PCIe on KnightLiブログ

TerraMaster F2-221 NAS バックプレーン pinout 記録

Mon, 04 May 2026 06:02:56 +0800

このメモは、TerraMaster F2-221 NAS の非標準バックプレーンコネクタ pinout を整理したものだ。このインターフェースは PCIe エッジコネクタに近い形状だが、標準 PCIe スロットではなく、TerraMaster 独自のバックプレーンインターフェースである。

このコネクタには SATA、電源、リセット、PCIe 信号が同時に載っている。PCIe1 x1 が使えることを確認できれば、自作バックプレーンから M.2 M-key スロットを引き出し、NVMe SSD を内部システムディスクとして使える。

同じ考え方は TerraMaster F2-220 にも適用できる。F2-220 と F2-221 は異なるプラットフォームだが、fnNAS フォーラムの実測では、F3 Backplane V1.1 が F2-220 上で NVMe を認識し、飛牛 OS のインストーラー内でもその NVMe ドライブが見えている。追加で必要になる可能性があるのは、古い BIOS が NVMe ブートに対応していない点への対処だ。

結論

F2-221 のバックプレーンコネクタには、次の信号が含まれている。

2 つのネイティブ SATA ポートの信号
12V、5V、3.3V、GND
SATA HDD 電源制御に関連する信号
PERST#
少なくとも 1 組の利用可能な PCIe Gen2 x1 信号
2 組目の PCIe 信号に関する一部の手掛かり。ただし完全には検証されていない

PCIe1 は M.2 M-key NVMe スロットの引き出しに使える。実測では、NVMe ドライブは PCIe Gen2 x1 で動作し、BIOS から認識して起動できる。

F2-220 の実測結果もこの方向性を支持している。ハードウェアレベルでは NVMe を認識できるが、BIOS の起動段階では NVMe モジュールの注入が必要になる場合があり、起動項目は PATA として表示されることがある。

バックプレーンコネクタ pinout

コネクタは B/A の 2 側に分かれている。? は未確認または未接続、NC は未接続を表す。

Pin	B side	A side
1	12V	?
2	12V	12V
3	12V	12V
4	GND	GND
5	SATA1 A+	SATA1 B+
6	SATA1 A-	SATA1 B-
7	GND	NC
8	5V	5V
9	5V	5V
10	?	5V
11	?	?
12	3.3V	GND
13	GND	3.3V
14	SATA2 A+	3.3V
15	SATA2 A-	GND
16	GND	SATA2 B+
17	PERST#	SATA2 B-
18	GND	GND
19	PCIe1 TX+	NC
20	PCIe1 TX-	GND
21	GND	PCIe1 RX+
22	GND	PCIe1 RX-
23	PCIe1 REFCLK+	GND
24	PCIe1 REFCLK-	GND
25	GND	PCIe2 RX+
26	GND	PCIe2 RX-
27	PCIe2 TX+	GND
28	PCIe2 TX-	GND
29	GND	PCIe2 REFCLK+
30	?	PCIe2 REFCLK-
31	?	GND
32	GND	?

PCIe1 のほうが実用上の参考価値は高い。PCIe2 は完全に検証されていないため、手掛かりとして扱うべきで、信頼できる設計根拠としてそのまま使うべきではない。

信号元の判断

F2-221 の純正 2 ベイバックプレーンには PCIe-to-SATA コントローラがない。SATA 信号はマザーボードコネクタから直接バックプレーンへ入っている。追加の PCIe 信号は、主に同系列の多ベイモデルから推定できる。

TerraMaster F5-422 のバックプレーンには 2 個の ASMedia ASM1061 が使われている。ASM1061 は PCIe Gen2 x1 から 2 ポート SATA へ変換するコントローラだ。Intel J3355 が 2 つの SATA ポートと 6 本の PCIe Gen2 lane を持つことを考えると、多ベイモデルでは PCIe 経由で SATA ポートを拡張していると推定できる。

