シングルボードコンピュータとは？ 10分でわかりやすく解説

UnsplashのClint Pattersonが撮影した写真

シングルボードコンピュータ（SBC：Single Board Computer）は、コンピュータとして必要な主要部品を1枚の基板にまとめた小型コンピュータです。IoTや組み込みシステム、エッジコンピューティングの広がりとともに、産業用ロボットやスマートホーム、医療機器、教育用途などで採用が増えています。

この記事では、シングルボードコンピュータの定義と特徴、一般的なPCとの違いを整理したうえで、よくある活用シーン、選定時に見落としやすいポイント、代表的な製品カテゴリまでをまとめて解説します。読み終える頃には「自分の用途なら何を優先して選ぶべきか」が判断できる状態を目指します。

シングルボードコンピュータとは

シングルボードコンピュータ（Single Board Computer）とは、その名の通り、1枚の基板上にCPU、メモリ、ストレージ（またはストレージ接続）、入出力インターフェースなど、コンピュータとして動作するための要素を集約した装置です。一般的なデスクトップPCのように複数の基板や拡張カードを組み合わせる前提ではなく、「小さく、必要十分な機能を、まとまった形で提供する」点が特徴です。

シングルボードコンピュータの特徴

1. 基板1枚に主要機能が集約されており、機器に組み込みやすい
2. 消費電力が比較的低く、連続稼働やバッテリー運用に向く
3. 小型で設置自由度が高く、狭いスペースにも載せやすい
4. 用途に合わせてI/O（GPIO、UART、I2C、SPI、USB、Ethernetなど）を選べる製品が多い
5. OSを起動してアプリケーションを動かせるため、ネットワーク連携や更新運用に適する

一方で、「拡張性が高い万能PC」ではなく、目的に合ったボードを選ぶことで真価を発揮するカテゴリでもあります。例えば、センサー収集に強い構成、AI推論に強い構成、産業用の長期供給に強い構成など、方向性が異なります。

一般的なコンピュータとの違い

シングルボードコンピュータは、「組み込みやすさ」「省電力」「用途に合うI/O」を優先し、必要十分な計算資源を確保する考え方で選ぶのが基本です。

シングルボードコンピュータと似た用語

似た言葉が多いため、混同しやすいポイントを整理します。

• マイコン（MCU）：OSを動かさず、制御用途に特化した小型計算機。消費電力はさらに低いことが多い一方、複雑なアプリやネットワーク機能は用途次第です。
• SoM（System on Module）：CPUやメモリなどを小型モジュールにまとめ、キャリアボードに載せて使う方式。量産機器で「自社基板設計の自由度」を取りたい場合に選ばれます。
• 産業用SBC規格：PC/104など、機械固定・耐環境・拡張性の考え方が規格化された系統があります。

シングルボードコンピュータが注目される背景

シングルボードコンピュータが再び強く注目されている背景には、「現場で処理したい」という要請の増加があります。クラウドだけに頼らず、データ発生地点（工場、店舗、住宅、車載、医療現場など）で一次処理・判断を行うエッジコンピューティングが広がり、そこで扱いやすい小型計算機としてSBCが選ばれやすくなっています。

また、SBC市場はIoTの普及に伴って成長が見込まれるという調査会社の推計もあります。ただし市場規模の算定方法は調査会社ごとに差があるため、数字よりも「エッジ用途の拡大が追い風」という構図を押さえるのが実務的です。

シングルボードコンピュータのメリットと注意点

メリット

1. 小型・軽量：機器内部や狭いスペースにも設置しやすい
2. 低消費電力：連続稼働・ファンレス構成・バッテリー運用に向く場合がある
3. コストを抑えやすい：用途に対して過剰な構成を避けやすい
4. I/Oが豊富なモデルが多い：センサーや制御機器とつなぎやすい
5. 運用の柔軟性：Linux等のOSで更新・監視・ログ取得を組み込みやすい

注意点（導入前に潰すべき論点）

• 供給期間：量産や長期保守が必要なら「長期供給」を明示する産業向けモデルが無難です。
• 耐環境：温度範囲、耐振動、耐埃など、設置環境の条件に合うか確認が必要です。
• ストレージの信頼性：microSD運用は簡便ですが、書き込み負荷や寿命を見込んだ設計が求められます。
• セキュリティ：Secure Boot、署名付き更新、鍵管理など、想定する脅威に対して現実的な運用ができるかが重要です。
• リアルタイム性：厳密なリアルタイム制御はOSや構成によっては不得意な場合があり、要件整理が必要です。

シングルボードコンピュータの活用シーン

組み込みシステム

機器に組み込んで特定機能を実現する用途では、SBCは「開発しやすい計算機」として使われます。例えば、装置の状態表示、ログ収集、遠隔保守、簡易なUI提供など、現場で“PCほど大きくなくてよいが、OSは動かしたい”領域で採用されやすいです。

IoT・エッジコンピューティング

センサー値の収集、画像・音声の一次処理、ゲートウェイ機能（MQTT/HTTPSでクラウド連携）など、現場で前処理して通信量を抑えたいケースで活躍します。特に、通信が不安定な環境では「ローカルで一定期間は処理・蓄積できる」構成が運用上の保険になります。

