【マザーボードの疑問を解決】チップセット、フォームファクタ、BIOS/UEFIを分かりやすく解説

【保存版】マザーボードの基礎知識シリーズ：PC自作・アップグレードの第一歩！

【保存版】マザーボードの基礎知識シリーズ：PC自作・アップグレードの第一歩！

「パソコンの頭脳はCPU、メモリは作業台」…では、マザーボードは何でしょうか？

PCを構成する上で、CPUやメモリ、グラフィックボードと同じくらい、いや、もしかしたらそれ以上に重要な役割を担っているのがマザーボードです。しかし、その役割や種類については、意外と知られていないかもしれません。

今回は、PC初心者の方から、これからPCの自作やアップグレードを考えているライトユーザーの方に向けて、マザーボードの基礎知識を徹底解説します。この記事を読めば、マザーボード選びの不安が解消され、あなたのPCライフがより豊かになること間違いなしです！

1. マザーボードとは？役割と構造の基本

マザーボードは、その名の通り「マザー（母）」の役割を果たす、パソコンの根幹をなす基板です。PCを構成するあらゆるパーツ（CPU、メモリ、グラフィックボード、ストレージなど）がこのマザーボードに接続され、それぞれが連携して動作するための司令塔、そして交通整理を行うハブのような存在です。

例えるなら、マザーボードは「PCという家を建てるための土地」のようなものです。どんなに高性能なCPU（建物の骨組み）やグラフィックボード（内装）を用意しても、しっかりとした土地がなければ、それらを効率的に配置し、機能させることはできません。

マザーボードの主な役割

各パーツの接続と電力供給: CPUソケット、メモリスロット、PCI Expressスロット、SATAポートなど、各パーツを物理的に接続し、適切な電力を供給します。
データ伝送の仲介: 各パーツ間でデータがスムーズにやり取りされるように、データ経路を提供し、信号を制御します。
システムの制御と管理: BIOS/UEFIと呼ばれるファームウェアを搭載し、PCの起動プロセスやハードウェアの基本的な設定を管理します。
拡張性を提供する: 将来的なパーツの追加や交換を可能にするためのスロットやポートを提供します。

マザーボードの基本的な構造

マザーボード上には、様々な部品が配置されています。主要なものを見ていきましょう。

CPUソケット: CPUを取り付ける場所です。Intel用とAMD用で形状が異なります。
メモリスロット: メモリ（RAM）を差し込む場所です。通常2本から4本のスロットがあります。
PCI Expressスロット: グラフィックボードや拡張カード（サウンドカード、Wi-Fiカードなど）を差し込む場所です。特にグラフィックボード用は「PCIe x16」という表記が一般的です。
SATAポート: SSDやHDDといったストレージを接続する場所です。
M.2スロット: 近年主流になっている、小型で高速なM.2 SSDを接続する場所です。PCI Expressに接続されるため、非常に高速なデータ転送が可能です。
チップセット: マザーボードの「脳みそ」のような存在で、CPUとその他のパーツ間のデータ転送を制御します。（詳細は後述）
電源コネクタ: PCの電源ユニットから電力を供給するためのコネクタです。
I/Oパネル（バックパネル）: マザーボードの背面にある、USBポート、LANポート、オーディオポート、ディスプレイ出力ポートなど、外部機器との接続端子が並んでいる部分です。
コンデンサ、抵抗など: 電流を安定させたり、信号を調整したりするための電子部品です。

2. チップセットの違いと選び方（Intel vs AMD）

マザーボードを選ぶ上で非常に重要な要素となるのが「チップセット」です。チップセットは、マザーボードの主要な機能を制御するLSI（大規模集積回路）の集まりで、CPUと各パーツ間のデータ通信を仲介する役割を担っています。

例えるなら、チップセットは「マザーボードという土地の区画整理や交通網を管理する役所」のようなものです。この役所が優秀であればあるほど、土地の利用効率が上がり、スムーズな交通（データ転送）が可能になります。

IntelとAMD、それぞれのチップセットの特徴

現在、PC用のCPUを製造している主要なメーカーはIntelとAMDの2社です。当然ながら、それぞれのCPUに対応するマザーボードも異なり、それに伴って搭載されるチップセットも異なります。