そのため、F2-221 のマザーボードコネクタに PCIe 信号が残っているのは自然だ。同系列の異なるベイ数の機種でマザーボード設計を共用し、バックプレーンで機能差を出している可能性が高い。

PCIe 差動ペアの判断

PCIe 差動ペアはビアに入ったあと内層を通ることが多く、写真だけでは完全な配線を追えない。使える判断基準の 1 つは、一般的な PCIe 設計では TX 差動ペアに AC coupling コンデンサが入ることだ。

方向は逆に見る必要がある。

ASM1061 コントローラ側から見た TX は、CPU またはマザーボード側の RX に対応する。
ASM1061 コントローラ側から見た RX は、CPU またはマザーボード側の TX に対応する。
REFCLK は隣接する差動ペアと配線位置を合わせて判断する。

この種の pinout は公式仕様書ではなく、ハードウェアリバースエンジニアリング資料として扱うのが妥当だ。

利用可能性の検証

この pinout を基にした F3 Backplane では、次の検証が完了している。

元の 2 つの SATA ベイは引き続き利用可能
PCIe1 を M.2 M-key スロットへ接続可能
NVMe SSD を BIOS が認識
NAS が NVMe SSD から直接起動可能
btrfs scrub でディスクエラーなし
NVMe SSD から数週間動作し、明確な異常なし

テストに使われた NVMe SSD は Patriot P300 128GB。hdparm の結果は次の通り。

1
2
3

/dev/nvme0n1:
 Timing cached reads:   4554 MB in  2.00 seconds = 2279.68 MB/sec
 Timing buffered disk reads: 1222 MB in  3.00 seconds = 407.22 MB/sec

この速度は PCIe Gen2 x1 の制限に合っている。目的は NVMe の性能を使い切ることではなく、外付け USB SSD を内部システムディスクに置き換えることだ。

注意事項

この pinout はハードウェア解析や自作バックプレーンの参考にはなるが、公式資料として扱うべきではない。

コネクタは標準 PCIe ではなく、汎用 PCIe デバイスを直接挿せない。
? ピンは未確認であり、重要な回路へ安易につながない。
PCIe2 は完全には検証されておらず、PCIe1 よりリスクが高い。
CLKREQ は通常の M.2 設計のように完全には引き出されていないため、ASPM が使えない可能性がある。
SATA 電源にはホットスワップ関連の load switch と slow start ロジックが含まれる。信号線だけ接続して電源制御を無視してはいけない。
再現する場合は、写真だけに頼らず、自分のマザーボードとバックプレーンを再測定する。

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。

Intel ATX 3.0設計ガイドで、PCIeグラフィックカード補助電源コネクタはどう区分されているのか

Thu, 23 Apr 2026 22:22:49 +0800

Intel は ATX Version 3 Multi Rail Desktop Platform Power Supply Design Guide 2.1a の中で、PCI Express Add-in Card 向けの補助電源コネクタを次の3種類に分けています。

PCIe 2x3
PCIe 2x4
12V-2x6

ここでいう Add-in Card として最も身近なのは単体グラフィックカードです。文書でも、これらのコネクタがカバーする電力範囲は 75W から 600W までだと明記されています。

1. まず結論から

いちばん大事な違いだけ先に押さえるなら、次のように理解できます。

2x3 はおなじみのグラフィックカード用 6ピン に相当し、位置づけは 75W
2x4 は一般的なグラフィックカード用 8ピン に相当し、位置づけは 150W。さらに 2x3 と互換性があります
12V-2x6 は新世代の高出力グラフィックカード用コネクタで、最大 600W に対応します

本当の分かれ目は電力だけではなく、次の点にもあります。

2x3 / 2x4 は従来型の補助電源という発想の延長にある
12V-2x6 は高出力給電、挿し込み状態の検出、サイドバンド信号通信までを標準の中に取り込んでいる

