硅晶半導(dǎo)體組件布局的最佳化儼然已成為最小化芯片面積的關(guān)鍵。這一策略提升了每一晶圓的芯片數(shù)，因而可達(dá)到最小化的單位成本。由于CMOS圖像傳感器必須搭配鏡頭模塊(lens train)，才能完成一個(gè)固態(tài)相機(jī)模塊，因此，CMOS圖像傳感器的開發(fā)也取決于不同的經(jīng)濟(jì)考量。為達(dá)到最小體積的相機(jī)模塊，必須對(duì)硅晶布局進(jìn)行折衷， 以降低組裝成本，并通過封裝創(chuàng)新來增加產(chǎn)品可靠性。

固態(tài)圖像傳感器

      固態(tài)圖像傳感器正廣泛地應(yīng)用在各類產(chǎn)品中。以數(shù)量來看，目前最大的應(yīng)用市場(chǎng)在移動(dòng)電話所用的相機(jī)模塊，今年單單針對(duì)這項(xiàng)應(yīng)用來看，每天就有超過兩百萬個(gè)的規(guī)模。

      大多數(shù)的固態(tài)圖像傳感器都是基于CMOS技術(shù)，因?yàn)镃MOS技術(shù)能提供比電荷耦合組件(CCD)技術(shù)更高整合的方案。CMOS圖像傳感器包含一個(gè)能提供光電轉(zhuǎn)換功能的2D太陽能電池?cái)?shù)組以及許多用于影像、接口和電源管理的其它電子模塊。

非最佳化的硅晶設(shè)計(jì)

      由于CMOS芯片布局并未受到最大化晶圓利用率需求的影響，因而或許可算是一種獨(dú)特的半導(dǎo)體組件。對(duì)于一般的半導(dǎo)體組件來說，芯片布局方式通常必須可為每一晶圓實(shí)現(xiàn)最大化芯片數(shù)量，以便最小化芯片的單位制造成本。然而，圖像傳感器僅僅是相機(jī)模塊所需的組件之一，其它關(guān)鍵零組件還包括鏡頭模塊、可調(diào)式鏡頭外殼、紅外線濾波器、載板，以及經(jīng)常使用的被動(dòng)組件和去耦合電容。圖1是一個(gè)典型1.3M像素相機(jī)模塊組件的相對(duì)成本比較表。由于光學(xué)組件的成本已超出其它半導(dǎo)體組件成本，因此在產(chǎn)品成本和尺寸需求的驅(qū)動(dòng)下，必須在硅晶布局與光學(xué)設(shè)計(jì)間進(jìn)行折衷。

圖1：固態(tài)相機(jī)模塊主要組件的相對(duì)成本，通常以圖像傳感器芯片為標(biāo)準(zhǔn)。

      第一代圖像傳感器通常遵循標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體原則制造。最佳化的芯片布局要求成像區(qū)必須位于靠近芯片的一角，以便能將電子區(qū)塊整合在一起。事實(shí)上，為了完成一款相機(jī)模塊，必須將鏡頭模塊集中在成像區(qū)(見圖2)。由于成像區(qū)位于芯片的一角，因此第一代相機(jī)模塊的尺寸必須大到足以包含超出芯片范圍的光學(xué)部份。

圖2：為最大化晶圓利用率所設(shè)計(jì)的圖像傳感器芯片。由于環(huán)型光學(xué)組件集中在成像區(qū)域，使得有效光學(xué)區(qū)域位于芯片一角，而電子組件則集中一同利用較大的相機(jī)模塊體積。

      而今，從晶圓利用率的角度來看，現(xiàn)代的圖像感測(cè)芯片設(shè)計(jì)雖然一直不具效益，不過，至少它的成像區(qū)還位于芯片中央(見圖3)。在其它各種因素都一樣的情況下，該芯片約比上一代芯片大了8%，但它的鏡頭模塊被整齊地安置在芯片上，通過空間規(guī)劃為相機(jī)模塊減少了約10%的面積。

圖3：具有檢測(cè)器的成像器被集中在芯片的中心。雖然圖3硅晶實(shí)體上大于上一代芯片，但最終所實(shí)現(xiàn)的相機(jī)模塊體積卻更小。