー、 絶縁要件、ヘッダー、および用途に応じたピン配置。.
USB およびディスプレイ
USBの割り当て、外部または内部コネクタ、HDMI、 DisplayPort、LVDS、eDP、タッチインターフェース、およびディスプレイのトポロジー。.
ストレージと拡張
M.2ソケット、SATAポート、NVMe、PCIeスロットの幅、ワイヤレスモジュール、 ストレージトポロジー、および拡張カード用インターフェース。.
直流電源
入力範囲、保護機能、シーケンス、周辺レール、スタンバイ 動作、コネクタ電流、および起動要件。.
ボードの仕組み
背面I/Oのレイアウト、内部コネクタの位置、向き、 部品の高さ、配置禁止領域、取り付けインターフェース、および冷却ゾーン。.

複数のシリアルポート マルチ電源入力 複数の10Gイーサネットポート

プラットフォーム・アーキテクチャ

要求されたコネクタは、実際のCPUおよびSoCリソースにマッピングされている必要がある

コネクタ数を確定する前に、データパスを決定します。 PCIe 3.0、4.0、および 5.0 は、レーンあたりそれぞれ 8、16、32 GT/s で動作します。 USB 3.2では5、10、20 Gbpsの転送速度階層が定義されており、 一方、SATA 6Gb/sでは6 Gb/sのリンク速度が定義されています。これらの信号伝送速度は、 アプリケーションのスループットを保証するものではありません。これらは、 アーキテクチャが正しく割り当てるべきインターフェースを定義するものです。.

要求された機能 マッピングすべきもの 典型的な制約
PCIe / M.2 エンドポイントの幅、生成、車線の起点、分岐、 および同時運用。. 利用可能なプロセッサレーン、スイッチのアップリンク、共有リソース、 およびコントローラのトポロジー。.
USB ネイティブホストポート、ハブトポロジー、コントローラの世代、 コネクタの種類、および接続されたデバイス。. ハブはポート数を増やしますが、 上流のホストとの接続の帯域幅は増加させません。.
イーサネット MAC/PHY またはディスクリート・コントローラ・アーキテクチャ、および各コントローラの ホストへの接続。. PCIeリソース、コントローラの帯域幅、消費電力、ドライバの対応状況、 および利用可能な背面I/O領域。.
NVMe / SATA ストレージインターフェース、M.2キーイング、レーン割り当て、 起動要件、および同時接続デバイス。. 特定のプロセッサやチップセットにおいて、M.2リソースとSATAリソースは 共有される場合もあれば、互いに排他的に使用される場合もあります。.

プラットフォーム技術 → Mini-ITX 消費電力計算ツール →

工学部の入学定員

カスタム基板の実現可能性調査を開始する前に必要なこと

有用な設計要件書には、マザーボード自体だけでなく、 マザーボード周辺の機器についても記載されています。筐体、電源、周辺機器、 あるいはソフトウェアに関する情報が欠けていると、本来は機能するはずのポートマップが無効になってしまう可能性があります。.

技術的な意見 提出すべきもの 何が決定されるのか
コンピューティング・ソフトウェア ワークロード、プロセッサの優先順位、OS、メモリ、アクセラレータ、 起動方法、および必要なドライバ。. プロセッサ・プラットフォーム、ソフトウェア・ベースライン、メモリ・アーキテクチャ、 および利用可能なプラットフォーム・リソース。.
I/Oおよび周辺機器 ポート数、プロトコル、速度、接続機器、電気的モード、 絶縁、ピン配置、および同時使用に関する要件。. コントローラ、トランシーバ、リソース割り当て、 およびコネクタのアーキテクチャ。.
電力 入力電圧範囲、ソース特性、起動時の挙動、 周辺負荷、および保護要件。. パワーツリーアーキテクチャ、変換ステージ、 コネクタの定格、および保護戦略。.
機械 筐体図、背面開口部、高さ制限、 ヒートシンク接続部、配置禁止領域、およびケーブル配置ゾーン。. コネクタの配置、重要部品の位置、 および機械的な実現可能性。.
製品ラインナップ 試作数量、推定年間需要、 予想製品寿命、および改訂管理の要件。. コンポーネント戦略、設計の再利用に関する判断、 およびライフサイクル計画。.

