マザーボードのフェーズとは?

最終更新日 2019年10月11日

マザーボードのフェーズとは何か

マザーボードには、CPU に電力を供給する電源 VRM があります。

マザーボードには電源ユニットが電力を供給しますが、そのままでは CPU が必要とする電圧に適していないため、VRM が CPU に適した電圧に変換します。

CPU は一定の電圧で動作しますが、VRM には電流量が変わっても電圧は変えずに CPU へ電力を供給する役割もあります。

VRM に関してフェーズという用語が出てきますが、 多いほど良い? 電源回路(VRM)のフェーズ数をご紹介 : AKIBAオーバークロックCafe には、以下のとおり書かれています。
CPU用の電源回路はマルチフェーズ構成となっているのが一般的で、PWMコントローラで複数のスイッチング回路(フェーズ)を制御しています。

 フェーズ数の多い電源回路では、CPUに供給する電力を分散できるため各フェーズの負担を減らすことができ、部品の配置も分散することになるので変換のロスで生じた熱を逃がしやすくなります。ただし、部品点数が増えることになるのでコストが高くなる他、CPUの電力消費が少ない場合は変換効率が悪化して消費電力が若干高くなります。
CPU 用の電源回路とは VRM のことですが、フェーズは VRM 内のスイッチング回路のことを指し、フェーズが多いとメリットもあればデメリットもあるようです。

マザーボード100選 2008 アッパーミドル編 DOS/V POWER REPORT | Impress Japan には、以下のとおり書かれています。
現在のCPUは電圧こそ低いものの、非常に大きな電力を消費する。こうした低電圧・大電流を出力する必要がある箇所に対して単純な電圧降下回路を使うと、変換効率が低くなったり、使われるパーツの発熱が非常に大きくなるといった、深刻な問題が起こる。こうした問題を解決すべく、最近のVRMで一般化しているのが、マルチフェーズ(多相)方式の電圧降下回路だ。マルチフェーズとは、出力電流の大きな電源回路を一つ用意する代わりに、出力電流の比較的小さな電源回路を複数用意し、それらを同時に動作させて出力電流を合成する方式である。

 フェーズ数の多いVRMは搭載パーツと設計のコストがかかるものの、変換効率が向上し発熱が減り、さらにCPUへの電流の安定性も増すという、大きなメリットが得られる。

(略)

 現行の最新CPUでは、IntelのEISTやAMDのCool'n'Quietのように、低負荷時に動作クロックとコア電圧を落とす省電力機能の搭載が一般化しているが、このような状態では、多フェーズVRMのほうが消費電力が大きくなってしまうのである。
フェーズとは出力電流の比較的小さな電源回路のことを指すようです。先のAKIBAオーバークロックCafeの記事も参考にすると、この電源回路にはスイッチング回路が採用されていると考えられます。

フェーズが多いと生じるメリットとデメリットについては、AKIBAオーバークロックCafeの記事の内容と同様のことが書かれています。

マザーボードのフェーズの話 - PC Watch には、以下のとおり書かれています。
 CPU VRMの大半はその回路構成からマルチフェーズ同期整流回路と呼ばれる。同期整流はスイッチング回路で現在主流の方式で、変換効率の高さが特徴だ。マルチフェーズとは、この同期整流のスイッチング回路が複数並列されたもの。1つのスイッチング回路を1フェーズとし、このフェーズ数が多くなると1つあたりのスイッチング回路がONになる時間を短くできることから、1回路あたりの出力は小さくてよく、なおかつ回路全体としては大きな出力に対応できる。
この記事からも、フェーズとは VRM にあるスイッチング回路のことを指すことがわかります。

この記事では、フェーズ数が多いメリットとして、電流量が大きい大出力にも対応できる、CPU の負荷変動に応じて出力電流を調整する能力が高く電圧の変動幅を抑えられる、変換効率が高くなる、発熱量が小さくなる、以上をあげています。

デメリットとしては、電源回路が複雑になり部品数が増加するので価格が高くなることをあげています。

・フェーズとは VRM にあるスイッチング回路を指す
・マルチフェーズの VRM にはスイッチング回路が複数並列接続されている
・フェーズが多いメリットは、変換効率が高くなる、発熱量が小さくなる、CPU に供給する電流と電圧の安定性が高くなる、CPU へ大電流の出力に対応できる
・フェーズが多いデメリットは、コストが高くなり価格も高くなる、CPU の消費電力が小さい時は変換効率が悪くなりマザーボードの消費電力が高くなる


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