Mini-ITX 主機板尺寸與設計基礎：實用指南

目錄

• 基本介紹
• Mini-ITX 規格概觀
• Mini-ITX 機械尺寸
• 電氣設計注意事項
• I/O 連線與週邊整合
• 儲存與擴充能力
• 熱學與機械整合
• BIOS 與韌體功能
• 合規與認證要求
• 應用情境與最佳實務
• 成本與 BOM 考慮因素
• 供應鏈與風險管理
• 機械客製化與 OEM 整合
• 未來趨勢
• 摘要與建議
• 參考文獻與進一步閱讀

基本介紹

Mini-ITX 規格尺寸已發展成為精簡、高效能運算的關鍵平台。本指南專為需要在不犧牲功能的前提下建立可靠、高效系統的硬體工程師、嵌入式系統整合商和技術採購經理所設計。無論您要設計的是工業控制器、邊緣 AI 節點或無風扇自助服務站，瞭解 Mini-ITX 的基本原理對於避免昂貴的重新設計、確保合規性及提供穩健的結果都至關重要。

Mini-ITX 規格概觀

本節將介紹 Mini-ITX 平台的背景，從其起源到先進嵌入式應用的採用。本節也強調與 Micro-ATX 和 Nano-ITX 等相關規格因素的差異。

歷史與演進

Mini-ITX 最初由威盛電子 (VIA Technologies) 於 2001 年開發，旨在推廣小型、節能系統。經過多年的發展，Mini-ITX 已經成為從家庭劇院 PC 到關鍵任務工業控制的標準。里程碑包括 PCIe 支援的引入、記憶體容量的增加以及 I/O 選項的擴充。

典型使用案例

• 工業自動化和機器控制器
• 邊緣運算裝置和 IoT 閘道器
• 超小型桌上型電腦、HTPC 和無風扇工作站
• 醫療裝置與互動式資訊站

Mini-ITX 機械尺寸

瞭解電路板尺寸和安裝孔位置可確保與機箱、支座和配件的相容性。本節提供機械配合的重要量測和參考標準。

標準板尺寸

安裝孔位置

標準 Mini-ITX 佈局使用四個安裝孔，每個安裝孔的位置都精確地對齊 ATX 和 Micro-ATX 托盤型式。這提供了與各種機箱的通用相容性。

後端 I/O 封裝規格

I/O 防護罩使用標準 ATX 尺寸 (約 99 mm × 44 mm)，可輕鬆整合至現有的機殼設計中，無須修改。

電氣設計注意事項

緊湊型板卡會產生獨特的電源和佈局限制。本節將介紹電源傳輸設計、擴充槽定位和記憶體配置。

電源傳輸

• 24 針 ATX 電源連接器通常會沿著電路板邊緣放置，以提高佈線效率。
• CPU 4 針或 8 針連接器通常靠近 VRM 散熱器。
• 由於 Mini-ITX 的散熱表面面積有限，因此高效率的 VRM 對 Mini-ITX 非常重要。

擴充槽配置

Mini-ITX 顯示板支援單一 PCIe x16 插槽。與 ATX 相比，這限制了擴充能力，但立管卡和 M.2 附加元件可擴充功能。

記憶體配置與相容性

隨著 DDR5 的過渡，工程師必須仔細驗證 QVL 清單，以確保穩定性。

I/O 連線與週邊整合

Mini-ITX 顯示板現在可提供強大的連線選項，媲美較大的規格尺寸。

USB 與顯示器介面

• 支援 USB 2.0、3.2 Gen1/Gen2 及 USB4
• HDMI 2.0 和 DisplayPort 1.4 輸出
• 用於額外前置面板連接的內接頭

