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PCIe bifurcation によるレーン分割方式を詳しく見る

Sat, 02 May 2026 10:15:49 +0800

PCIe bifurcation は、PCIe レーン分割のことです。解決する問題は単純で、CPU やチップセットから出ている一組の PCIe Lane を、1 本の太いリンクとして使うのか、それとも複数の細いリンクに分けて別々のデバイスへ割り当てるのかを決めます。

たとえば 16 本の PCIe Lane は、x16 として構成することも、x8+x8 に分けることも、x8+x4+x4 に分けることもできます。これが「1 本のグラフィックススロットを x16 で動かす」「2 本のグラフィックススロットをそれぞれ x8 で動かす」「グラフィックススロット 1 本と CPU 直結 M.2 を 2 本使う」といった構成の土台です。

PCIe Lane とは

PCIe はシリアルバスです。各 Lane は差動信号ペアで構成され、独立した高速データ通路として考えられます。複数の Lane を束ねることで、より広いリンク幅になります。

リンク幅	主な用途
`x1`	ネットワークカード、サウンドカード、キャプチャカード、USB 拡張カード
`x4`	NVMe SSD、一部の高速拡張カード
`x8`	2 本目のグラフィックススロット、RAID カード、ネットワークカード
`x16`	メインのグラフィックススロット

PCIe のリンク幅は通常 2 の累乗で増えるため、よく見るのは x1、x2、x4、x8、x16 です。コンシューマ向けマザーボードでは、x1、x4、x8、x16 が特に一般的です。

注意したいのは、物理スロットの長さと実際のリンク幅は同じではないことです。見た目が x16 の長いスロットでも、実際には x4 や x8 しか配線されていないことがあります。M.2 スロットは通常 x4 ですが、CPU 直結なのかチップセット経由なのかも重要です。

bifurcation はいつ行われるのか

PCIe デバイスの初期化は、おおまかに次の段階に分けられます。

PCIe bifurcation を決める。つまりレーンをどう分割するかを決める。
Root Port Training を行い、リンク速度と幅を訓練する。
PCI の列挙を行い、システムが各デバイスを認識する。
電源管理、エラー報告、タイムアウト制御など PCIe 関連機能を設定する。

bifurcation はかなり早い段階で行われます。システムはまず、一組の Lane が 1 本の x16 なのか、2 本の x8 なのか、複数の x4 なのかを知る必要があります。その後の Training やデバイス列挙は、いくつの Root Port として扱うかに依存するからです。

bifurcation の設定が合っていないと、よくある症状は次のようになります。

拡張カードで SSD が 1 枚しか認識されない。
変換カードを挿すとデバイスがまったく出てこない。
グラフィックスカードのリンク幅が x16 から x8 になる。
BIOS に必要な分割オプションが表示されない。
マザーボードのマニュアルには分割対応と書かれているが、特定のスロットや特定の CPU でしか有効にならない。

方式一：Hard Strap

Hard Strap はハードウェア方式です。マザーボード上の固定ピン、プルアップまたはプルダウン抵抗、配線によって、PCIe の分割方式をハードウェアレベルで決めます。

この方式は、コンシューマ向けデスクトップ平台の CPU 直結 PCIe レーンでよく見られます。たとえば CPU が一組の x16 Lane を提供する場合、マザーボードメーカーは製品設計に応じて次のように構成できます。

構成	典型的な用途
`x16`	メインのグラフィックススロット 1 本
`x8+x8`	グラフィックススロット 2 本
`x8+x4+x4`	グラフィックススロット 1 本と CPU 直結 M.2 2 本

Hard Strap の特徴は、安定していて、単純で、低コストなことです。マザーボードメーカーは PCB 設計時点でレーンの行き先を決めるため、ユーザーが後から BIOS で自由に変更できることは通常ありません。

弱点は柔軟性の低さです。マザーボードの配線が決まってしまうと、PCB を再設計しない限り、x16 専用として作られたスロットを x4+x4+x4+x4 に変えることはできません。そのため、多くのコンシューマ向けマザーボードでは、CPU が理論上分割に対応していても、BIOS に関連オプションが用意されていないことがあります。

一般ユーザーにとって重要なのは、PCIe 分割に対応するかどうかは、CPU の仕様だけではなく、まずマザーボード設計を見る必要があるという点です。

方式二：Soft Strap

Soft Strap はソフトウェア設定方式ですが、必ずしも BIOS メニューに表示されるユーザー向けオプションという意味ではありません。多くの場合、この種の設定は BIOS イメージやプラットフォーム記述領域に保存され、マザーボードメーカーが出荷前に設定します。

チップセット配下の PCIe Root Port では、似た方式がよく使われます。メーカーは実際の配線に合わせて、一部の Root Port を独立した x1 として構成したり、x2 や x4 にまとめたりできます。これらの設定は通常 BIOS イメージ内に固定され、書き込まれた後、プラットフォーム初期化時に有効になります。

Soft Strap には次の特徴があります。

PCB を変更せずに一部の設定を調整できる。
設定は通常、初期化の早い段階で有効になる。
変更後は BIOS の再書き込み、または少なくとも再起動が必要になる。
ユーザーインターフェースに関連項目が表示されないこともある。

このため、ハードウェアの見た目が似ているマザーボードでも、BIOS バージョンやメーカー設定によって、PCIe スロット、M.2 スロット、オンボードデバイスの割り当てが異なることがあります。

ただし Soft Strap も万能ではありません。既存のハードウェア配線が許す範囲でしか調整できず、物理的につながっていないスロットへ Lane を割り当てることはできません。

方式三：Wait For BIOS

Wait For BIOS は、より柔軟な方式です。プラットフォームは PCIe Training の前に BIOS が関連レジスタを書き込むのを待ち、BIOS が各 Lane グループをどの幅に分けるかを決定します。

