導入
インテルが安定したマザーボードを製造することで定評があることは周知の事実です。また、同社が2年間にわたり、マニア向けマザーボード市場でトップの座を狙う長期的な取り組みを続けていることもよく知られています。安定性と驚異的なスピードを両立させるのは容易なことではなく、インテルがコンポーネントの設計と再設計にどれほどの労力を費やしているかを知る人はほとんどいません。オレゴン州ヒルズボロにあるホーソンファームズ・キャンパスでは、インテルのチームとエンジニアたちがマザーボード設計のほぼあらゆる側面に着目しています。ピカピカの新品Smackoverマザーボードを見れば、そのボードのエンジニアリングを可能な限り完璧に近づけるために費やされた工数に驚かされます。
インテルはトムズ・ハードウェア社を招き、ホーソン・ファームズ工場の貴重な見学ツアーを開催し、インテル製マザーボードの開発工程を世界に公開しました。ほんの数ヶ月前までは、私たちを含め、あらゆる報道機関はロビーのカメラ付き金属探知機を通過することを禁じられていました。さあ、私たちと一緒に少し歩き、インテル搭載PCを支える研究開発の現場を覗いてみませんか。
RF試験室
携帯電話の電磁波で脳が焼けるのではないかと心配な方は、インテルのツアーの最初の目的地をきっと気に入っていただけるでしょう。この試験室は、パソコンの電波放射を試験するためのものです。試験は、筐体を開放した状態と密閉した状態の両方で行われます。このような試験は、米国と欧州連合で電子機器に義務付けられているFCCとCEマークの認証取得に必須です。念のため、インテルは自社のプラットフォームがFCCの仕様を4dB上回ることを期待しています。
排出ガス試験の強化
この素晴らしいアンテナを裏庭に置けば、地上デジタル放送のHDチャンネル受信は簡単そうですよね？いや、そうでもないかもしれません。このアンテナは32MHzから2GHzまでの電波をテストします。Intelは18GHzまでテスト可能なホーンアンテナも使用しています。このセットアップでは、アンテナからシステムまでの距離は3メートルです。
周辺機器テスト
自尊心のあるマニアなら、仕事でもゲームでも周辺機器を山ほど揃えずにはいられないでしょう。実際の排出量を評価するなら、高性能な5.1chオーディオ、ゲームコントローラー数台、そして数十台の外付けハードドライブを用意しなければなりません。興味深いことに、このテストシステムは、刷新されたSmackoverのベータ版を実行していました。これは、ハロゲンフリーで製造された最初のマザーボードの一つです。
次の目的地：音響テスト
隣には音響試験室があります。ドアを閉めると、室内のバックグラウンドノイズレベルはわずか20dBまで下がり、まるで別世界のような閉所恐怖症のような空間が広がります。10個のマイクアレイが、部屋のちょうど中心に設置された試験室の周囲に半球状のドームを形成しています。各マイクは中心からちょうど1メートルの距離にあります。
Intel のエンジニアである John Blair 氏は、約 10 年前まではほとんどの音響測定が音圧に対して行われていたと説明しました。音圧とは、音源の強さだけでなく、音源から受信機までの距離などの環境要素によって影響を受ける空気中の圧力の乱れを測定するものです。あるファンメーカーは、製品の音圧が 1 メートルで 30 dB であると報告するかもしれません。競合他社は、音圧が 29 dB であると報告しながらも、テストが 2 メートルの距離で行われたことを都合よく言及しないかもしれません。そのため、現代のテストの多くは音響パワーに対して行われています。音響パワーとは、環境要素とは無関係に、音源から放出される音響エネルギーの絶対値です。ただし、音響パワーを測定するには、ここに示すようなセットアップに似たマイクアレイが必要です。
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ちょっとした音響の研究開発
ここに示すチャンバーは、ノートパソコンや小型PCなどのファンの騒音を測定するために使用されます。この装置には、ファンに様々なレベルの背圧をかけることができる自動スライドが搭載されています。この変数は、音圧測定値と風量（CFM：立方フィート/分）に基づいて評価されます。これらすべてを総合的に分析することで、エンジニアは特定の製品のファン速度を最適化することができます。また、ノートパソコンのファンの周囲に金属板を取り付けて騒音を抑えるなど、新しい音響技術の開発を支援する研究開発を行うこともできます。
人間の耳を再現する
音圧と音響パワーだけでは限界があります。これらは温度や電圧と同様に、主観的な評価になりがちな物理的な測定値です。人間の耳は、音量レベルが高い周波数と低い周波数を区別しやすくなります。「音質」は、こうした音量レベルを考慮しつつ、音色、シャープネス、粗さといった要素も考慮する3つ目の指標です。Intelの音響ヘッドシステムは、人間の耳とほぼ同じ方法で音質を測定します。この図には、ヘッドをノートパソコンから正確な距離に配置するためのプラスチック製のブラケットは写っていません。