Intel系チップセット

IntelのCPUに対応するマザーボードに搭載されます。世代によって様々なチップセットが存在しますが、一般的に以下のような特徴があります。

モデル名の見方: 「Z」「H」「B」などのアルファベットと、数字（例：Z790、B660、H610）で構成されます。数字が大きいほど新しい世代、数字が大きいほど高性能な傾向があります。
Zシリーズ（例：Z790、Z690）:
- Intel CPUのオーバークロック（CPUの動作周波数を上げることで性能を向上させること）に対応しています。
- PCI Expressレーン（データが通る道）の数が多く、M.2 SSDやグラフィックボードを複数搭載したい場合や、高速な周辺機器を利用したい場合に適しています。
- 一般的に最も高性能で高価なシリーズです。
Bシリーズ（例：B660、B760）:
- 一般ユーザーにとってバランスの取れた性能と価格が魅力です。
- オーバークロックには対応していませんが、普段使いやゲーミングには十分な性能を提供します。
- M.2スロットの数も多く、拡張性も確保されています。
Hシリーズ（例：H610、H770）:
- エントリーモデルの位置付けで、価格を抑えたい場合に選択肢となります。
- M.2スロットの数やPCI Expressレーンの数がZやBシリーズよりも少ない傾向があります。
- 事務作業やWeb閲覧など、シンプルな用途に向いています。

AMD系チップセット

AMDのCPUに対応するマザーボードに搭載されます。こちらもIntel同様、世代や性能によって様々なチップセットが存在します。

モデル名の見方: 「X」「B」「A」などのアルファベットと、数字（例：X670E、B650、A620）で構成されます。Intelと同様に、数字が大きいほど新しい世代、数字が大きいほど高性能な傾向があります。
Xシリーズ（例：X670E、X670）:
- AMD CPUのオーバークロックに対応しています。
- PCI Express Gen5（最新規格の高速インターフェース）に対応している場合が多く、将来性を見据えた構成を組む場合に有利です。
- M.2スロットやUSBポートの数も豊富で、ハイエンド構成に適しています。
Bシリーズ（例：B650、B650E）:
- AMD CPUのオーバークロックに一部対応しています（CPUによって制限がある場合もあります）。
- コストパフォーマンスに優れ、多くのユーザーにとって最適な選択肢となります。
- PCI Express Gen5に対応しているモデルもあります。
Aシリーズ（例：A620）:
- エントリーモデルの位置付けで、価格を抑えたい場合に選択肢となります。
- オーバークロックには対応していません。
- 必要最低限の機能を提供し、事務作業やWeb閲覧などの用途に適しています。

チップセット選びのポイント

チップセットを選ぶ際には、以下の点を考慮しましょう。

使用するCPU: Intel CPUを使うならIntel対応マザーボード、AMD CPUを使うならAMD対応マザーボードを選びます。これは大前提です。
オーバークロックの有無: CPUのオーバークロックを検討している場合は、それに対応したチップセット（Intel Zシリーズ、AMD Xシリーズ）を選びましょう。
拡張性: 将来的にストレージや拡張カードを増設する予定がある場合は、M.2スロットやPCI Expressスロットの数が多いチップセットを選びましょう。
予算: チップセットの性能が上がるほど価格も高くなります。ご自身の予算に合わせて最適なものを選びましょう。
PCの用途: ゲーミングPCなら高性能なチップセット、ビジネス用途ならミドルレンジ、Web閲覧程度ならエントリーモデルで十分です。

3. ATX・MicroATX・Mini-ITXって何？

マザーボードには、その大きさによっていくつかの規格（フォームファクタ）が存在します。これは、PCケースを選ぶ際にも非常に重要な要素となります。

例えるなら、マザーボードのフォームファクタは「家の間取りのタイプ」のようなものです。ワンルームマンション（Mini-ITX）、一般的なファミリー向け住宅（MicroATX）、豪邸（ATX）といったイメージです。

主なフォームファクタは以下の3種類です。

ATX (エーティーエックス)
- サイズ: 約30.5cm x 24.4cm
- 特徴: 最も一般的なマザーボードの規格です。PCI Expressスロットやメモリスロットの数が多く、拡張性に優れています。本格的なゲーミングPCやクリエイターPCなど、高性能なPCを構築するのに適しています。多くのPCケースがATXマザーボードに対応しています。
- メリット: 高い拡張性、豊富な冷却オプション、優れたエアフロー。
- デメリット: ケースが大型になりがち、省スペース化には不向き。
MicroATX (マイクロエーティーエックス)
- サイズ: 約24.4cm x 24.4cm
- 特徴: ATXよりも一回り小さい規格です。ATXとMini-ITXの中間に位置し、拡張性と省スペース性のバランスが取れています。一般的な用途や、そこそこ高性能なゲーミングPCをコンパクトにまとめたい場合に人気があります。
- メリット: ATXより小型、そこそこの拡張性、豊富な選択肢。
- デメリット: ATXより拡張性は劣る、Mini-ITXよりは大きい。
Mini-ITX (ミニアイティーエックス)
- サイズ: 約17cm x 17cm
- 特徴: 最も小型のマザーボードの規格です。非常にコンパクトなPCを構築するのに適しており、リビングPC（HTPC）や省スペースなゲーミングPC、キューブ型PCなどに利用されます。拡張スロットが限られているため、グラフィックボードは1枚のみ、メモリスロットも2本が一般的です。
- メリット: 非常に小型、省スペース、デザイン性の高いPCケースと組み合わせやすい。
- デメリット: 拡張性が低い、冷却に工夫が必要な場合がある、高負荷なパーツの搭載には制約がある場合も。