この方式は、拡張性の高いプラットフォームでよく使われます。たとえばワークステーション、サーバー、一部の Xeon プラットフォームです。これらは Lane 数が多く、スロット構成も複雑なため、すべてをハードウェア固定にするとマザーボードの適応性が大きく下がります。

Wait For BIOS の利点は柔軟性です。

BIOS が x16、x8+x8、x8+x4+x4、x4+x4+x4+x4 などの選択肢を提供できる。
同じマザーボードで異なる拡張カードに対応しやすい。
複数 NVMe 変換カード、PCIe バックプレーン、サーバー用 Riser カードに向いている。
デバイス数や帯域要件に合わせてユーザーが調整できる。

代わりに、プラットフォームと BIOS の連携が必要です。CPU またはチップセットが該当する分割方式をサポートし、マザーボード配線がそれに合っており、BIOS も設定を行える必要があります。どれか一つが欠けると、利用可能な bifurcation 設定が見えないことがあります。

よくある分割構成

対応する組み合わせはプラットフォームによって異なりますが、代表的な分割方式は次のようになります。

元のリンク	よくある分割	典型的な用途
`x16`	`x16`	単体グラフィックスカード
`x16`	`x8+x8`	2 枚のグラフィックスカード、または GPU と高速拡張カード
`x16`	`x8+x4+x4`	GPU と 2 枚の NVMe SSD
`x16`	`x4+x4+x4+x4`	4 枚用 NVMe 変換カード
`x8`	`x4+x4`	2 枚の NVMe、または 2 ポート高速拡張
`x4`	`x2+x2` または複数の `x1`	やや少ない。プラットフォーム対応次第

自作PCでは、1 本の x16 スロットを x4+x4+x4+x4 に分け、4 枚用 M.2 変換カードを使いたい、という需要がよくあります。ここで重要なのは、安価なチップなし変換カードは、スロットを物理的に複数の M.2 へ配線しているだけで、カード自体が PCIe レーンを分割しているわけではないことです。

マザーボードが x4+x4+x4+x4 に対応していない場合、この種の変換カードでは通常 1 枚目の SSD しか認識されません。bifurcation 非対応のマザーボードで複数ドライブを使いたい場合は、PCIe Switch チップ搭載の拡張カードが必要になりますが、コストはかなり高くなります。

bifurcation と PCIe Switch の違い

bifurcation は、上流にある既存の Lane を複数の下流ポートへ分ける仕組みです。Lane 数を増やすものではなく、割り当て方を変えるだけです。

PCIe Switch は PCIe 交換チップのようなものです。1 本の上流リンクを複数の下流デバイスへ接続し、システムから複数デバイスとして見えるようにします。こちらも上流帯域を無から増やすわけではありませんが、マザーボードが通道分割に対応していない場合でも複数デバイスを接続できることがあります。

違いは次のように整理できます。

方式	マザーボードの bifurcation 対応	コスト	向いている場面
チップなし M.2 変換カード	必要	低い	マザーボードが `x4+x4+x4+x4` に対応している
PCIe Switch 搭載拡張カード	必ずしも必要ではない	高い	マザーボードは分割非対応だが複数デバイスが必要

複数 M.2 拡張カードを買う前に、まずマザーボード BIOS が必要な分割方式に対応しているか確認するべきです。仕様に「PCIe x16 スロット対応」とだけ書かれていても、4 枚の SSD を同時認識できるとは限りません。

購入とトラブルシュートのポイント

PCIe bifurcation を使いたい場合は、次の順番で確認すると分かりやすいです。

CPU またはプラットフォームが目的の分割方式に対応しているか確認する。
マザーボードマニュアルで、対象スロットが x8+x8、x8+x4+x4、x4+x4+x4+x4 に対応しているか確認する。
BIOS に入り、PCIe bifurcation、PCIe lane configuration、slot configuration などの項目があるか確認する。
拡張カードがチップなし変換カードなのか、PCIe Switch 搭載カードなのか確認する。
デバイスをすべて挿したとき、M.2、SATA、オンボードLANなどとレーンを共有しないか確認する。
OS 起動後、ツールで実際のリンク幅とデバイス列挙状態を確認する。

拡張カードで 1 枚のドライブしか認識されない場合は、まず BIOS の分割設定を確認します。BIOS に関連設定がない場合、ドライバー問題ではなく、マザーボードがその Lane を複数デバイス向けに分けていない可能性が高いです。

デバイスはすべて認識されるが速度がおかしい場合は、次にリンク Training を確認します。ケーブル、変換カード品質、スロット配線、PCIe 世代、デバイス相性によって、リンクが Gen4 から Gen3、あるいはさらに低い世代へ落ちることがあります。

まとめ

PCIe bifurcation の本質は、PCIe 初期化の早い段階で Lane の構成を決めることです。Hard Strap はハードウェアで固定し、Soft Strap はプラットフォーム設定を使い、Wait For BIOS はリンク訓練前に BIOS が動的に設定します。

普通の自作ユーザーにとって重要な結論は 3 つです。

物理的な x16 スロットが、必ず複数の x4 に分割できるとは限らない。
チップなし複数 M.2 変換カードは、マザーボードの bifurcation に依存する。
分割対応は CPU、マザーボード配線、BIOS オプションを合わせて見る必要がある。

これを理解しておくと、マザーボード仕様表の x16、x8+x8、x4+x4+x4+x4 を、単なるスロット長ではなく、実際の拡張要件を満たせるかどうかの判断材料として読めるようになります。

LGA1851 Z990/W980/Q970/Z970/B960/Z890/W880/Q870/B860/H810 マザーボードレーン資料

Thu, 30 Apr 2026 00:08:21 +0800

マザーボードの拡張性は、表面的には PCIe スロット、M.2 スロット、SATA、USB、ネットワークコントローラー、オーディオデバイスの数に見えます。しかし下層まで見ると、実際には CPU とチップセットがそれぞれどのレーンを提供し、それをマザーボードメーカーが各インターフェースへどう割り当てているか、という話です。