2. `PCIe 2x3`: 従来の6ピンで、文書上の位置づけは `75W`

Intel はこのページで 2x3 Auxiliary Power Connector を、PCIe 拡張カードへ 75W の補助電源を供給するためのコネクタとして定義しています。

主なポイントは次のとおりです。

設計目標は 75W
最大定格は 8.0A/pin
ケーブル仕様は 18 AWG
Sense ピンの1つをグラウンドに落とし、グラフィックカード側が 2x3 補助電源ケーブルの接続有無を判断できるようにする

いまの自作PCでよく使う呼び方に置き換えると、ほぼグラフィックカード用の 6ピン 補助電源コネクタそのものです。

3. `PCIe 2x4`: 8ピン、`150W`、そして `2x3` と互換

2x4 Auxiliary Power Connector は、より一般的なグラフィックカード用 8ピン コネクタに相当し、Intel はその目標電力を 150W としています。

ここで重要なのは次の2点です。

ボード側の 2x4 レセプタクルは 2x4 プラグだけでなく 2x3 プラグも受け入れられる
グラフィックカードは SENSE0 と SENSE1 を使って、実際にどの種類のケーブルが挿さっているかを識別する

Intel が示している識別ロジックは次のとおりです。

`SENSE1`	`SENSE0`	意味
Ground	Ground	`2x4` が挿さっており、グラフィックカードは補助電源コネクタから `150W` を使える
Open	Ground	`2x3` が挿さっており、グラフィックカードは `75W` までしか使えない
Ground	Open	Reserved
Open	Open	補助電源ケーブルが挿さっていない

つまり、ボード側の 8ピン は単に「6ピンに2本足したもの」ではなく、電力識別ロジックも担っています。

4. `12V-2x6`: 新世代の高出力コネクタ、最大 `600W`

12V-2x6 になると位置づけは大きく変わります。Intel はこれを、PCIe 拡張カード向けに最大 600W を供給できる 12V 電源コネクタとして定義しています。

文書にある主なポイントは次のとおりです。

12V-2x6 は 2x3 や 2x4 と互換性がない
主電源接点のピッチは 3.0 mm
2x3 と 2x4 の接点ピッチはそれより広く 4.2 mm
このコネクタは給電用の大きな接点を 12 個持ち、その下にサイドバンド信号用の小さな接点を 4 個持つ

ケーブル仕様も従来型より厳しくなっています。

電源線とGND線は 16 AWG
12 本の主給電ピンはすべて完全に配線されていなければならない
サイドバンド信号線は 28 AWG
主給電ピンの定格は 9.2A/pin

さらに文書では、コネクタ本体に H++ の表示を付け、9.2A/pin 以上に対応していることを示すよう求めています。

上の画像は Intel のページにある Figure 5-3 で、12V-2x6 Cable Plug Connector に対応します。

こちらは Figure 5-5 で、12V-2x6 PCB Header に対応します。この2枚を合わせて見ると、従来の 6ピン/8ピン とは別物のコネクタ形状になっていることがよく分かります。

5. なぜ `12V-2x6` は初期の `12VHPWR` と違うのか

Intel はこのガイドの中で、12V-2x6 vs. 12VHPWR という説明をわざわざ設けています。

結論はかなり明快です。

初期の 12VHPWR は廃止された
PCIe CEM 5.1 は 12V-2x6 に切り替わった
外見はよく似ているが、新しいコネクタには複数の信頼性改善が入っている

主な変化は大きく2つあります。

1つ目は機械構造です。

主給電ピンが長くなった
サイドバンドピンが短くなった

これにより、主給電ピンが先に接触して最後に離れ、サイドバンド信号は主給電ピンが十分深く挿さってから初めて導通するようになっています。

2つ目は SENSE0 / SENSE1 ロジックの更新です。

150W 桁は SENSE0 と SENSE1 が短絡されていることを要求するようになった
両信号が Open-Open のとき、新しい仕様では 0W と定義される
つまり、プラグがきちんと挿さっていない、あるいはそもそも挿さっていない場合、準拠したグラフィックカードはそのケーブルから電力を引き出してはいけない