網路功能

許多主板整合 2.5GbE LAN 或透過 PCIe 支援 10GbE。Wi-Fi 6/6E 模組和藍牙 5.x 越來越普遍。

序列、GPIO 及工業介面

傳統序列埠和 GPIO 標頭對於自動化和工業部署至關重要。在設計過程中，請確認連接器的針腳佈局和電壓公差。

儲存與擴充能力

Mini-ITX 板卡支援多種儲存格式，從傳統 SATA 到高速 NVMe。

M.2 與 NVMe 支援

• M.2 插槽支援 PCIe Gen3/Gen4/Gen5 硬碟機
• 建議持續工作負載使用散熱墊或散熱片

SATA 和 U.2 介面

典型的主機板提供 4 個 SATA 連接埠，以企業為重點的選項包括可熱插拔 SSD 的 U.2 連接埠。

熱學與機械整合

散熱設計是可靠運作的必要條件，尤其是在密封或無風扇的架構中。

CPU 散熱器高度限制

機箱的間隙各有不同，在 SFF 機箱中，散熱器的間隙通常限制在 45-65 公釐。AIO 液體冷卻器可為 TDP 較高的 CPU 提供其他解決方案。

氣流與散熱

平衡正壓有助於避免灰塵堆積。盡可能使用 CFD 模擬來建立熱區模型。

BIOS 與韌體功能

韌體功能會影響可維修性、安全性和長期支援。

BIOS 快閃記憶體與復原

對於安裝較新的 CPU 而未安裝可正常運作的處理器至關重要。購買前請確認支援。

安全開機與 TPM

對受監管行業的可信運算和合規性來說是必不可少的。TPM 模組可以是整合式或分立式。

遠端管理選項

IPMI 和 AMT 允許遠端控制和監控，有助於無頭部署。

合規與認證要求

Mini-ITX 產品必須符合多項法規和產業特定標準。

法規標準

• 符合 CE 和 FCC 電磁規範
• 符合材料安全的 RoHS 和 REACH 標準

特定產業認證

• 適用於醫療裝置的 EN 60601-1
• ISO 16750 適用於汽車環境

應用情境與最佳實務

本節將詳細介紹適用於工業、嵌入式和發燒級建置的成熟部署策略。

嵌入式與工業環境

• 額定溫度為 -40 至 +85°C 的寬溫元件
• 移動設備的隔振支架

消費者與愛好者建置

確保 GPU 和散熱器的機箱間隙。確認精巧機殼內 PSU 的尺寸和線材的長度。

成本與 BOM 考慮因素

在選擇具備優質功能的精巧板卡時，預算會受到很大的影響。

Mini-ITX 定價趨勢

由於更密集的佈局和更高的元件成本，預期 15-25% 會比 Micro-ATX 同等級產品高出一截。

控制 BOM 成本的策略

• 僅選擇具備所需 I/O 和功能的板卡
• 整合供應商以簡化物流

供應鏈與風險管理

專案時間表必須考慮到供應限制和長交貨期。

交貨期挑戰

嵌入式電路板可能需要 12-20 週的交貨期。請做好相應的規劃，以避免專案延誤。

供應商選擇

與提供改版穩定性保證和長期支援的經銷商合作。

緩衝庫存規劃

維持 10-15% 緩衝庫存以進行高可靠性部署。

機械客製化與 OEM 整合

客製化機殼和品牌可以增加價值，並改善與獨特部署的相容性。

客製化 I/O 隔板與支架

考慮針對特殊 I/O 或符合 EMI 屏蔽要求的客製化設計。

專用機櫃

整合熱導管的無風扇機箱在嚴苛的環境中很受歡迎。

品牌與標籤

OEM 標籤和符合性標記可確保順利通過法規認證。

未來趨勢

為影響 Mini-ITX 設計與整合的技術變遷做好準備。

更高的元件密度

整合式 Wi-Fi、AI 加速器和更快的網路速度將需要增強的 VRM 和散熱解決方案。

採用 PCIe 5.0 和 NVMe 5.0

更高的速度會造成訊號完整性和冷卻方面的挑戰。

焊接式 CPU 與 SoC 整合

嵌入式 Ryzen 與類似 NUC 的設計簡化了整合，但卻減少了升級選項。

摘要與建議

Mini-ITX 為精簡型系統提供強大的功能，但需要深思熟慮的機械和電氣規劃。請在設計流程的早期評估機械配合、散熱限制和供應鏈風險。如需設計協助和最新資源，請造訪 迷你 ITX 板.

參考文獻與進一步閱讀

• 官方 Mini-ITX 規格文件
• IPC-2221 PCB 設計指引
• 符合 RoHS 和 REACH 標準
• MiniITXBoard 技術資源