そのためマザーボードの仕様を見るときは、「M.2 がいくつあるか」「USB-C がいくつあるか」だけでは不十分です。重要なのは、それらのインターフェースがどこから来ているかです。CPU 直結なのか、チップセット経由なのか。専用レーンなのか、他のインターフェースと共有なのか。PCIe 5.0 なのか、PCIe 4.0/3.0 なのか。SATA が独立したリソースなのか、チップセット内のリソース割り当てによるものなのかも確認する必要があります。

この記事では、元の表を文章形式に書き直し、プラットフォームごとに各チップセットの大まかな構成を整理します。

以下の各節にあるリソース数は、元表のレーン行の集計に基づいています。Chip Link は CPU 側の 1 組としてのみ数え、上行リンクを二重計上しないようにしています。一部のワークシート下部にある CPU バリアントや例示用の補助表は重複して加算していません。

レーンの供給元を理解する

マザーボード上のレーンは、通常 3 種類に分けられます。

1 つ目は CPU 直結レーンです。

この部分は低レイテンシで帯域が広く、通常はメインのグラフィックススロット、最初の M.2、USB4/Thunderbolt の一部、ディスプレイ出力、CPU とチップセット間の接続に使われます。コンシューマープラットフォームでは、高速なインターフェースは基本的にここから優先的に割り当てられます。

2 つ目はチップセット拡張レーンです。

チップセットは DMI、PCIe、または専用リンクで CPU に接続し、その先に追加の PCIe、SATA、USB、有線 LAN、無線 LAN、オーディオ、低速コントローラーなどのインターフェースを提供します。チップセット側のインターフェースは数が多い一方で上行リンクを共有するため、高負荷デバイスをすべてチップセット側に集中させるのは適していません。

3 つ目はオンボードコントローラーによって変換されたインターフェースです。

たとえば、マザーボード上の 2.5G/10G LAN コントローラー、追加 SATA コントローラー、USB ハブや拡張チップ、Thunderbolt/USB4 コントローラー、オーディオチップなどは、多くの場合 PCIe、USB、または他の低速レーンを消費します。マザーボードのトポロジーを見るときは、こうしたコントローラーの背後でもレーンが消費されている点に注意が必要です。

Intel コンシューマープラットフォーム

Intel のコンシューマープラットフォームは、一般に「CPU 直結レーン + DMI によるチップセット接続 + チップセット拡張 I/O」という構造を取ります。

CPU 側が主に担当するものは次の通りです。

内蔵 GPU のディスプレイ出力
グラフィックススロット用 PCIe レーン
CPU 直結 M.2 または高帯域 PCIe レーン
CPU からチップセットへの DMI リンク

チップセット側は多くの周辺機能を担当します。

PCIe 4.0/3.0 拡張レーン
SATA
USB 2.0、USB 5G、USB 10G、USB 20G
有線 LAN、無線 LAN、オーディオ、管理コントローラーなどのオンボードデバイス

LGA1851 / 800 シリーズおよび将来の 900 シリーズ

リソース数クイックリファレンス

チップセット/プラットフォーム	CPU 側の主なリソース	上行/相互接続	チップセット側の主なリソース
Z990	PCIe 5.0 x24、USB4/TBT x2、Display x2	DMI 5.0 x4	PCIe 5.0 x12、PCIe 4.0 x12、USB 10G x10、USB 2.0 x4
W980	PCIe 5.0 x24、USB4/TBT x2、Display x2	DMI 5.0 x4	PCIe 5.0 x12、PCIe 4.0 x12、USB 10G x10、USB 2.0 x4
Q970	PCIe 5.0 x24、USB4/TBT x2、Display x2	DMI 5.0 x4	PCIe 5.0 x8、PCIe 4.0 x12、USB 10G x8、USB 5G x2、USB 2.0 x4
Z970	PCIe 5.0 x20、USB4/TBT x1、Display x3	DMI 5.0 x2	PCIe 4.0 x14、USB 10G x4、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x4
B960	PCIe 5.0 x20、USB4/TBT x1、Display x3	DMI 5.0 x2	PCIe 4.0 x14、USB 10G x4、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x4
Z890	PCIe 5.0 x20、PCIe 4.0 x4、USB4/TBT x2、Display x2	DMI 4.0 x8	PCIe 4.0 x24、USB 10G x10、USB 2.0 x4
W880	PCIe 5.0 x20、PCIe 4.0 x4、USB4/TBT x2、Display x2	DMI 4.0 x8	PCIe 4.0 x24、USB 10G x10、USB 2.0 x4
Q870	PCIe 5.0 x20、PCIe 4.0 x4、USB4/TBT x2、Display x2	DMI 4.0 x8	PCIe 4.0 x20、USB 10G x8、USB 5G x2、USB 2.0 x4
B860	PCIe 5.0 x20、USB4/TBT x1、Display x3	DMI 4.0 x4	PCIe 4.0 x14、USB 10G x4、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x4
H810	PCIe 5.0 x16、USB4/TBT x1、Display x2	DMI 4.0 x4	PCIe 4.0 x8、USB 10G x2、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x4

LGA1851 に対応する Z890、W880、Q870、B860、H810 などのプラットフォームでは、高速な中核リソースを CPU 側に置き、大量の I/O をチップセット側に置くという考え方が続いています。

Z シリーズはハイエンドのコンシューマー向けマザーボードを対象とし、通常は CPU オーバークロック、メモリーオーバークロック、より柔軟なグラフィックスレーンの分割に対応します。W/Q シリーズはワークステーションやビジネス管理用途寄りで、ECC、安定性、管理機能、オンボードデバイス対応を重視する傾向があります。B/H シリーズは主流または入門向けで、レーン数、分割機能、オーバークロック機能はより控えめです。

