Si lo vas a hacer vía AJAX (XHR), tendrás que usar lo que te mencionó David:
http://www.w3.org/TR/file-upload/
Entonces el envío lo vas a recoger con la superglobal $_POST o $_FILES dependiendo de cómo lo trabajes.
Un buen ejemplo con Form.Data y la superglobal $_FILES:
http://net.tutsplus.com/tutorials/ja...les-with-ajax/
Si querés usar $_FILES sin AJAX NIVEL 2 vas a tener que usar un iframe (exactamente como te indicó también David).
Lo recomendable en desktop por ahora por ahora es usar iframes. Podés consultar el excelente artículo de caricatos:
http://www.maestrosdelweb.com/editor...s-de-subirlas/