5G已然是兵家必爭之地，而這場戰火更延伸至2019年台北國際電腦(Computex)展，包含Arm推出新一代處理器、聯發科發表5G SoC方案，緊接著高通更攜手聯想打造首款5G筆電，為5G開拓另一片新天地。
5G熱潮延續至今仍是各界目光焦點，2019年初已有20多家手機商相繼發表5G手機，與此同時，IP、5G晶片研發，以及商用進程腳步更是大步向前衝刺。
衝著5G筆電/手機而來 Arm新一代處理器登場
5G將會帶來更多的傳輸，意味著終端裝置也需要更好的運算能力予以支援。基於此，Arm發布新一代Cortex-A77、Mali-G77與Arm ML處理器，為高階智慧手機與筆電，提供次世代的人工智慧(AI)體驗。
Arm市場行銷副總裁Ian Smythe(圖1)表示，5G無線傳輸帶來更大的頻寬和資料量，在邊緣端須要運算的負載也就隨之而增，而CPU的角度就是提供一個基礎(Fundamental)，讓進來的資料以更快速地方式運算。例如使用者觀看Facebook需要一點時間下載，可能是因為本身傳輸性能就比較慢，或者CPU效能不高；但透過5G和CPU技術的互相配合，使傳輸和處理速度更上層樓，為使用者提供更好的經驗。
圖1 Arm市場行銷副總裁Ian Smythe表示，5G的發展意味著CPU的運算需求更加龐大。
基本上，Cortex-A77設計時就已充分考量到次世代智慧手機、平板電腦與其它行動裝置的需求。與Cortex-A76相比，Cortex-A77顯現出不少效能上的提升，包括整數運算效能增加20%以上、浮點運算效能增加35%以上，以及記憶頻寬改善幅度超過15%。效能上的持續創新，受惠於從Cortex-A76延續下來的第二代7奈米設計。
Smythe談到，遊戲(Gaming)市場起飛，尤其手遊的需求龐大，效能、電池續航力的要求也隨之而生，因此Arm其能透過Mali-G77來支援這樣的需求，讓手機使用者可以獲得與電腦玩遊戲的相同體驗。整體來看，相較於上一代GPU採用的Bifrost架構，該公司認為次世代手機對於遊戲體驗的需求，勢必需要一定架構的改善，因此Mali-G77採用新架構Valhall，與上一代GPU在同樣的條件下增加40%的效能，為遊戲提供更高的效能與更完美的功耗表現。除此之外，特別像是擴增實境(AR)運算需要更多的效能，也產生更多的熱耗能，使得電池消耗更快速，故藉由Mali-G77來以更低的功耗提升效能。
另一方面，虛擬實境(VR)市場備受看好，但發展至今似乎沒有明顯成長，部分原因在於使用體驗的不佳使然。Smythe表示，Mali-G77運算能力有長足的提升，可有效降低使用的暈眩感問題。再者，日前發布的Mali-D77 顯示處理器(DPU)也就是為了VR應用而生，透過把特定的運算從GPU移至DPU上，可以帶來更高品質的視覺效果，同時消除暈眩，釋放更多的GPU負載和相關的系統頻寬。
以手機來說，Cortex-A77提供給原始OEM與SiP業者，在行動裝置上各種更高效能與最佳效率且更複雜的作業負載，產出更多的智慧裝置產品。透過延長電源續航力，利用新的和更複雜的作業負載，與5G部署的機會，擴展了AR行動手遊並提高了工作效率，大幅改善行動裝置的用戶體驗。
聯發科5G SoC後發先至 首批終端2020年Q1問世
事實上，聯發科日前發表的5G系統單晶片，就是搭載Arm最新的Cortex-A77、Mali-G77和聯發科獨立AI處理單元APU，採用7奈米製程並向下相容2G/3G/4G的多模數據機晶片，同時整合該公司5G數據機Helio M70。
聯發科該款尚未命名的多模5G行動平台適用於5G獨立與非獨立(SA/NSA)組網架構Sub-6GHz頻段，支援從2G到4G各代連接技術，聯發科總經理陳冠州(圖2)表示，該解決方案整合了5G數據機Helio M70，採用節能型封裝，該設計優於外掛5G數據機晶片的解決方案，也是全球第一款5G SoC，能夠以更低功耗達成更高的傳輸速率，為終端手機廠商打造全面的超高速5G解決方案。