この種のプラットフォームは次のようにまとめられます。

CPU はディスプレイ出力、Thunderbolt/USB4 関連リソース、グラフィックス用 PCIe 5.0 レーン、直結ストレージレーンを提供する
チップセットは追加の PCIe、SATA、USB、有線 LAN、無線 LAN、オーディオリソースを提供する
ハイエンドチップセットの差は主にレーン数、USB 仕様、PCIe 世代、レーン分割能力に表れる

Z890 のようなハイエンドマザーボードでは、最初のグラフィックススロットと少なくとも 1 本の M.2 が CPU 直結で、その他の M.2、SATA、USB、オンボードコントローラーは主にチップセット側に接続される構成が一般的です。

LGA1700 / 600・700 シリーズ

リソース数クイックリファレンス

チップセット/プラットフォーム	CPU 側の主なリソース	上行/相互接続	チップセット側の主なリソース
Z790	PCIe 5.0 x16、PCIe 4.0 x4、Display x4	DMI 4.0 x8	PCIe 4.0 x20、PCIe 3.0 x8、USB 10G x10、USB 2.0 x4
H770	PCIe 5.0 x16、PCIe 4.0 x4、Display x4	DMI 4.0 x8	PCIe 4.0 x16、PCIe 3.0 x8、USB 10G x4、USB 5G x4、USB 2.0 x6
B760	PCIe 4.0 x20、Display x4	DMI 4.0 x4	PCIe 4.0 x10、PCIe 3.0 x4、USB 10G x4、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x4
Z690	PCIe 5.0 x16、PCIe 4.0 x4、Display x4	DMI 4.0 x8	PCIe 4.0 x12、PCIe 3.0 x16、USB 10G x10、USB 2.0 x4
W680	PCIe 5.0 x16、PCIe 4.0 x4、Display x4	DMI 4.0 x8	PCIe 4.0 x12、PCIe 3.0 x16、USB 10G x10、USB 2.0 x4
Q670	PCIe 5.0 x16、PCIe 4.0 x4、Display x4	DMI 4.0 x8	PCIe 4.0 x12、PCIe 3.0 x12、USB 10G x8、USB 5G x2、USB 2.0 x4
H670	PCIe 5.0 x16、PCIe 4.0 x4、Display x4	DMI 4.0 x8	PCIe 4.0 x12、PCIe 3.0 x12、USB 10G x4、USB 5G x4、USB 2.0 x6
B660	PCIe 4.0 x20、Display x4	DMI 4.0 x4	PCIe 4.0 x6、PCIe 3.0 x8、USB 10G x4、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x4
H610	PCIe 4.0 x16、Display x3	DMI 4.0 x4	PCIe 3.0 x8、USB 10G x2、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x4、GbE x1

LGA1700 は第 12/13/14 世代 Core プロセッサーをカバーします。代表的なチップセットは Z790、H770、B760、H610、および前世代の Z690、H670、B660、H610 です。

この世代の主な特徴は次の通りです。

CPU 側がグラフィックス用 PCIe 5.0 レーンを提供する
CPU 側が一般的な PCIe 4.0 ストレージレーンも提供する
チップセットは DMI で CPU に接続する
上位チップセットほど PCIe、USB、SATA リソースが多い
Z シリーズは CPU オーバークロックに対応し、B/H シリーズは通常対応しない

Z790/Z690 はチップセットリソースが豊富で、複数の M.2、多数の USB、複数の拡張カードを備えるマザーボードに向いています。B760/B660 は主流向けで、通常は 1 枚のグラフィックスカード、2 から 3 本の M.2、いくつかの SATA、一般的な USB 要件を満たします。H610 は明確に縮小された入門向け構成です。

LGA1700 プラットフォームのマザーボードを見るときは、M.2 の供給元に注目します。CPU 直結 M.2 は通常、システムドライブや高性能 SSD に適しています。チップセット側 M.2 は数を増やせますが、DMI の上行帯域を共有します。

LGA1200 / 400・500 シリーズ

リソース数クイックリファレンス

チップセット/プラットフォーム	CPU 側の主なリソース	上行/相互接続	チップセット側の主なリソース
Z590	PCIe 4.0 x20、Display x3	DMI 3.0 x8	PCIe 3.0 x24、USB 10G x6、USB 2.0 x4
W580	PCIe 4.0 x20、Display x3	DMI 3.0 x8	PCIe 3.0 x24、USB 10G x6、USB 2.0 x4
Q570	PCIe 4.0 x20、Display x3	DMI 3.0 x8	PCIe 3.0 x24、USB 10G x6、USB 2.0 x4
H570	PCIe 4.0 x20、Display x3	DMI 3.0 x8	PCIe 3.0 x20、USB 10G x4、USB 5G x4、USB 2.0 x6、SATA x2
B560	PCIe 4.0 x20、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x12、USB 10G x4、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x6
H510	PCIe 4.0 x16、Display x2	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x6、USB 5G x4、USB 2.0 x6、SATA x4、GbE x1
Z490	PCIe 3.0 x16、Display x3、N/A (CML CPU) x4	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x24、USB 10G x6、USB 2.0 x4
W480	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x24、USB 10G x6、USB 2.0 x4
Q470	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x24、USB 10G x6、USB 2.0 x4
H470	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x20、USB 10G x4、USB 5G x4、USB 2.0 x6、SATA x2
B460	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x12、USB 5G x8、USB 2.0 x4、SATA x6
H410	PCIe 3.0 x16、Display x2	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x6、USB 5G x4、USB 2.0 x6、SATA x4、GbE x1

LGA1200 は第 10/11 世代 Core をカバーします。代表的なチップセットは Z590、W580、Q570、H570、B560、H510、および Z490、H470、B460、H410 などです。

この世代は PCIe 3.0 から PCIe 4.0 への過渡期にあります。第 11 世代 Core と 500 シリーズマザーボードの組み合わせでは、CPU 側が PCIe 4.0 を提供できます。第 10 世代 Core と 400 シリーズでは、多くの場合 PCIe 3.0 にとどまります。