教育・学習用途

SBCは、OS、ネットワーク、プログラミング、電子工作（GPIO）をまとめて学べるため、教材としての相性が良いカテゴリです。学習用途では「故障しにくい」「手順が公開されている」「コミュニティが大きい」といった要素も、選定基準になります。

AI・画像処理（エッジAI）

カメラ入力を使った検査、人物検知、設備監視などの「現場で推論したい」ニーズが増え、GPUやNPUを搭載したSBC系デバイスも選択肢に入ってきています。ここでは、演算性能だけでなく、電力・発熱・筐体設計まで含めた全体設計が重要です。

シングルボードコンピュータの選び方

SBC選定で失敗しやすいのは、「スペック表の数字だけで決める」ことです。用途に対して何がボトルネックになるかを先に整理し、優先順位を付けると選びやすくなります。

用途と要件を先に決める

• 何を動かすのか（アプリ、ミドルウェア、UIの有無）
• どこに置くのか（温度、粉塵、振動、電源条件）
• どんな接続が必要か（Ethernet/Wi-Fi/LTE、GPIO、シリアル、CANなど）
• 保守運用はどうするか（更新手順、ログ、遠隔アクセス、監視）
• 供給期間と台数（試作か量産か、交換部品を何年確保するか）

性能（CPU/メモリ）を見るときのコツ

CPUやメモリは「ピーク性能」よりも「必要十分な余裕」が重要です。例えば、データ収集と通信だけなら高性能CPUは不要な場合が多い一方、暗号化通信、コンテナ運用、画像処理を重ねると途端に余裕が必要になります。

また、ARM系かx86系かは、利用したいソフトウェアやドライバの対応状況に直結します。移植が必要になると開発コストが跳ねるため、ここは早めに確認するのが安全です。

インターフェースと拡張方法を確認する

現場で必要なI/Oが揃っているか、拡張が現実的かを見ます。GPIO等のピンヘッダで拡張する方式もあれば、産業用途では規格化された拡張バスを使う場合もあります。例えばPC/104は、フォームファクタやバスが定義され、機械固定しやすい拡張思想を持つ系統です。

供給・保守・ドキュメントの質を評価する

長く使うほど「ボードそのもの」より「周辺情報」が効いてきます。OSイメージ、セキュリティ更新、ドキュメント、サポート窓口、コミュニティの有無は、運用コストを左右します。特に量産では、代替品への切り替え計画（EOL対策）まで見込んでおくと事故が減ります。

代表的なシングルボードコンピュータの例

ここでは「こういう方向性の製品がある」という理解を助けるために、代表例をいくつか挙げます。実際の選定では、入手性や供給条件、周辺機器との相性も含めて評価してください。

汎用・教育用途で定番の系統

• Raspberry Pi 5：教育・試作でよく使われる系統で、周辺情報が豊富です。性能やI/Oのバランスで選ばれることが多い製品群です。
• BeagleBone Black：GPIOや産業寄りI/Oの思想があり、制御寄りの用途で検討されることがあります。

AI/画像処理を意識した系統

• NVIDIA Jetson（開発者キットを含む）：GPUによる推論を想定しやすく、画像処理・エッジAIの入口として名前が挙がりやすい系統です。

産業用途で検討される系統

• 産業向けSBC/規格ボード（例：PC/104系）：耐環境、長期供給、機械固定、拡張性など、現場運用を前提に設計されることが多いカテゴリです。

シングルボードコンピュータの活用事例

産業用ロボット・設備監視

装置の状態監視、センサー収集、簡易なHMI、ログ蓄積、遠隔保守などでSBCが使われます。現場ではネットワーク遮断や電源瞬断も起き得るため、「ローカルで一定期間耐える設計」「再起動後に自動復旧できる運用」がポイントになります。

スマートホーム

照明・空調・セキュリティ機器の制御、家庭内のゲートウェイ、ローカル自動化（クラウド依存を減らす）などで利用されます。家庭内用途は、静音性、消費電力、設置性に加え、アップデート運用（放置されやすい）をどう担保するかが重要です。

医療機器・ヘルスケア周辺

医療分野では安全性と規制対応が前提になるため、SBCの採用そのものが目的ではなく、「必要な性能を、小型で、管理可能な形にする」手段として位置付けられます。ログ・追跡性、変更管理、供給条件など、技術以外の論点が効くことも多いです。

自動運転・モビリティ（研究開発を含む）

多数センサーの統合やエッジ推論など、計算負荷が高い用途では、AI向けSBCやSoMが選択肢になります。ここでは演算性能だけでなく、電源、熱設計、I/O帯域、ソフトウェアスタックまで含めて全体最適が求められます。

まとめ

シングルボードコンピュータは、1枚の基板にコンピュータの主要機能を集約した小型コンピュータで、IoT、組み込み、教育、エッジAIなど幅広い用途で活用されています。強みは小型・省電力・I/Oの扱いやすさにあり、目的に合ったボードを選ぶことで導入効果が出やすいカテゴリです。

一方で、供給期間、耐環境、ストレージの信頼性、セキュリティ運用、リアルタイム性など、導入前に確認すべき論点もあります。用途と運用を先に固め、必要な性能・I/O・保守条件を整理したうえで選定すると、SBCは現場の課題解決に直結する選択肢になります。