圖2 聯發科總經理陳冠州(右二)表示，該公司5G SoC整合了5G數據機Helio M70與應用處理器，採用節能型封裝，也是全球第一款5G SoC，首批5G終端產品最快將在2020年第一季問市。
陳冠州強調，聯發科5G行動平台將於2019年第三季向主要客戶送樣，首批搭載該行動平台的5G終端產品最快將在2020年第一季問市，可以推測明年的世界通訊大會(MWC)應該就是系列產品大秀的舞台。聯發科5G晶片的完整技術規格將在未來幾個月內發布，其用於Sub-6GHz頻段的整合式5G晶片功能和技術包括：5G數據機Helio M70，擁有4.7Gbps的下載速度和2.5Gbps的上傳速度，發表會現場實測數據可超過4.2Gbps，智慧節能功能和全面的電源管理，支援多模連接以及動態功耗分配，為使用者提供無縫連接體驗。
同時也整合全新AI架構，搭載獨立AI處理單元APU，支援包括消除成像模糊的影像處理技術，即使拍攝物體快速移動，使用者仍能拍攝出精彩照片。整合Arm甫發表的Cortex-A77與Mali-G77，也是業界第一款宣布導入此設計的高階處理器，超車最大競爭對手Qualcomm的意圖明顯。另外，採用7奈米製程5G晶片，支援5G新無線電(New Radio, NR)二分量載波(CC)，與NSA與SA 5G組網架構；多媒體與影像性能部分，支援60fps的4K影片編碼/解碼，以及超高解析度相機(80MP)。
聯發科5G行動平台整合的Helio M70數據機支援LTE和5G雙連接(EN-DC)，具有動態功耗分配功能，採用動態頻寬切換技術，能為特定應用分配所需的5G頻寬，提升數據機能源效率50%，延長終端設備的續航時間。同時在RF技術中與射頻供應商思佳訊(Skyworks)、Qorvo和村田製作所(Murata)延續4G LTE解決方案的合作關係，手機客戶可自行決定欲採用的Sub-6GHz射頻/天線模組。然而聯發科也表示，未來支援5G毫米波頻段時，該公司也會導入自有的AiP(Antenna in Package)解決方案，讓5G毫米波基頻/數據機晶片與射頻天線能有更完整的整合與效能表現。
全面運算平衡成本/效能摩爾定律受物理極限挑戰
在5G裝置設計上，往往希望藉由先進製程的演進，提供更高的效能，殊不知無形中也墊高了支出成本。由於製程發展已走到物理極限的瓶頸，人們無法隨著摩爾定律(Moore's Law)有飛快成長，即便晶圓廠仍然在先進製程上投入許多研發資源，不過追求越先進製程也就意味著成本隨之而增，成本與效能如何取得平衡，考驗著相關供應鏈的決策能力。
也基於此，Smythe認為，Moore's Law必須從多個不同的角度來解釋，例如整合不同系統架構的方向著手，甚至是打造不同的解決方案以優化效能，像是整合CPU、GPU和AI提供整體運算的能力，甚至是加入安全防護與雲端運算功能，而這些也都將成為Arm未來關注的重點。
Smythe談到，目前業界有一個迷思，認為要實現AI機器學習的能力，必需要有特別的硬體技術予以支援，然而並非如此，現今大約有85%的AI應用僅需透過Arm GPU和CPU就能達成AI所需的運算能力。也基於此，Arm提出全面運算(Total Compute)概念，來因應不同應用，所需要的不同效能需求。
顛覆傳統筆電市場 高通/聯想5G筆電出擊
筆電無疑是開啟5G商用發展另一波殺手級產品。隨著2019年初各大廠商相繼推出5G手機之後，高通擴大陣營攜手聯想推出全球首款5G筆電，企圖將手機的使用經驗轉移到筆電，成為顛覆筆電市場的改革者。
高通行動事業部門資深副總裁暨總經理Alex Katouzian(圖3)表示，過去十年來，筆電的重要性不斷下降，主因在於原本許多筆電上執行的工作，逐步轉移到手機端運作，例如使用手機購物或看影片，使得筆電逐漸定位成一個商業工作的載具，消費者對於筆電的滿意度與重要性逐年下降。