全体構成は次の通りです。

CPU 側はグラフィックスレーンとディスプレイ出力を提供する
一部の組み合わせでは CPU 直結 PCIe 4.0 ストレージに対応する
チップセット側は PCIe 3.0、SATA、USB、オンボードデバイスリソースを提供する
Z シリーズはより完全なオーバークロック機能とレーン割り当て機能を提供する

この種のプラットフォームを旧システムのアップグレードに使う場合、CPU 世代とチップセットの組み合わせが最も重要です。すべての LGA1200 マザーボードが PCIe 4.0 を完全に活用できるわけではなく、すべての M.2 が CPU 直結というわけでもありません。

LGA115X / より古いプラットフォーム

リソース数クイックリファレンス

チップセット/プラットフォーム	CPU 側の主なリソース	上行/相互接続	チップセット側の主なリソース
Z390	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x24、USB 10G x6、USB 2.0 x4
Q370	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x24、USB 10G x6、USB 2.0 x4
H370	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x20、USB 10G x4、USB 5G x4、USB 2.0 x6、SATA x2
B365	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x20、USB 5G x8、USB 2.0 x6、SATA x2
B360	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x12、USB 10G x4、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x6
H310	PCIe 3.0 x16、Display x2	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x6、USB 5G x4、USB 2.0 x6、SATA x4、GbE x1
Z370 / Z270	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x24、USB 5G x6、USB 2.0 x4
Q270	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x24、USB 5G x6、USB 2.0 x4
H270	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x20、USB 5G x8、USB 2.0 x6、SATA x2
Q250	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x14、USB 5G x8、USB 2.0 x6、SATA x4、GbE x1
B250	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x12、USB 5G x6、USB 2.0 x6、SATA x6、GbE x1
Z170	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x20、USB 5G x6、USB 2.0 x4
Q170	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x20、USB 5G x6、USB 2.0 x4
H170	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x16、USB 5G x8、USB 2.0 x6、SATA x2
Q150	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x10、USB 5G x8、USB 2.0 x6、SATA x4
B150	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x8、USB 5G x6、USB 2.0 x6、SATA x6、GbE x1
H110	PCIe 3.0 x16、Display x2	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x6、USB 5G x4、USB 2.0 x6、SATA x4、GbE x2
Z97 / H97 / Z87 / H87	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x10、USB 5G x4、USB 2.0 x8、SATA x4
B85	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x8、USB 5G x4、USB 2.0 x8、SATA x6
H81	PCIe 2.0 x16、Display x2	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x6、USB 5G x2、USB 2.0 x8、SATA x4
Z77 / Z75 / H77	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x8、USB 5G x4、USB 2.0 x10、SATA x6
B75	PCIe 3.0 x16、Display x3	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x8、USB 5G x4、USB 2.0 x8、SATA x6
Z68 / H67	PCIe 2.0 x16、Display x2	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x8、USB 2.0 x14、SATA x6
P67	PCIe 2.0 x16	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x8、USB 2.0 x14、SATA x6
B65	PCIe 2.0 x16、Display x2	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x8、USB 2.0 x12、SATA x6
H61	PCIe 2.0 x16、Display x2	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x6、USB 2.0 x10、SATA x4
H57	PCIe 2.0 x16、Display x2	DMI 1.0 x4	PCIe 2.0 x8、USB 2.0 x14、SATA x6
P55	PCIe 2.0 x16	DMI 1.0 x4	PCIe 2.0 x8、USB 2.0 x14、SATA x6
H55 / B55	PCIe 2.0 x16、Display x2	DMI 1.0 x4	PCIe 2.0 x6、USB 2.0 x12、SATA x6

LGA115X は非常に長い世代をまたぎ、Z390、Q370、H370、B365、B360、H310、Z270、H270、B250、Z170、H170、B150、H110 などを含みます。

これらのプラットフォームに共通する特徴は次の通りです。

CPU 側は通常、主にグラフィックス用 PCIe 3.0 レーンとディスプレイ出力を提供する
高速ストレージ、SATA、USB、ネットワークなど多くのリソースは PCH チップセットに大きく依存する
チップセット側 PCIe は PCIe 3.0 またはそれ以前の規格が多い
チップセット間の差は主に PCIe レーン数、SATA 数、USB 数、オーバークロック対応の有無に表れる

Z シリーズはオーバークロックやより豊富な拡張が必要なマザーボードに向きます。H/B/Q シリーズは位置付けに応じて機能が削られます。年代が古いため、これらのプラットフォームの M.2 や USB-C 対応はマザーボードメーカーの追加設計に依存することが多く、チップセット名だけでは判断できません。

Intel HEDT とワークステーションプラットフォーム

リソース数クイックリファレンス

チップセット/プラットフォーム	CPU 側の主なリソース	上行/相互接続	チップセット側の主なリソース
W790	PCIe 5.0 x112	DMI 4.0 x8	PCIe 4.0 x12、PCIe 3.0 x16、USB 10G x10、USB 2.0 x4
X299	PCIe 3.0 x48	DMI 3.0 x4	PCIe 3.0 x24、USB 5G x6、USB 2.0 x4
X99	PCIe 3.0 x40	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x8、USB 5G x4、USB 2.0 x8、SATA x8
X79	PCIe 3.0 x40	DMI 2.0 x4	PCIe 2.0 x8、USB 2.0 x14、SATA x6
X58	-	-	PCIe 2.0 x36、USB 2.0 x12、SATA x6、PCIe 1.1 x6

Intel HEDT/ワークステーションプラットフォームとコンシューマープラットフォームの最大の違いは、CPU 直結レーン数が大幅に多いことです。

W790 のようなプラットフォームは Xeon W 向けで、CPU 側に大量の PCIe 5.0 レーンを提供し、より広いメモリーチャネル、より完全な ECC/RECC 機能、複数拡張カードの利用シナリオを支援します。X299 のような古い HEDT プラットフォームは、PCIe 3.0 世代の大量の CPU 直結レーンを中心としています。