音響室はファンの騒音だけを気にする部屋ではない、ということを理解しておくべきでしょう。ここで得られた知見は、マザーボードの基本的な構造にまで影響を及ぼす可能性があります。あるケースでは、設計者が特定の電力状況に合わせてマザーボード上の抵抗器とコンデンサの配置を最適化していました。ところが、信号がマザーボードを流れる際に、マザーボードが聞こえるほど振動してしまい、エンジニアはボードの修正を余儀なくされました。同様の例として、Intelのエンジニアが「歌うインダクタ」と呼ぶものがあります。オーバークロックしてインダクタに多くの電力をかけると、インダクタは振動する傾向があり、時には聞こえるほど振動します。ジョン・ブレア氏のようなエンジニアは、テスト中にこうした弱点を発見し、部品ベンダーと協力して、そのような欠陥のないより優れた絶縁材を見つけることがよくあります。
極限環境試験
これらの巨大なサーモトロンは、極端な温度と湿度の条件下でパフォーマンスを測定するための環境ストレスチャンバーです。各チャンバーの容積は1.7立方メートル、つまり4フィート×4フィート×4フィートです。湿度は20%から95%まで変化し、温度は-73℃から+177℃まで変化します。参考までに、地球上で記録された最低自然気温は-89℃で、177℃であればポットローストを調理できます。そういえば、サーモトロンを充電するときは、最高温度上昇率が1分あたりわずか5℃なので、ランチを持っていくことを検討してください。いずれにせよ、穏やかなオレゴンの午後に動作するマザーボードを設計するのは、氷に覆われた北極の深海やエクアドルの汗ばむ内陸部でも故障しないことを保証するマザーボードを設計するのと比べれば簡単です。
コンピュータハードウェアの罰
ダイナミクスプロセスエンジニアのマイク・ウィリアムズがホストを務める、衝撃と振動の部屋へようこそ。このエリアの目的は、マザーボードをテストし、どれほどの物理的衝撃に耐えられるかを確認することです。ノートパソコンをテーブルから落としたり、誤ってタワーを蹴り倒したり、（ゾッとしますが）休暇中にシステムを発送してしまったりした経験があるなら、この部屋で大切なPCがその後も正常に動作するか確認しましょう。
信じられないかもしれませんが、目の前に見えるこのモンスターは25年ほど前に作られたものです。いわば巨大なモノラルスピーカーです。テーブルのヘッド部分は400ポンド（約180kg）、プラットフォームは約6,000ポンド（約2,800kg）の推力で押し上げることができ、約20～25Gの加速度を生み出します。ウィリアムズ氏は、中国の施設で同様の機械を訪れた際、6人の男性が力ずくでヘッド部分を部屋いっぱいに持ち上げるのを見た時のことを覚えています。インテルが装置の上にクレーンを設置したのはそのためです。右側に見える黒いチューブは、屋根にある3馬力の送風機まで伸びており、スピーカーコイルに空気を吸い込んで冷却しています。隣の部屋には、容量が約2倍の類似の機械がありますが、どちらの機械もそれぞれの用途において同等の性能を発揮しています。
生き残った船積み
この衝撃・振動試験機は、箱から出したマザーボードを試験し、シャーシに収納された状態で砂利道やスピードバンプを輸送された際に、どれほどの耐久性があるかを検査するために設計されています。試験対象は、ATXスタンドオフが点在する厚さ約1インチのプレートに取り付けられます。プレートは、グリッド状のネジ穴を介して試験台に固定されます。マザーボードは1軸あたり60分間振動し、1時間の振動はトラックで約1,000マイル走行するのと同等です。結局のところ、どれだけ電気分析や音響試験を行っても、届いた時点でボードが壊れていれば意味がありません。マザーボードの衝撃・振動試験には業界標準が存在しませんが、インテルのこの研究室で行われた研究は、業界の設計ガイドに反映されることがよくあります。
衝撃と振動は、単にトレースに亀裂が生じるかどうかを確かめるだけではありません。コンデンサがマザーボード上で最も弱く取り付けられているコンポーネントであることに気付いたかもしれません。コンデンサを指で数十回揺らすと、おそらく折れてしまいます。衝撃と振動はこれらのコンポーネントに同様の圧力をかけます。ウィリアムズ氏は、別の現場で、テーブルの各穴に最大10個のコンデンサが詰め込まれているためにヘッドを取り外すことのできないマシンを見たことがあることを認めているほどです。同様に、ノースブリッジチップなどのコンポーネントのヒートシンクを固定するために使用されていたZクリップの弱点が露呈したのも、このようなマシンです。これらのヒートシンクを引っ張ると、Zクリップが少し緩み、実際にヒートシンクがチップ表面から引き離される可能性がありました。つまり、振動によってヒートシンクがチップから跳ね返り、クリップがヒートシンクを引き戻すときに、チップのパッケージに激突するのです。
Gにぶつかる
もちろん、マザーボードは接続部分が壊れればほとんど役に立ちません。Intelの巨大な衝撃・振動試験機の上に設置されたこのテスト用シャーシをご覧ください。このシャーシの重量は75ポンド（約32kg）を超えます。マザーボードはATXスタンドオフポイントでケースに取り付けられ、カードは通常のPCと同じようにマザーボードに取り付けられます。ケースの極厚化により、通常の板金ケースに見られる柔軟性は失われていますが、ウィリアムズ氏は「むしろ厚みが足りないくらいです」と述べています。このテストでは、シャーシに25G、搭載されたカードに50Gの衝撃が加わります。
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