圖3 高通行動事業部門資深副總裁暨總經理Alex Katouzian表示，高通目標成為筆電市場的改革者，將智慧手機設計優點轉到筆電。
然而真正是這樣嗎？高通內部做了一項研究，調查筆電滿意度下滑的原因，除了消費者使用習慣改變之外，裝置本身缺乏移動性、續航力不足、容易發熱，以及開機速度不夠快等因素，也成為了限制筆電市場成長的殺手。而這些限制，也正與該公司在手機領域所具備的能力不謀而合。看準此商機，高通將5G與既有智慧手機的設計能力帶到筆電上，期能重振筆電市場雄風，將筆電發展帶往另一波成長高峰。
5G可能會給筆電帶來許多系統設計挑戰，這些挑戰將集中在三個方面，包含尺寸、功耗和性能。5G的速度提高將導致設備的功率和散熱挑戰，由於設備和電池越來越薄，無形中也墊高了設計門檻。
Katouzian補充，若要滿足使用者聯網、高效能的要求，就須要具備良好的散熱能力，然而以傳統筆電設計方式，通常需要透過加裝風扇設計來散熱，此舉會占用筆電的設計空間；再者，筆電進行多工處理時經常會以限制效能的方式處理，使其效能無法達到最高標準，間接影響消費者可以使用的效能。相較之下，高通Snapdragon 8cx 5G運算平台不僅是輕薄無風扇設計，同時兼具較高電池續航力，突破傳統筆電既有限制。
據了解，高通與聯想共同推動「無限計畫(Project Limitless)」，內容主要是為常時啟動、常時聯網筆電生態體系帶來創新。該計畫是基於高通Snapdragon 8cx 5G運算平台，並且是全球首款專為筆電提供5G聯網技術所打造的7奈米平台。
聯想資深副總裁暨智慧設備產品事業群總經理賈朝暉表示，在筆電配備真正的5G技術，就是為了滿足使用者對速度的需求：更快速的檔案傳輸速度，4K、8K甚至AR、VR等串流，隨時隨地以更快更高品質的視訊聊天，甚至是更快速的線上遊戲網頁更新。當該公司談到無限制的聯網能力，目標是讓全世界的5G筆電使用者將能夠節省時間並保持生產力，或幾近隨時隨地享受線上娛樂。
Katouzian談到，5G筆電發展將影響內容服務，因此高通認為服務商在設計服務內容之初，就必須體認到5G與人工智慧可能帶來的影響，包含快速存取雲端大量數據，以及更好的上傳、下載編輯，而這樣的轉變也將為消費者帶來嶄新的使用體驗。
事實上，除了聯想之外，高通現已多家OEM廠商合作，包含華碩、鴻海與HTC等總共8家廠商，預計2019年底前至少有6、7款筆電面世。
電信/設備商持續投入 R15標準發展進入成熟期
Katouzian認為，3GPP定義的R15標準發展已進入成熟期，2019年已有20多家OEM廠商投入開發，同時還有數十家無線通訊的電信商預計使用5G網路，且預計推出75個不同裝置，如手機、CPE設備以及數據卡等。此外，5G建設的網路也會不斷擴大，例如在某國家內本來只在少部分城市建設5G網路，隨著時間也會逐漸擴大範圍，高通認為2021年將有大幅的成長的機會。
Katouzian表示，5G發展目前最大挑戰在於「時間」。當一個新世代通訊技術出來，大家還不確定哪些功能或特色會特別受歡迎，故技術發展初期會盡可能加進各種功能，無形中的墊高晶片、網路設備、軟體端的成本。但隨著時間的演進，可以更知道市場需求，並透過數據機、網路、軟體優化的方式降低成本，也因如此，現在處於一個需要時間醞釀的階段。
Katouzian分析，相較於4G時代，5G的普及程度與發展速度將會加快許多。過去4G標準發展初期，僅有4家電信商及3家OEM廠商(三星(Samsung)、HTC與LG)廠商投入，反觀5G商轉的第一年，即有20家電信商與20家OEM廠商加入戰局，光就參與廠商的家數與普及程度，就已是4G發展的3~4倍之多。
整體而言，現階段各國政府、電信商與設備商馬力全開積極推動5G，也因此預期2020年將有更多搭配5G的中、高階手機與筆電面世。