この種のプラットフォームの考え方は次の通りです。

CPU がグラフィックスカード、キャプチャカード、RAID カード、高速 LAN カード、複数の M.2/U.2 など高帯域デバイスを直接担当する
チップセットは主に SATA、USB、管理インターフェース、低速周辺機器を担当する
プラットフォームの価値は「チップセットに何本レーンがあるか」ではなく、CPU 自体が直接割り当てられる PCIe レーンをどれだけ提供するかにある

複数の拡張カードや多数の高速 SSD が必要な場合、HEDT/ワークステーションプラットフォームはコンシューマープラットフォームより余裕があります。多くの高帯域デバイスをチップセットの上行リンクへ押し込む必要がないためです。

AMD AM5 プラットフォーム

リソース数クイックリファレンス

チップセット/プラットフォーム	CPU 側の主なリソース	上行/相互接続	チップセット側の主なリソース
X870E	PCIe 5.0 x20、USB4/TBT x6、USB 10G x2、USB 2.0 x1、Display x1	PCIe 4.0 x4	PCIe 4.0 x12、PCIe 3.0 x8、USB 10G x12、USB 2.0 x12、Granite Ridge / Raphael x2
X870	PCIe 5.0 x20、USB4/TBT x6、USB 10G x2、USB 2.0 x1、Display x1	PCIe 4.0 x4	PCIe 4.0 x8、PCIe 3.0 x4、USB 10G x6、USB 2.0 x6、Phoenix x2
B850	PCIe 5.0 x24、USB 10G x4、USB 2.0 x1、Display x1	PCIe 4.0 x4	PCIe 4.0 x8、PCIe 3.0 x4、USB 10G x6、USB 2.0 x6、Phoenix2 x2
B840	PCIe 4.0 x24、USB 10G x4、USB 2.0 x1、Display x1	PCIe 3.0 x4	PCIe 3.0 x10、USB 10G x2、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x4
X670E	PCIe 5.0 x24、USB 10G x4、USB 2.0 x1、Display x1	PCIe 4.0 x4	PCIe 4.0 x12、PCIe 3.0 x8、USB 10G x12、USB 2.0 x12
X670	PCIe 5.0 x8、PCIe 4.0 x16、USB 10G x4、USB 2.0 x1、Display x1	PCIe 4.0 x4	PCIe 4.0 x12、PCIe 3.0 x8、USB 10G x12、USB 2.0 x12
B650E	PCIe 5.0 x24、USB 10G x4、USB 2.0 x1、Display x1	PCIe 4.0 x4	PCIe 4.0 x8、PCIe 3.0 x4、USB 10G x6、USB 2.0 x6
B650	PCIe 5.0 x4、PCIe 4.0 x20、USB 10G x4、USB 2.0 x1、Display x1	PCIe 4.0 x4	PCIe 4.0 x8、PCIe 3.0 x4、USB 10G x6、USB 2.0 x6
A620	PCIe 4.0 x24、USB 10G x4、USB 2.0 x1、Display x1	PCIe 4.0 x4	PCIe 3.0 x8、USB 10G x2、USB 5G x2、USB 2.0 x6
A620A	PCIe 4.0 x24、USB 10G x4、USB 2.0 x1、Display x1	PCIe 3.0 x4	PCIe 3.0 x8、USB 10G x2、USB 5G x2、USB 2.0 x6
PRO 665	PCIe 5.0 x4、PCIe 4.0 x20、USB 10G x4、USB 2.0 x1、Display x1	PCIe 4.0 x4	PCIe 4.0 x8、PCIe 3.0 x4、USB 10G x6、USB 2.0 x6
PRO 600	PCIe 4.0 x28、USB 10G x4、USB 2.0 x1、Display x1	-	-

AMD AM5 の代表的なチップセットには X870E、X870、B850、B840、そして前世代の X670E、X670、B650E、B650、A620 があります。

AM5 の構成にはいくつか明確な特徴があります。

CPU 側がグラフィックス用 PCIe レーンを提供する
CPU 側が高速 M.2 レーンを提供する
CPU 側に一部の USB、ディスプレイ出力、チップセット接続リソースも統合される
上位の E サフィックス付きプラットフォームは PCIe 5.0 のグラフィックスまたはストレージ対応を重視する
チップセットは PCIe、SATA、USB、オンボードデバイスの拡張を担う

X870E/X670E のような上位プラットフォームは通常、高速リソースが多く、複数の M.2、より多くの USB4/USB-C、高性能グラフィックスカード構成に向いています。X870/X670 は強い拡張性を維持しますが、PCIe 5.0 の割り当てではやや控えめな場合があります。B850/B650 は主流構成向けで、一般的には 1 本のグラフィックススロット、1 本以上の M.2、チップセット側の拡張インターフェースという組み合わせです。A620/B840 は入門向けで、レーン数やオーバークロック機能が抑えられます。

AM5 マザーボードを見るときに最も重要なのは、PCIe 5.0 がどこへ割り当てられているかです。グラフィックススロットなのか、M.2 なのか、両方なのかを確認します。同じチップセット名でも、マザーボードメーカーによって割り当ては異なります。