デザイン戦略

実績のあるプラットフォームを改良するか、それとも新しいMini-ITX基板を設計するか？

リスクが最も低い解決策とは、製品要件を満たすために必要な最小限の設計変更のことです。 プロジェクトを本格的なマザーボード設計に移行する前に、構成、PCBの再設計、および 新しいアーキテクチャを個別に検討します。.

エンジニアリングのキャリアパス ベスト・フィット 結果
管理対象構成 このリファレンス・マザーボードは、すでに電気的、 機械的、およびI/Oに関する要件を満たしています。. 定義済みのBOMオプション、 コネクタの配置、および構成設定を用いて管理されるSKU。.
プラットフォームベースのPCB再設計 プロセッサのアーキテクチャは適合しているが、I/O、電源、 コネクタの配置、あるいは機械的な構造が適合していない。. 実績のある プラットフォームアーキテクチャを、実用的な範囲で可能な限り維持した新しいPCB。.
新しいボードアーキテクチャ 既存のプラットフォームでは、演算能力、 I/O、拡張性、消費電力、および機械的要件のすべてを満たすことはできません。. 新しいリソースマップ、回路図、 PCB実装、および基板の改訂版。.

技術レビュー

ポート一覧、ブロック図、または筐体図はお持ちですか？

必須要件（ワークロードやプロセッサの指定、 必要なインターフェース、正確な消費電力、筐体の形状、 動作環境、OS、数量、および想定される製品寿命）をお知らせください。 まず、その要件に対応するために新しいPCBが必要かどうかを判断いたします。.

掲示板への投稿要件

設計確定後

承認済みリソースマップから回路図およびPCBレイアウトへ

PCB設計は、主要なインターフェース経路とコントローラの アーキテクチャが確定した後に開始されます。この段階での作業は、その アーキテクチャを電気的、機械的、そして製造可能なPCBデータとして確実に反映させることです。.

  1. 回路図の定義 キャプチャ・プロセッサのサポート回路、メモリ、コントローラ、クロック、 リセット、ブートデバイス、電源レール、保護機能、デバッグアクセス、 および外部インターフェース。.
  2. スタックアップと制約の定義 PCBサプライヤーと製造スタックアップを決定した後、 制御インピーダンス構造、基準面、差動ペアの ルール、ビア戦略、および電力・電流要件を定義します。.
  3. 重要な配置 プロセッサ、メモリ、クロック、電源ステージ、高速コントローラ、 M.2デバイス、ネットワーク用磁気部品、およびコネクタを、電気的、 熱的、および筐体上の制約条件に合わせて配置する。.
  4. PCB配線 承認された制約条件に従って、高速ネットワークおよび電力ネットワークの配線を行い、 その際、リターンパス、間隔、長さの要件、 分岐の実現可能性、およびテスト用アクセスを確保する。.
  5. 設計およびDFMレビュー 回路図とレイアウトの一貫性、フットプリント、クリアランス、 製造ルール、組立時のアクセス性、テストポイント、図面、 BOMの整合性、およびリビジョン管理された出力ファイルを確認してください。.

PCBインピーダンス計算ツール → PCB配線幅計算ツール → PCBビア電流計算ツール →

技術的根拠

PCBの品質要件には、明確な基準と改訂が必要である

品質要件は、プロジェクト仕様書、 製造データ、および受入基準に明記すべきである。IPC規格への参照は、 適用される文書、改訂版、製品要件、および 顧客固有の例外事項が定義されている場合にのみ有用である。.