これも 12V-2x6 が初期の 12VHPWR より保守的で堅実だと見なされる理由の1つです。

6. `12V-2x6` の4本のサイドバンド信号は何をするのか

Intel は sideband signal のページで、12V-2x6 の4本の信号を次のように定義しています。

SENSE0、必須
SENSE1、必須
CARD_PWR_STABLE、任意
CARD_CBL_PRES#、グラフィックカード側では必須、電源側では任意

1. `SENSE0 / SENSE1`

この2本は、ケーブルと電源が現在どの電力レベルを許可しているかをグラフィックカードへ伝えるための信号です。

Intel が示している電力表は次のとおりです。

`SENSE0`	`SENSE1`	起動時に許可される初期電力	ソフトウェア設定後の最大持続電力
Ground	Ground	`375W`	`600W`
Open	Ground	`225W`	`450W`
Ground	Open	`150W`	`300W`
Short	Short	`100W`	`150W`
Open	Open	`0W`	`0W`

ここで本当に大事なのは表を丸暗記することではなく、12V-2x6 がもはや単なる「電気が来ているかどうか」だけのコネクタではないという点です。サイドバンド信号によって、複数の電力段階が明示的にグラフィックカードへ符号化されます。

2. `CARD_PWR_STABLE`

これは任意信号で、役割としてはグラフィックカードから電源へ返す Power Good に近いものです。

Intel の定義は次のとおりです。

グラフィックカード上の重要なローカル電源レールが正常範囲内にある間、この信号は開放の高インピーダンスを保つ
それらのローカル電源レールが動作範囲外になったことをグラフィックカードが検出すると、能動的に Low に引き下げる
この信号を実装する場合、電源側は 4.7 kOhm を介して +3.3V へプルアップする必要がある

要するに、電源に追加の障害検知入力を与える仕組みです。

3. `CARD_CBL_PRES#`

この信号の主な役割は、どちらかといえば接続状態の検出です。

12V-2x6 ケーブルが本当にグラフィックカードに接続され、しかも正しく奥まで挿さっていることを電源に知らせる
モジュラー電源では、電源側の 12V-2x6 ケーブルが完全に挿さっているかの確認にも役立つ

Intel はさらに次の点も明記しています。

グラフィックカード側はこの信号の基本ロジックを実装しなければならない
グラフィックカード側では 4.7 kOhm を介してGNDへプルダウンする
電源側でこの信号を監視するかどうかは任意

この信号は使用可能電力の判定には使われません。使用可能電力を伝える役目は引き続き SENSE0 / SENSE1 が担います。

7. この3世代のコネクタの関係をどう理解するか

自作PCやコネクタ識別の観点から覚えるなら、次の3世代として整理できます。

2x3: 従来の 6ピン、典型的には 75W
2x4: 従来の 8ピン、典型的には 150W、かつ 2x3 と互換
12V-2x6: 新世代の高出力コネクタで、最大 600W

さらに一歩踏み込むと、

2x3 / 2x4 は従来型の補助電源コネクタの考え方にある
12V-2x6 は高出力給電、挿し込み状態、サイドバンド通信をまとめて標準化している
12V-2x6 の要点は単に高出力化だけではなく、より厳密な挿し込み検出と、より明確な電力状態の符号化にある

まとめ

Intel の ATX 3.0 設計ガイドを見ると、PCIe グラフィックカード向け補助電源コネクタは、かなりはっきり3つの階層に分かれています。

2x3 は 75W
2x4 は 150W
12V-2x6 は最大 600W

そして 12V-2x6 と旧 12VHPWR の本当の違いは、名前や見た目だけではなく、次の点にもあります。

主給電ピンとサイドバンドピンの機械構造の更新
SENSE0 / SENSE1 の符号化ルールの更新
より保守的な Open-Open = 0W 状態の追加
CARD_PWR_STABLE と CARD_CBL_PRES# による、より完全な接続状態と電源状態の管理