AMD AM4 プラットフォーム

リソース数クイックリファレンス

チップセット/プラットフォーム	CPU 側の主なリソース	上行/相互接続	チップセット側の主なリソース
X570(S)	PCIe 4.0 x20、USB 10G x4、Display x4	PCIe 4.0 x4	PCIe 4.0 x16、USB 10G x8、USB 2.0 x4、SATA x4
B550	PCIe 4.0 x20、USB 10G x4、Display x4	PCIe 3.0 x4	PCIe 3.0 x10、USB 10G x2、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x4
A520	PCIe 3.0 x20、USB 10G x4、Display x4	PCIe 3.0 x4	PCIe 3.0 x6、USB 10G x1、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x2
X470 / X370	PCIe 3.0 x20、USB 5G x4、Display x4	PCIe 3.0 x4	PCIe 3.0 x4、PCIe 2.0 x8、USB 10G x2、USB 5G x6、USB 2.0 x6、SATA x4
B450 / B350	PCIe 3.0 x20、USB 5G x4、Display x4	PCIe 3.0 x4	PCIe 3.0 x2、PCIe 2.0 x6、USB 10G x2、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x2
A320	PCIe 3.0 x20、USB 5G x4、Display x4	PCIe 3.0 x4	PCIe 2.0 x4、USB 10G x1、USB 5G x2、USB 2.0 x6、SATA x4

AM4 は非常に長く使われたプラットフォームで、代表的なチップセットには X570/X570S、B550、A520、さらに古い X470、B450、X370、B350、A320 などがあります。

AM4 の構成は次のように理解できます。

CPU はグラフィックスレーン、一部の USB、ディスプレイ出力、直結ストレージレーンを提供する
X570 は拡張性が最も強い世代で、チップセット側にもより高仕様の PCIe リソースがある
B550 は CPU 側で PCIe 4.0 を利用できるが、チップセット側は通常 PCIe 3.0 拡張寄りである
A520/A320 のような入門チップセットは、基本的な PCIe、SATA、USB 要件を満たすことが中心である

AM4 プラットフォームの差は大きく、同じ AM4 でもハイエンドの X570 マザーボードと入門向け A320 マザーボードでは拡張性がまったく別物です。古いプラットフォームを見るときは、チップセットだけでなく、CPU に内蔵 GPU があるか、マザーボード BIOS が対象 CPU に対応するか、M.2/PCIe が実際にどう割り当てられているかも確認します。

AMD Threadripper プラットフォーム

リソース数クイックリファレンス

チップセット/プラットフォーム	CPU 側の主なリソース	上行/相互接続	チップセット側の主なリソース
X399	PCIe 3.0 x60、USB 5G x8	PCIe 3.0 x4	PCIe 3.0 x4、PCIe 2.0 x8、USB 10G x2、USB 5G x6、USB 2.0 x6、SATA x4
TRX40	PCIe 4.0 x56、USB 10G x4	PCIe 4.0 x8	PCIe 4.0 x16、USB 10G x8、USB 2.0 x4、SATA x4
WRX80	PCIe 4.0 x120、USB 10G x4	PCIe 4.0 x8	PCIe 4.0 x16、USB 10G x8、USB 2.0 x4、SATA x4
TRX50	PCIe 5.0 x48、PCIe 4.0 x28、USB 10G x4	PCIe 4.0 x4	PCIe 4.0 x8、USB 20G x1、USB 10G x4、USB 2.0 x6、SATA x4
WRX90	PCIe 5.0 x124、PCIe 3.0 x8、USB 10G x4	PCIe 4.0 x4	PCIe 4.0 x8、USB 20G x1、USB 10G x4、USB 2.0 x6、SATA x4

Threadripper プラットフォームには X399、TRX40、WRX80、TRX50、WRX90 などの段階があります。

AM4/AM5 との最大の違いは、CPU 直結リソースが非常に多いことです。初期の X399 でも、複数 GPU、複数 NVMe、複数拡張カードを想定していました。TRX40 以降は PCIe 4.0 が強化され、WRX80/WRX90 はさらにワークステーション寄りで、より多くのメモリーチャネル、ECC/RECC、大量のプロ向け拡張に対応します。

この種のプラットフォームの構成はおおむね次の通りです。

CPU が大量の PCIe レーンを提供し、グラフィックスカード、SSD、LAN カード、キャプチャカード、プロ向けコントローラーを直接接続する
チップセットは USB、SATA、低速 I/O、一部の補助的な拡張を担当する
上位ワークステーションモデルでは、メモリーチャネル、ECC、管理機能、多数デバイスの並行利用がより重視される

Threadripper マザーボードで重要なのは、「たくさんのデバイスを挿せるか」だけではありません。それらのデバイスがどうグループ化され、どのスロットが共有され、どの M.2/U.2 が CPU 直結で、どのコントローラーがチップセット側に接続されるかが重要です。

