マザーボードは、マシン全体のすべてのスペアパーツを搭載するプラットフォームとして、PC で重要な役割を果たします。 DIY マシンを構築する場合、チップセット、サポートされているメモリの種類、ネットワーク カードの速度などのパラメータに加えて、一部のハイエンド マザーボードでは「6/8 層 PCB」や「2oz」銅線などの説明も表示されます。これらの数字が大きいほど良いことは誰もが知っていますが、多くのベテラン DIY プレイヤーはその具体的な意味を理解できないかもしれません。実際、これら 2 つの指標はマザーボードの骨格と血管のようなもので、パフォーマンスと安定性の上限を直接決定します。
PCB: マザーボード回路の 3 次元配線設計図
PCBの正式名称はプリント基板です。通常はFR-4を基材として使用します。エポキシ樹脂とグラスファイバークロスで構成されています。表面は銅箔線で覆われており、さまざまなコンポーネントに接続できます。エレクトロニクス製品では、片面のみに導電線を備えた最も単純な片面基板（1層）があり、通常、機能が単純な小型機器（リモコン、電子玩具など）に使用されます。両面パネル(2層)の両面に配線が入っており、基本的なクロス配線が実現できます。通常、家電製品、ハイエンド電源、その他の機器に使用されます。
しかし、PC マザーボード (ここでは特にデスクトップ マザーボード) の場合、2 層ボードはエントリーレベルの製品にさえ適していません。これは回路規模が十分でないだけでなく、独立した電源層とグランド層が存在せず、高周波信号同士が干渉しやすいことが原因です。この時点で、PCB には層数の概念が導入され始めました。簡単に言うと、回路基板内の導電性銅箔の層の数です。各層はFR-4絶縁材で分離されており、上下の層は金属スルーホールで接続されています。異なる層番号は、完全に異なる回路の複雑さに対応します。
現在、マザーボードは多層基板（4層以上）が主流で、通常は「信号層-グランド層-電源層-信号層」という構造になっています（ドリアンの層ケーキを思い浮かべてください）。独立した信号層は干渉を隔離するシールドのようなものです。
ミッドエンドからハイエンドのマザーボードでは、6 層の基板構造が一般的に使用されます。追加の信号層により、より多くのコンポーネント接続に対応できます。 「3+1+3」の対称積層構造により、反りを回避し、マザーボードの機械的強度と耐熱性も向上します。サーバーやハイエンド PC のマザーボードも 8 層基板設計を使用し、各層は複雑な回路を整理するために明確な分業を持っています。
銅：電流伝送の「運ぶ定規」
銅は当然、PCB のすべてのレベルの銅箔回路を指しますが、「OZ (オンス)」という単位は重量と誤解されやすいです。実際、これは銅箔の厚さの業界標準です。1オンスとは、1平方フィートの面積を覆う1オンスの純銅の厚さを指します。換算後は約35ミクロンで、髪の毛3本分ほどの太さになります。
多くの場合、1OZ 銅は通常の PC マザーボード (ノートブックのマザーボードを含む) の標準構成です。電流伝達公式によれば、1OZ 銅で作られた 2mm 幅のトレースは 2.1A の電流を安定して流すことができ、従来の信号伝送のニーズを完全に満たします。一部の超薄型ボードまたはマザーボードは、内層に 0.5OZ 銅 (約 17.5 ミクロン) を使用しており、これによりスペースを節約し、コストを抑えることができます。設計が合理的である限り、パフォーマンスには影響しません。
2OZ以上の厚い銅は、高出力機器用に用意された「強化された血管」です。 2OZ 銅 (70 ミクロン) の電流容量は 1OZ の 2 倍であり、放熱効率も大幅に向上します。したがって、この設計は、トップ CPU の安定した電源のニーズを満たすために、ハイエンド PC/サーバーのマザーボードで一般的に使用されています。ただし、厚い銅には欠点もあります。たとえば、回路をエッチングするのはより困難でコストがかかり、また、微細な回路設計も制限されます。
ただし、マザーボードの層数と銅の厚さは決して単独で設計されるのではなく、デバイスの位置に応じて正確に一致します。たとえば、通常のデスクトップのマザーボードは通常、1オンスの銅を使用した4〜6層であり、日常のオフィスやゲームのニーズを満たすだけでなく、コストも制御可能です。ハイエンドのマザーボードでは、6 層基板 + 2OZ 銅、さらには 8 層基板 + 2OZ 銅の組み合わせが使用され、高周波信号の安定した伝送を確保できるだけでなく、オーバークロック時の大電流と放熱圧力にも対処できます。