フォームファクタ選びのポイント

PCケースの対応: 最も重要なのは、使用するPCケースがどのフォームファクタのマザーボードに対応しているかを確認することです。基本的には、大きいケースほど様々なフォームファクタに対応しています。
拡張性: 将来的に増設したいパーツがあるか、複数のグラフィックボードを使いたいかなどを考慮して選びましょう。
サイズと設置場所: PCを設置するスペースに合わせて、適切なサイズのフォームファクタを選びましょう。

4. BIOSとUEFIの違いとその設定方法

マザーボードを語る上で欠かせないのが「BIOS（バイオス）」と「UEFI（ユーイーエフアイ）」です。これらは、マザーボードに搭載されているファームウェアの一種で、PCの起動を制御したり、ハードウェアの設定を行ったりする非常に重要なプログラムです。

例えるなら、BIOS/UEFIは「PCという家の玄関にある、照明や空調、セキュリティなどを管理する集中コントロールパネル」のようなものです。PCが起動する前に、ここで様々な設定を行うことができます。

BIOSとは？ (Basic Input/Output System)

BIOSは、古くからPCに搭載されてきた基本的なファームウェアです。

特徴:
- テキストベースのシンプルなインターフェース。
- 起動ドライブの選択、CPUやメモリの基本的な設定、時刻設定など、限られた項目しか設定できない。
- 2TB以上の大容量ストレージに対応できないなど、機能的な制約がある。
- レガシーなブート方式（MBR）を使用。

UEFIとは？ (Unified Extensible Firmware Interface)

UEFIは、BIOSの欠点を補い、現代のPCに対応するために開発された新しいファームウェアです。現在のほとんどのPCはUEFIを搭載しています。

特徴:
- グラフィカルなインターフェースで、マウス操作も可能。
- より詳細なハードウェア設定が可能（ファン速度の調整、オーバークロック設定など）。
- 2TB以上の大容量ストレージに対応し、GPTパーティション形式をサポート。
- 高速な起動（Fast Boot）やセキュアブートなど、新しい機能に対応。
- ネットワーク機能を持つものもあり、ファームウェアのアップデートも容易。

BIOS/UEFIの設定方法

PCの電源を入れて、メーカーロゴが表示されている間に特定のキー（一般的には「Delete」キー、「F2」キー、「F10」キーなど）を連打することで、BIOS/UEFIの設定画面に入ることができます。どのキーかはマザーボードの取扱説明書を確認するか、起動時の画面に表示される指示に従ってください。

BIOS/UEFIでできること（例）

起動順序の変更: OSがインストールされているドライブ（SSD/HDD）を優先的に起動するように設定したり、USBメモリからOSをインストールするために一時的にUSBメモリを最優先にしたりできます。
日付と時刻の設定: PCのシステム時刻を設定します。
CPU/メモリの動作設定: オーバークロックに対応したマザーボードでは、CPUの動作周波数やメモリのXMP（Extreme Memory Profile）プロファイルを有効にすることで、性能を向上させることができます。
ファン制御: ケースファンやCPUファンの回転速度を調整し、静音性や冷却性能を最適化できます。
SATAモード設定: ストレージの接続モード（AHCI、RAIDなど）を設定します。
セキュアブート: OSの起動時に不正なソフトウェアが実行されないように保護する機能です。Windows 11の要件にもなっています。

注意点

BIOS/UEFIの設定は、PCの動作に直接影響を与える非常にデリケートな部分です。誤った設定は、PCの起動不良や不安定な動作を引き起こす可能性があります。設定を変更する際は、必ず事前にマザーボードの取扱説明書をよく読み、慎重に行うようにしましょう。特にオーバークロックは、CPUやメモリに過度な負荷をかけるため、十分な知識と経験が必要です。