AMD EPYC プラットフォーム

リソース数クイックリファレンス

チップセット/プラットフォーム	CPU 側の主なリソース	上行/相互接続	チップセット側の主なリソース
7001	PCIe 3.0 x128、USB 5G x4	-	-
7002	PCIe 4.0 x128、PCIe 2.0 x2、USB 5G x4	-	-
7003	PCIe 4.0 x128、PCIe 2.0 x2、USB 10G x4	-	-
4004 / 4005	PCIe 5.0 x28、USB 10G x4、USB 2.0 x1、Display x1	-	4004 / 4005 with Chipset x2
8004	PCIe 5.0 x96、PCIe 3.0 x8、USB 5G x4	-	-
9004	PCIe 5.0 x128、PCIe 3.0 x8、USB 5G x4	-	-
9005	PCIe 5.0 x128、PCIe 3.0 x8、USB 5G x4	-	-
7001 2P	PCIe 3.0 x64、USB 5G x4、Infinity Fabric x64	-	-
7001 2P	1 x4、10 x4、11 x4、12 x4、13 x4、14 x4、15 x4、16 x4、17 x4、18 x4、19 x4、2 x4、20 x4、21 x4、22 x4、23 x4、24 x4、25 x4、26 x4、27 x4、28 x4、29 x4、3 x4、30 x4、31 x4、32 x4、33 x4、4 x4、5 x4、6 x4、7 x4、8 x4、9 x4	-	34 x2
7002 2P	PCIe 4.0 x80、PCIe 2.0 x2、USB 5G x4、Infinity Fabric x48	-	-
7002 2P	1 x4、10 x4、11 x4、12 x4、13 x4、14 x4、15 x4、16 x4、17 x4、18 x4、19 x4、2 x4、20 x4、21 x4、22 x4、23 x4、24 x4、25 x4、26 x4、27 x4、28 x4、29 x4、3 x4、30 x4、31 x4、32 x4、33 x4、34 x2、4 x4、5 x4、6 x4、7 x4、8 x4、9 x4	-	-
7003 2P	PCIe 4.0 x80、PCIe 2.0 x2、USB 10G x4、Infinity Fabric x48	-	-
7003 2P	1 x4、10 x4、11 x4、12 x4、13 x4、14 x4、15 x4、16 x4、17 x4、18 x4、19 x4、2 x4、20 x4、21 x4、22 x4、23 x4、24 x4、25 x4、26 x4、27 x4、28 x4、29 x4、3 x4、30 x4、31 x4、32 x4、33 x4、34 x2、4 x4、5 x4、6 x4、7 x4、8 x4、9 x4	-	34 x2、35 x4
9004 2P	PCIe 5.0 x80、PCIe 3.0 x8、USB 5G x4、Infinity Fabric x48	-	-
9004 2P	1 x4、10 x4、11 x4、12 x4、13 x4、14 x4、15 x4、16 x4、17 x4、18 x4、19 x4、2 x4、20 x4、21 x4、22 x4、23 x4、24 x4、25 x4、26 x4、27 x4、28 x4、29 x4、3 x4、30 x4、31 x4、32 x4、33 x4、34 x4、35 x4、4 x4、5 x4、6 x4、7 x4、8 x4、9 x4	-	-
9005 2P	PCIe 5.0 x80、PCIe 3.0 x8、USB 5G x4、Infinity Fabric x48	-	-

EPYC プラットフォームはシングルソケットとデュアルソケットに分かれます。表には 7001、7002、7003、4004、4005、8004、9004、9005 などの世代が含まれます。

EPYC の構成はコンシューマープラットフォームとはまったく異なります。「チップセットで多数の周辺機器を拡張する」ことを中心にした設計ではなく、サーバー CPU が持つ大量の I/O リソースを中心に設計されています。

シングルソケット EPYC プラットフォームは通常、次の特徴を持ちます。

大量の CPU 直結 PCIe レーン
複数の PCIe Root Complex またはリソースグループ
LAN カード、NVMe、GPU、アクセラレーター、RAID カードを直接接続する能力
従来のコンシューマー向け PCH への依存が少ない

デュアルソケット EPYC プラットフォームでは、CPU 間の Infinity Fabric 相互接続も加わります。一部のレーンはデュアルソケット相互接続に使われるため、すべての物理レーンをシングルソケットと同じように外部デバイスへ自由に割り当てられるわけではありません。

デュアルソケットプラットフォームで注目すべき点は次の通りです。

各 CPU がどの PCIe スロットとデバイスを担当するか
どのレーンが CPU 間相互接続に使われるか
外部デバイスへのアクセスが CPU をまたぐか
マザーボードが NVMe、LAN カード、アクセラレーターをどう割り当てているか

サーバープラットフォームのレーン構成は、一般的なマザーボード仕様表というよりシステムトポロジー図に近いものです。ストレージサーバー、GPU サーバー、仮想化ホストでは、これらの割り当てが帯域、レイテンシ、NUMA アクセス経路に直接影響します。

横方向のレーン図の読み方

元の表には Intel 700 シリーズと AMD 800 シリーズの横方向レーン図もあります。この種の図は、「抽象的なレーン数」を「各レーンの具体的な用途」に変換して示すためのものです。

横方向の図は、一般に次の順番で読むと分かりやすいです。

まず CPU とチップセットの間の接続を見る。たとえば DMI や PCIe リンク
次に CPU 側 PCIe レーンがグラフィックス、M.2、USB4 にどう割り当てられているかを見る
その後、チップセット側の PCIe、SATA、USB、有線 LAN、無線 LAN などのリソース配置を見る
最後に、どのレーンに共有や降格の関係があるかを確認する

この種の図は通常の仕様表より直感的です。なぜなら、「このインターフェースを使うと、あちらのインターフェースがなぜ 1 つ減るのか」を説明できるからです。

マザーボード選びで注目すべきこと

チップセットのレーン構成を見る目的は、最終的にはそのマザーボードが自分のデバイス構成に合うかを判断することです。

一般的なゲーム用またはオフィス用 PC であれば、グラフィックススロット、1 本の高速 M.2、十分な USB、ネットワークインターフェースを見れば多くの場合十分です。B シリーズやミドルレンジのチップセットで足りることが多いです。

複数の SSD、複数の拡張カード、キャプチャカード、10G LAN、高速外部デバイスを使う場合は、CPU 直結レーン数、チップセット上行帯域、M.2 と PCIe スロットが共有されるかを重点的に確認します。

ワークステーションやサーバーの場合は、チップセット名だけを見るのではなく、CPU 直結 PCIe 数、メモリーチャネル、ECC 対応、NUMA トポロジー、デュアルソケット相互接続、マザーボードのスロット割り当てを優先して確認します。

最後に

チップセットは孤立した 1 つのチップではなく、I/O 割り当ての仕組みです。

コンシューマープラットフォームでは、CPU 直結の高速デバイスと、チップセットが補う日常的な I/O が中心です。HEDT やワークステーションプラットフォームでは、CPU 自体が提供する大量の直結レーンが中心です。サーバープラットフォームでは、PCIe、メモリー、CPU 間相互接続をひとつのトポロジーとして考えることが重要です。

したがって、マザーボードの拡張性を判断するときは、インターフェース数だけを数えてはいけません。それらが CPU 由来なのかチップセット由来なのか、レーンを共有するのか、そしてすべてのデバイスを搭載したときに互いへ影響するのかを確認するべきです。