近年來，拍照手機(jī)、電腦攝像頭(PC-CAM)、監(jiān)控等領(lǐng)域飛速發(fā)展，需求量日漸增長，CMOS圖像傳感器(CIS)作為這些應(yīng)用的核心元件，其市場需求 也越來越大。CIS芯片集光電、模擬電路和數(shù)字電路于一體，其設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測試、封裝以及終極應(yīng)用與傳統(tǒng)IC相比，都有其特別的地方，因此行業(yè)門檻也相對 較高。
北京思比科作為中國本土企業(yè)，是唯一基于自主專利技術(shù)開發(fā)成功高端CMOS圖像傳感器芯片并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的企業(yè)，近幾年開發(fā)成功了一系列高品質(zhì)圖像傳感器芯片。以下針對拍照手機(jī)，PC-CAM和監(jiān)控三個領(lǐng)域的應(yīng)用，具體先容思比科的系列產(chǎn)品。
1.拍照手機(jī)
拍照手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、拍照、回顯、錄像和回放的全部功能。從傳感器應(yīng)用的角度，拍照手機(jī)可以分為以下兩類：第一類是YUV型，即傳感器輸出標(biāo)準(zhǔn)的YUV 圖像數(shù)據(jù)，多媒體處理器接收后完成圖像的編解碼等后處理，傳感器和多媒體處理器相對獨(dú)立，SP80818(1/8 inch VGA)和SP82318(1/3.2 inch 2M)就是針對這種應(yīng)用設(shè)計(jì)的。第二類是Raw Data型，傳感器只輸出原始數(shù)據(jù)，所有的圖像處理和自動控制都由多媒體處理器來主導(dǎo)完成，SP80708(1/7 inch VGA)和SP83308(1/3 inch 3.2M)符合這種應(yīng)用。以下分別先容兩種方案。
1.1 YUV型
YUV 型的方案是目前中低端拍照手機(jī)普遍采用的一種方案，主要集中在VGA，1.3M和2M的拍照手機(jī)，要求傳感器輸出標(biāo)準(zhǔn)的YUV數(shù)據(jù)。傳感器除了完成圖像采 集的功能外，還要完成圖像處理和圖像轉(zhuǎn)換的功能。圖1是SP80818和SP82318的結(jié)構(gòu)框圖以及YUV手機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。其中傳感器核(Sensor Core)部分包含有感光陣列、曝光控制和讀出電路、可變增益放大器(PGA)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，主要完成圖像采集功能。傳感器核輸出的原始圖像數(shù) 據(jù)送到圖像處理器(ISP)，ISP完成一系列圖像處理和圖像轉(zhuǎn)換功能，主要包含以下處理：灰度補(bǔ)償、數(shù)字增益和白平衡、鏡頭陰影修正、壞點(diǎn)檢測和修正、 彩色插值、平滑處理和輪廓增強(qiáng)、GAMMA校正、色彩校正、亮度、飽和度和對比度調(diào)節(jié)、圖像尺寸變換、色彩空間轉(zhuǎn)換、圖像數(shù)據(jù)打包輸出?？刂颇K完成自動 曝光控制，自動白平衡，50Hz/60Hz閃爍檢測等功能，對傳感器核和ISP進(jìn)行控制，以及和多媒體處理器的通訊(多媒體處理器通過串行總線接口訪問傳 感器內(nèi)部寄存器，實(shí)現(xiàn)對傳感器的控制。)
圖1： YUV傳感器SP0818和SP2318的結(jié)構(gòu)框圖及應(yīng)用。
固然盡大多數(shù)主流的傳感器設(shè)計(jì)公司都是按照以上功能來設(shè)計(jì)自己的產(chǎn)品，但由于設(shè)計(jì)能力和所采用的工藝性能的不同，市面上產(chǎn)品的性價比仍然會存在較大的差距。
思比科在設(shè)計(jì)這些產(chǎn)品之前，已經(jīng)做了大量的基礎(chǔ)研究，從工藝，算法到電路原理都有了很多的突破，形成了以SuperPix和SuperImage為核心的 技術(shù)特點(diǎn)，相關(guān)專利已經(jīng)達(dá)到數(shù)十件以上，SuperPix技術(shù)具體體現(xiàn)在高性能的像素單元(Pixel)設(shè)計(jì)，高精度、高速度和超低功耗的CDS電 路，PGA電路和ADC電路設(shè)計(jì);SuperImage技術(shù)則主要包含一系列效果優(yōu)良、實(shí)現(xiàn)簡潔的算法，如自動白平衡，自動曝光控制，彩色插值，平滑往 噪，輪廓增強(qiáng)等。
YUV方案的優(yōu)點(diǎn)在于照相模塊的獨(dú)立性和靈活性。工程師很輕易完成不同的傳感器和多媒體處理器之間的對接，而復(fù)雜繁瑣的圖像調(diào)試工作已經(jīng)過照相模塊的供給商完成，工程師只需要將多媒體處理器中傳感器的配置參數(shù)更新就可以得到理想的圖像效果。
然而，隨著手機(jī)市場的競爭加劇，客戶對傳感器的性價比要求越來越高，這種方案的缺點(diǎn)也越來越明顯。由于傳感器工藝的特殊性決定了在設(shè)計(jì)和制造過程中，不能 使用超過4層的金屬連線資源，這將大大增加邏輯關(guān)系復(fù)雜的圖像處理電路的面積，從而增加傳感器的本錢。而另一方面，為了降低本錢，傳感器的感光單元尺寸越 來越小，為了得到更好的圖像質(zhì)量，需要越來越復(fù)雜的算法對圖像進(jìn)行處理。基于以上原因，ISP的功能已經(jīng)開始從傳感器轉(zhuǎn)移到多媒體處理器。對于規(guī)模龐大的 多媒體處理器來說，ISP的集成對其本錢不會有明顯增加，而傳感器的本錢則有大幅度下降。因此?Raw Data方案也越來越被關(guān)注。
