CMOS設計人員多年來一直把各種功能集成到大型集成電路中。大家已經看到，摩爾定律在日常生活中給性能和成本帶來了難以置信的影響。在移動通信終端中，許多元器件要么已經集成到RFIC中，要么因直接數字上/下變頻器的出現而消失。 在通信終端中，到目前一直有兩個RF元器件沒有集成，即濾波器和RF功放器，這兩種器件采用的構建技術都不兼容芯片上CMOS集成。在傳統上，濾波器一直采用陶瓷或表面聲波(SAW)技術構建，而RF功放器則一直使用GaAs異質結雙極晶體管(HBT)或FET器件構建。

由于這些技術與RFIC使用的硅或SiGe工藝有著很大區別，因此功放器和濾波器一直作為分散器件，與現在執行手機大部分RF功能的大規模集成芯片組分開。聲音諧振器技術和先進的低噪聲高線性度晶體管技術已經明顯縮小了每種分散功能的體積。圖1是當前CDMA PCS手機設計中使用的單獨的薄膜腔聲諧振器(FBAR)濾波器和增強模式偽形態高電子遷移率晶體管(E-pHEMT)功放器。

但是，當前的單片電路濾波器和放大器技術允許設計人員突破RF集成障礙，重要的技術進步包括：

表面聲波(SAW)濾波器

FBAR濾波器

異質結雙極晶體管(HBTs)

E-pHEMT

由于每種技術都把某種RF功能精簡到單片電路設備上，因此可能需要重要舉措來提高集成度。以前的技術如陶瓷濾波器需要采用非單片電路結構，單片電路放大器集成起來很不方便。

最近，多家公司已經開始采用多種芯片技術和多板上多芯片(MCOB)封裝開發RF模塊。這種方法通過采用優化的半導體工藝，可以實現最佳的濾波器和功放器性能。GaAs HBT或E-pHEMT放大器可以與基于硅的FBAR濾波器集成在一個價格低廉的封裝中。同時，MCOB模塊可以大大降低體積，改善RF前端的性能。

集成式RF前端模塊(FEM)的第一個、也是最明顯的優勢是可以進一步縮小體積。圖2是雙頻CDMA手機的典型布局。$輪廓指明了容納800 MHz和1900 MHz頻段的雙工器、濾波器和放大器所需的空間。藍色輪廓同比例顯示了實現兩個集成了雙工器/放大器的FEM所需的電路板空間。尺寸大大降低主要歸功于消除若干個元器件使用的多個輸入/輸出接口。

RF FEM的第二個明顯優勢在于可以實現的效率改善。通過優化輸出上功放器和濾波器/雙工器之間的接口，設計人員可以把典型手機的通話時間延長半小時以上。

能夠把功放器和濾波器與實現最優效率或線性度性能的阻抗自由匹配起來，可以產生明顯的好處。圖3中比較了放大器和雙工器組合，其中使用同一放大器，但集成程度不同。在全部三項測試中，雙工器的輸出功率都設為+24.5 dBm。改進的匹配程度及降低集成式前端模塊中發射鏈的插入損耗，可以大大改進效率。在CDMA手機中，改進的效率可以把通話時間延長35 – 45分鐘。

第三個優點：由于RF元器件之間的線路長度可能非常短，因此集成式FEM更不容易受到RF干擾。通過把多種功能集成到一個微型MCOB器件中，RFIC的發射機輸出與天線之間的整體電長度會變得非常短，因此，PCB的RF段收到的干擾和發射的干擾都會比較少，從而降低對其它元器件的潛在影響。

這一性能改善將把我們帶到哪里？通過采用零IF結構及數字應用技術的其它進步，似乎很明確的一點是，進一步集成對RF元器件不可避免。問題仍然是：進一步集成RF放大器和濾波器會發生在RFIC和/或基帶芯片組中，還是有單獨的RF集成道路？

多種市場發展態勢表明，這種集成可能是分開的，也就是說，將在單獨的元件中進行RF集成。例如，在GSM和W-CDMA市場中，RFIC通常由基帶芯片之外的不同廠商提供。由于CMOS技術正在不斷改進速度和性能，大多數專家同意，基帶/RFIC芯片組在未來幾年內將變得可行。CMOS技術的低成本使經濟推動因素相當顯著：一旦CMOS能夠支持RFIC的功能，我們可以預計市場將需要可能實現的較低價位。

另一方面，功放器和專用濾波器等RF元器件要求的性能與半導體工藝有著很大的差異。功放器要求高線性度，晶體管導致的噪聲較低，同時把信號電平提升到接近1 W。基于CMOS的放大器近年來取得一定的進步，但預計不會與高遷移性材料爭奪高功率應用，因為CMOS工藝是為低電流/低電容晶體管應用優化的。因此，在要求大量功率的移動無線應用中，CMOS放大器在線性度和效率方面有著明顯的缺點。