高出力グラフィックカードやモジュラー電源ケーブルを調べているとき、あるいは 6ピン / 8ピン / 12V-2x6 の関係を整理したいときには、Intel の公式設計ガイドそのものがかなり分かりやすい土台になります。

参考リンク

Intel EDC: PCI-Express (PCIe*) Add-in Card Connectors (Recommended) https://edc.intel.com/content/www/us/en/design/ipla/software-development-platforms/client/platforms/alder-lake-desktop/atx-version-3-0-multi-rail-desktop-platform-power-supply-design-guide/2.1a/pci-express-pcie-add-in-card-connectors-recommended/
Intel EDC: PCIe* Add-in Card 12V-2x6 Auxiliary Power Connector Sideband Signals https://edc.intel.com/content/www/us/en/design/ipla/software-development-platforms/client/platforms/alder-lake-desktop/atx-version-3-0-multi-rail-desktop-platform-power-supply-design-guide/2.1a/pcie-add-in-card-12v-2x6-auxiliary-power-connector-sideband-signals/
Intel EDC: SENSE0 & SENSE1 (Required) https://edc.intel.com/content/www/us/en/design/ipla/software-development-platforms/client/platforms/alder-lake-desktop/atx-version-3-0-multi-rail-desktop-platform-power-supply-design-guide/2.1a/sense0-amp-sense1-required/
Intel EDC: CARD_PWR_STABLE (Optional) https://edc.intel.com/content/www/us/en/design/ipla/software-development-platforms/client/platforms/alder-lake-desktop/atx-version-3-0-multi-rail-desktop-platform-power-supply-design-guide/2.1a/card-pwr-stable-optional/
Intel EDC: CARD_CBL_PRES# (Optional in Power Supply) https://edc.intel.com/content/www/us/en/design/ipla/software-development-platforms/client/platforms/alder-lake-desktop/atx-version-3-0-multi-rail-desktop-platform-power-supply-design-guide/2.1a/card-cbl-pres-optional-in-power-supply/
Intel EDC: Sideband Signals DC Specifications (Required) https://edc.intel.com/content/www/us/en/design/ipla/software-development-platforms/client/platforms/alder-lake-desktop/atx-version-3-0-multi-rail-desktop-platform-power-supply-design-guide/2.1a/sideband-signals-dc-specifications-required/

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横方向のレーン図の読み方

マザーボード選びで注目すべきこと

最後に

Intel ATX 3.0設計ガイドで、PCIeグラフィックカード補助電源コネクタはどう区分されているのか

1. まず結論から

2. PCIe 2x3: 従来の6ピンで、文書上の位置づけは 75W

3. PCIe 2x4: 8ピン、150W、そして 2x3 と互換

4. 12V-2x6: 新世代の高出力コネクタ、最大 600W

5. なぜ 12V-2x6 は初期の 12VHPWR と違うのか

6. 12V-2x6 の4本のサイドバンド信号は何をするのか

1. SENSE0 / SENSE1

2. CARD_PWR_STABLE

3. CARD_CBL_PRES#

7. この3世代のコネクタの関係をどう理解するか

まとめ

参考リンク

2. `PCIe 2x3`: 従来の6ピンで、文書上の位置づけは `75W`

3. `PCIe 2x4`: 8ピン、`150W`、そして `2x3` と互換

4. `12V-2x6`: 新世代の高出力コネクタ、最大 `600W`

5. なぜ `12V-2x6` は初期の `12VHPWR` と違うのか

6. `12V-2x6` の4本のサイドバンド信号は何をするのか

1. `SENSE0 / SENSE1`

2. `CARD_PWR_STABLE`

3. `CARD_CBL_PRES#`