來源：電子工程專輯

    眾所周知，手機的體積起來越小，價格也越來越低。當你針對消費者需求，要為手機增添更多功能時，如為靜止圖像和視頻提供高分辨率的成像功能，你就會面臨一個相當有意思的研究案例，也就是作為一種經典工程學科的折衷處理問題。

    為了更好地進行選擇，首先就要看一下可拍照機手機及其相關應用所需的基本功能，其中包括了圖像質量、去馬賽克(demosaicing)算法(把bayer色彩濾光片的信號流轉換為真實的圖像)、噪聲補償、自動白平衡(autowhitebalance)、自動曝光、文件較小以及低功耗。

    以集成追隨超薄手機潮流

    通過采用jpeg壓縮，可以降低文件大小，并滿足存儲器要求。這種算法出現在某些圖像傳感器ic上，但更多的是通過被稱為圖像信號處理器(isp)的輔助芯片(companionchip)來處理。而在cmos圖像傳感器(cis)面世之前，所有的圖像處理都是在專用處理ic上完成的。

    雖然jpeg壓縮至今仍適用于電荷耦合器件(ccd)和cis，但情況已開始發生變化。固態成像(solid-stateimaging)技術已進入系統級芯片(soc)和系統級封裝(sip)的爭戰中。不變的是以最少的條件創建質量較好的圖像。

    對于希望將數字處理整合到圖像傳感器上的開發人員而言，關注的核心問題是拍照模塊的總體占位面積。在將數字處理集成在傳感器裸片方面，安華高(avago)是引領廠商之一。事實上，安華高是唯一一家在cis器件集成片內jpeg編碼和自動聚焦控制功能的供應商。自然而然地，該公司也提倡在拍照模塊中使用單塊系統級芯片(soc)。安華高的行銷經理feisalmosleh曾表示：“拍照模塊在手機中的安裝方式影響了手機厚度，而厚度目前是一項主要賣點。目前手機中還沒有可供堆棧封裝的厚度。”

    圖1:安華高的cmos圖像傳感器集成了片內jpeg編碼和自動聚焦控制功能

    的確，超薄手機是一項重要營銷亮點，而原始設備制造商(oem)對封裝、元件和模塊的要求嚴格限制了供應商的物理設計。盡管現在有人認為元件厚度問題嚴重，且沒有什么空間余留，但必須認識到，我們所討論的厚度問題正是單裸片的真正優勢所在，這一點十分重要。雖然存在關于裸片粘接、墊片(spacer)和線邦定等額外開銷，圖像信號處理器(isp)的裸片厚度仍可以達0.2mm及以下。這是否占模塊高度的很大比例，取決于各個模塊供應商。對于標準移動成像架構(smia)標準來說，最大高度為7.6mm。某些已發布的超薄手機在消費領域中引入了模塊高度限制特性，如三星的“信用卡手機”sgh-p300，厚度只有9mm。摩托羅拉的蛤殼式手機razrv3i厚度為14mm，三星的t509和xcutes50厚度分別為9.8mm和9mm。

    拍照模塊的成本考慮

    手機的拍照模塊售價一般在9美元左右。semiconductorinsights公司關于諾基亞6111手機的拆卸和材料清單(bom)分析報告估計，其中采用的意法半導體(st)100萬像素拍照模塊vs6650的成本為7.75美元。有意思的是，這一應用產品使用的是單獨的ispic——stv0976n手機圖像處理器，并沒有整合到拍照模塊中。stv0976n實際上安裝在手機主板的下側，這樣做可以使模塊很薄，但占用了36mm2的額外面積。isp的成本使得手機bom增加了1.45美元。st的isp采用了大小為8.8mm2的圖像處理硅芯片。

    包括本文論及的片內(on-chip)集成與封裝內(in-package)集成的對比在內，業界有關硅片處理成本問題的討論屢見不鮮，但終將蓋棺定論。要透徹了解這一關鍵參數，重要的是使用最好的分析工具。目前最好的ic成本模型工具是icknowledge公司的產品。它的2006icknowledge模型建立了從頭到尾的全面的制造流程，有助于進行精確的成本估算。

    象zorancoach8這種芯片，利用非常基礎的大批量cmos工藝流程，可使制造成本極低。假設委托一家臺灣地區的晶圓廠采用180納米、5層鋁工藝制造，尺寸為5.9mm×5.2mm的每片ic的成本為84美分，相當于每平方毫米成本0.028美元。

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