射頻前端模塊（RFFEM：Radio Frequency Front End Module）是手機通信系統的核心組件，對它的理解要從兩方面考慮：一是必要性，是連接通信收發芯片（transceiver）和天線的必經通路；二是重要性，它的性能直接決定了移動終端可以支持的通信模式，以及接收信號強度、通話穩定性、發射功率等重要性能指標，直接影響終端用戶體驗。
如圖1所示，射頻前端芯片包括功率放大器（PA：Power Amplifier），天線開關（Switch）、濾波器（Filter）、雙工器（Duplexer和Diplexer）和低噪聲放大器（LNA：Low Noise Amplifier）等。
簡述PA、Switch、Filter、Duplexer和Diplexer
1、功率放大器（PA）
PA直接決定了手機無線通信的距離、信號質量，甚至待機時間，是整個射頻系統中除基帶外最重要的部分。手機里面PA的數量隨著2G、3G、4G、5G前向兼容，以及由此帶來的頻段的增加而增加，以PA模組為例，4G多模多頻手機所需的PA芯片增至5-7顆，StrategyAnalytics預測稱5G時代手機內的PA或多達16顆之多。
就工藝材料來說，現在砷化鎵PA是主流，CMOS PA由于參數性能的影響，只用于低端市場。4G特別是例如高通等LTE cat16，4x20MHZ的載波聚合技術，對PA線性度高Q值得要求，會進一步依賴砷化鎵PA。同時，據Qorvo預測，隨著5G的普及， 8GHz以下砷化鎵PA仍是主流，但8GHz以上氮化鎵有望在手機市場成為主力。
射頻前端功能組件圍繞PA芯片規劃、集成和演化，形成獨立于主芯片的前端芯片組。隨著無線通訊協議的復雜化及射頻前端芯片規劃的不斷演進， PA規劃廠商往往將開關或雙工器等功能與功率放大電路集成在一個芯片封裝中，形成多種功能組合。根據實際情況，TxM（PA+Switch）、PAD（PA+ Duplexer）、 MMPA（多模多頻PA）等多種復合功能的PA芯片類型。
2、濾波器（Filter）/雙工器（Duplexer）
RF濾波器包括了SAW（聲表面濾波器）、BAW（體聲波濾波器）、MEMS濾波器、IPD（Integrated Passive Devices）等，而雙工器是包含Rx和Tx濾波器。SAW、BAW濾波器的性能（插入損耗低、Q 值高）是現在手機使用的主流濾波器。SAW 運用上限頻率為2.5GHz~3GHz，BAW運用頻率在 2.0GHz 以上。
對SAW來說，技術趨勢是小型片式化、高頻寬帶化、降低插入損耗。采用更小尺寸，包括倒裝（flip chip packaging）和WLP（晶圓級封裝）、WLCSP（Wafer Level Chip ScalePackaging）技術正在運用，同時更高通帶率、High isolation，High selectivity以及更低價格。
與 SAW 相比，BAW性能更好，成本也更高，但是當頻段越來越多，甚至開始運用載波聚合的時候，就必須得用BAW技術才能搞定頻段間的相互干擾問題。BAW所需的制造工藝步驟是 SAW 的10倍，但因它們是在更大晶圓上制造的，每片晶圓產出的 BAW 器件也多了約4倍。即便如此，BAW的成本仍高于 SAW。隨著技術的演進， BAW可能會逐步替代SAW。
從集成角度，濾波器/雙工器除了與PA集成外，也會考慮與開關的集成，如圖所示。
3、天線/開關（Antenna/Switch）
天線是在手機射頻前端方面，我國具有最大自主知識產權的領域。MIMO技術的使用普及為天線帶來巨大增量市場，估計到2020年，MIMO64x8將成為標準配置，即基站端采用64根天線，手機采用8根天線�，F在市場上多數手機僅僅支持MIMO 2x2技術，手機天線數量需要增3倍。5G將引入高頻率頻段，天線的規劃方案將由現有的單體天線改為陣列天線，新型磁性材料及LTCC集成技術將是5G天線的核心技術。