IPC-2221C
PCBの設計要件の基礎として、該当する部門別規格と併せて用いられる、汎用プリント基板設計規格。.
IPC-6012F
多層基板およびメッキスルーホール構造を含む、リジッドプリント基板の 資格および性能仕様。.
IPC-A-600M
2025年に、製造済みのプリント基板上の 目視確認可能な状態を評価するために用いられる許容基準が改訂される。.
IPC-A-610J
2024年の完成済み電子アセンブリの許容基準 （PCBが組立工程に入った後のもの）。.
J-STD-001J
はんだ付けされた電子アセンブリに関する、材料、方法、工程管理、 および検証を網羅した2024年の要件。.
プロジェクト固有の要件
実際の製品については、材料体系、銅製構造、検査基準、 特別試験、文書化、および受入要件が 定義されています。.

認証および品質基準 →

管理された設計リリース

カスタム基板の設計段階を終了するもの

設計は、リリースされたリビジョンが 明確に特定でき、かつ試作チームがCAD上で何が定義済みで、何がまだ 物理的な検証を必要としているかを把握できた時点で、エンジニアリング部門から引き継ぐ準備が整ったことになる。.

『アーキテクチャー・レコード』

承認済みのブロック図、プラットフォームの選定、I/Oリソースマップ、 ストレージおよび拡張トポロジー、電源アーキテクチャ、 機械的制約、および未解決のプロトタイプに関するリスク。.

製造データ

公開された回路図、PCBレイアウト、製造成果物、組立データ、 BOMのリビジョン、配置データ、図面、積層要件、 および基板のリビジョン識別子。.

プロトタイプのチェックリスト

基板レベルでハードウェアによる検証が必要な項目。これには、レールの挙動、 ブート、メモリ、インターフェース、高速リンク、熱的挙動、 機械的適合性、および接続された周辺機器などが含まれる。.

このリリースパッケージは、プロトタイプの 製造、組立、起動、およびその後の検証におけるエンジニアリングのベースラインとなります。これらの段階では、 設計記録を非公式に変更するのではなく、各段階ごとに独自のテスト結果が作成されます。.

エンジニアリング検証 → すべてのエンジニアリングサービス →

よくあるご質問

カスタムMini-ITX ODM設計に関する質問

Mini-ITXは、プロセッサ、メモリ、あるいは電気的アーキテクチャのどれを規定しているのでしょうか？

いいえ。Mini-ITXフォームファクタは、基板の物理的な枠組みを定義するものであり、 170 × 170 mmのサイズや機械的な互換性などが含まれます。 プロセッサファミリー、メモリアーキテクチャ、I/Oコントローラ、電源設計、 およびシステムのほとんどの機能については、基板設計上の判断に委ねられています。.

PCBの再設計後も、既存のOSイメージを維持することは可能でしょうか？

場合によっては。同じプロセッサプラットフォームや主要なコントローラを維持することで、 ソフトウェアの変更を最小限に抑えることはできますが、PCBの再設計によって、イーサネット、 ストレージ、USB、GPIO、シリアルコントローラ、ACPIの動作、デバイスの列挙、 あるいはファームウェアの設定が変更される可能性があります。したがって、ドライバおよびOSの互換性は、 最終的なハードウェアリビジョンに対して確認する必要があります。.

マザーボードの設計が公開された後でも、部品の代替は可能ですか？

これらは、設計変更プロセスを通じて管理されるべきです。 電気的特性が類似しているように見える代替品であっても、ファームウェア、 タイミング、熱的挙動、信号の完全性、認定状況、 ライフサイクルリスク、あるいは製造パラメータが異なる可能性があります。.

PCBのレイアウト作業を開始する前に、筐体の設計を確定しておくべきでしょうか？

筐体は量産版である必要はありませんが、配置を確定する前に、重要な 機械的要件は安定している必要があります。 背面の開口部、コネクタの位置、取り付けポイント、ヒートシンクの接合部、 ケーブル配置エリア、および高さ制限は、PCBの配置に直接影響します。.

回路図のレビューが順調に進んだということは、基板が量産段階に入ったことを意味するのでしょうか？

いいえ。回路図レビューでは、その 段階で論理設計および電気設計上の課題は解決されます。しかし、PCBの実装、製造データ、プロトタイプの起動、 ハードウェアのテスト、および該当するシステムの検証を通じて、 リリースされた設計が意図したとおりに動作することを実証する必要があります。.