为跟上产业对于资料处理需求的大幅提升，存储器芯片与存储设备厂商正致力跟进技术与解决方案，包括研发下一代存储器技术等等。近期已有3D NAND存储器面市，而磁电阻式存储器(MRAM)、非挥发性可变电阻式存储器(ReRAM)、奈米随机存取存储器(NRAM)等亦在研发中，可望打破既有存储器存储技术阶层(hierarchy)。

据Semiconductor Engineering网站报导，传统存储器阶层结构简单而直接，静态随机存取存储器(SRAM)整合于处理器内提升快取存储器(Cache)，DRAM用于主存储器，而任何磁碟与基于NAND的固态硬盘(SSD)则用来存储。

传统存储器阶层往往面临一个问题，那就是阶层之间的落差(gap)。由于资料处理量不断增加，解决方案也需不断推陈出新，让计算机得以在短时间内处理大量资料。英特尔(Intel)非挥发性存储器解决方案部门总经理Rob Crooke表示，依现有资料量而言，NAND技术为主的SSD已不够使用。

英特尔与美光(Micron)推出下一代ReRAM技术3D XPoint，可望取代传统NAND与DRAM。当今主流快闪存储器与SSD技术以平面NAND (planar NAND)为主，但发展到10奈米节点已开始需要立体堆栈3D NAND，该技术在SSD市场尤其吃香。

3D NAND领导业者三星电子(Samsung Electronics)预计推出第三代支持多阶存储单元(Multi-level cell；MLC)48层256GB的3D NAND芯片。美光与英特尔，以及Sandisk与东芝(Toshiba)、SK海力士(SK Hynix)，也预计在2015年稍晚开始进入3D NAND生产阶段。

不过，3D NAND面临的主要挑战之一，在于将每层薄膜制作得一模一样，而堆栈过程也相当复杂且不易。专家分析，3D NAND技术仍需要一段时间才能成为市场主流。

市调公司Objective Analysis指出，当厂商说2016年准备量产时，往往会延宕到2017年；而估计要等到2018年才能真正符合成本效益生产。Web-Feet Research则表示，3D NAND短期来看可望成最佳解决方案，但长期而言，3D NAND到128层恐怕遇到技术瓶颈，届时得另谋他法。

此外，ReRAM多年来也被视为可望取代存储器等传统技术，其最大优势在于写入时间比既有快闪存储器更快、耐受度(endurance)更高。以交叉架构而言，3D XPoint无论在速度还是耐受度上都比NAND高上1,000倍，且比传统存储器密度高上10倍。

ReRAM可以分作三类：嵌入式、2D平面式、以及3D立体堆栈式，而3D式又分交叉点式(cross-point)和直立堆栈式(vertical)。

目前，Panasonic和Adesto针对嵌入式应用生产的ReRAM产品已出货。不过专家分析，2D、3D式ReRAM终有一天会取代存储器，但这些存储器的制备技术难度高，因此市场普及还要一段时间。

英特尔和美光已于近日宣布，3D XPoint等ReRAM技术即将上市，且比DRAM定价稍低，可望和3D NAND竞争企业用SSD应用市场。2016年，英特尔也会将3D XPoint设备应用在企业用SSD以及服务器用DDR4 DIMM。

然而，ReRAM还得面对3D NAND没有的挑战，例如昂贵的进阶微影技术，也仍有材料复杂、漏电问题、寄生电容(Parasitic Capacitance)、线电阻(line resistance)等问题需要解决。

另外，MRAM能提供媲美SRAM的速度、具备非挥发性且耐受度高，未来的发展趋势将是第二代MRAM技术「自旋传输存储器」(Spin-torque transfer RAM；STT-RAM)。

MRAM虽被认为可取代DRAM和存储器，但是目前尚未达到此程度，不过已朝嵌入式应用市场铺路。Everspin、美光、三星、SK海力士、东芝等厂商都正在开发STT-MRAM，不过目前为止，Everspin是唯一出货MRAM的厂商。

整体而言，STT-MRAM也面临成本与规模挑战。举例来说，Everspin目前在位于美国亚利桑纳州的8吋晶圆厂生产180奈米与130奈米制程ST-MRAM，该公司于2014年宣布与GlobalFoundries合作，后者未来将利用12吋晶圆厂生产40奈米与28奈米制程ST-MRAM，而Everspin也可藉此研发更高密度、低成本的ST-MRAM技术，回应市场需求。

值得注意的是，许多新技术也会随市场变化与科技演进而遭淘汰，如相变化存储器(PCM)便是一例，铁电随机存取存储器(FeRAM)嵌入式应用发展也处停滞状态。目前来看，MRAM、NRAM、和ReRAM最有希望成为未来存储器解决方案，但若无法降低成本符合市场需求，也可能遭市场淘汰。