在調諧及開關方面，需要特別強調的是MEMS開關的使用。如Cavendish Kinetics 公司的MEMS調諧及開關技術，其第一代射頻MEMS天線調諧器產品，已經被各種智能手機采用。
除通信系統以外，手持設備中的無線連接系統（Wi-Fi、GPS、Bluetooth、FM和NFC等）對射頻前端芯片也有較強的需要，如圖2所示。
從“五模十七頻”說起，回溯2G到4G手機頻段發展
在4G普及的過程中，“五模十三頻”、“五模十七頻”等概念成為高端手機芯片的重要標志，也成為手機廠商重要的宣傳熱點。這并非是簡單的營銷噱頭，而體現了智能手機兼容不一樣通信制式的能力，是手機通信性能的核心競爭力指標。
在過去的十年間，手機通信行業經歷了從2G（GSM/CDMA）、2.5G（Edge）到3G（WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA），再到4G（FDD-LTE/TD-LTE）兩次重大產業升級。伴隨4G時代而來的是手機運用頻段的指數級增長，圖3給出了到現在為止3GPP公布的E-UTRA（Evolved Universal Terrestrial Radio Access，演進的陸地無線接口）所有的頻段分布：
其中，GSM運用的頻段為Band 2/3/5/8，W-CDMA運用的頻段為Band 1/2/5，TD-SCDMA運用的頻段為Band 34/38，TD-LTE運用的頻段為Band 34/38/39/40/41，FDD-LTE運用的頻段為Band 1/3/4/7/17/20。
通常來說，4G手機必須兼容2G和3G，同時，由于全球分配的LTE頻譜眾多而且離散，為滿足國際漫游的需要，手機終端需要支持更多的頻段，從而催生了“五模十三頻”、“五模十七頻”等概念，具備這種功能的手機真正可以實現“一機在手，走遍全球”。
2G到4G，射頻前端芯片數量和價值均顯著增長
機芯片向多模方向發展以及支持頻段數量指數性增加是手機射頻前端模塊數量快速增長的主要驅動原因。觀察2G到4G射頻前端搞定方案的三幅示意圖，可以形成兩點直觀感受：1，射頻前端芯片數量不斷增長；2，射頻前端系統復雜度不斷提升。
圖4是2G功能手機（Feature Phone）的典型射頻前端搞定方案，主要的射頻前端芯片有：1個功率放大器模塊（PA），2個發射低通濾波器（LPF），2個接收濾波器（Saw Filter），1個SP6T開關。其中，功率放大器、LPF Filter和SP6T Switch被集成到一顆PA Module里。
圖5是3G手機（WCDMA）的典型射頻前端搞定方案，主要的射頻前端芯片在2G方案的基礎上，增加了2組PA Module和4組雙工器（Duplexer）。
圖6是4G LTE手機典型射頻前端搞定方案，支持“五模十二頻”，可以看到，在4G時代，射頻前端芯片不僅在數量上產生指數級增長，在規劃復雜度上更是大大提升。主要的射頻前端芯片有：1個集成頻段選擇開關的多模功率放大器（MMPA），4個PA Module，3個Duplexer/Multiplexer，6個接收/發射Filter，1個用于TD-LTE模式的S1P2開關，分別用于高頻、低頻和分集電路的3個天線開關模塊，1個接收分集濾波器。
表1整理了2G至4G射頻前端搞定方案中器件的數量，可以看到，4G方案的射頻前端芯片數量相比2G方案和3G方案有了顯著的增長。印證了我們對手機射頻前端芯片的數量隨著支持頻段數量的增加而指數級遞增的推論。
從更為直觀的角度觀察，圖7給出了手機射頻前端模塊從2G到4G演進過程中價格和出貨量的變化數據。現在，高端4G智能手機中射頻前端模塊的價格合計已經達到16.25美元，中高端4G產品也有7.25美元。相比2G手機的0.80美元和3G手機的3.25美元，射頻前端模塊的單位產值有了幾倍、幾十倍的提升，并且，隨著4G通信網絡滲透率的不斷提升，高端4G手機的出貨量依然在不斷攀升中。
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