一面是FLASH、DRAM等大行其道；一面是CMOS紧跟摩尔定律向更深亚微米阶段发展，在这样的情况之下，一个潜在的问题慢慢浮现，那就是存储技术的物理极限问题。随着工艺技术的演进，目前主导存储市场几十年的3种存储器技术——DRAM、EEPROM、SRAM将临近它们的基本物理极限，再继续发展都显得很艰难。DRAM电容变得异常的高和薄；为了延伸多晶到多晶介质，闪存必须选用高K值的材料；SRAM则随着工艺的演进开始面临信噪比和软故障率方面的挑战。新的设计尝试性价比都将越来越低，于是新的存储技术被关注。
当一种新的技术出现的时候，人们很容易想到“取代”二字。是否新的技术出来势必将会对现有的技术进行全盘的否定呢？具体到存储领域而言，是否说有朝一日某种还在实验室的存储技术将一统今日纷乱的存储器市场？传说中的通用型存储器是否会出现？FRAM（Ferroelectric Random Access Memories，以下简称铁电RAM）、MRAM（Magnetoresistive Random Access Memory，以下简称磁阻RAM）和PRAM（Parameter RAM，以下简称相变RAM）是最近比较热门的新兴存储技术话题。这位“通用型存储器”是否会出自这三位其中之一？
FRAM——兼具RAM与ROM优势于一身的新锐
目前主流的半导体存储器可以分为易失性和非易失性两类。两者分别有掉电即失去数据和读写速度慢的缺点。FRAM采用铁电晶体材料（通常为氧化物），可以不需外界电场就能永久地改变电偶极矩(衡量极性分子极性角度的一个指标)。并且，FRAM产品还具有RAM和ROM两者的优点，读写速度快并可以像非易失性存储器一样使用。
其工作原理是利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储，铁电晶体的结构如图1所示。铁电效应是指在铁电晶体上施加一定的电场时，晶体中心原子在电场的作用下运动，并达到一种稳定状态；当电场从晶体移走后，中心原子会保持在原来的位置。这是由于晶体的中间层是一个高能阶，中心原子在没有获得外部能量时不能越过高能阶到达另一稳定位置，因此FRAM保持数据不需要电压，也不需要像DRAM一样周期性刷新。由于铁电效应是铁电晶体所固有的一种偏振极化特性，与电磁作用无关，所以FRAM存储器的内容不会受到外界条件（诸如磁场因素）的影响，能够同普通ROM存储器一样使用，具有非易失性的存储特性。
FRAM保存数据不是通过电容上的电荷，而是由存储单元电容中铁电晶体的中心原子位置进行记录。实际的读操作过程是：在存储单元电容上施加一已知电场（即对电容充电），如果原来晶体中心原子的位置与所施加的电场方向使中心原子要达到的位置相同，中心原子不会移动；若相反，则中心原子将越过晶体中间层的高能阶到达另一位置，在充电波形上就会出现一个尖峰，即产生原子移动的比没有产生移动的多了一个类峰。把这个充电波形同参考位（确定且已知）的充电波形进行比较，便可以判断检测的存储单元中的内容是1还是0。写操作和读操作十分类似，只要施加所要的方向的电场改变铁电晶体的状态就可以了，而无需进行恢复。所以，FRAM的写操作与其它非易失性存储器的写操作相比，速度要快得多，而且功耗小。
不过虽然FRAM没有像EEPROM那样的最大写入次数限制，但是由于铁电晶体的固有特性制约，其访问次数是有限的。超出限度，FRAM就不再具有非易失性。Ramtron International公司（FRAM的开创者）给出的最大访问次数是100亿次，但是要说明的是，并不是说在超过这个次数之后，FRAM就会报废，而是它仅仅没有了非易失性，但它仍可像普通RAM一样使用。
所以就目前FRAM与主流的存储器来比较的话，FRAM很可能成为EEPROM的替代者，与SRAM相比也更具设计上的性价比优势。只是DRAM由于其密度与价格比优过FRAM所以不会产生直接的竞争。至于Flash，则要期待工艺技术进入65 nm之后两者再见分晓了。就目前来说，Flash仍然具有很高的性价比优势。
“嵌入式FRAM在需要低功耗非易失性内存的地方很有用处。”德州仪器的FRAM项目经理Ted Moise表示，“与现有产品相比，它以更加简单的方式嵌入，而且具有更好的性能。”
MRAM——最具市场潜力的“夹心饼干”
MRAM顾名思义即是通过磁性原理来存储数据。MRAM存储器是一种类似“夹心饼干”的结构，包括一个铰接磁层、一个氧化物隧道层和一个自由磁层。它可以使用TMR（隧道型磁电阻）磁性体单元来存储数据。利用电阻随磁化方向而变化的原理记录数据，并通过隧道效应扩大电阻值的差别。用磁性材料存储的好处是显而易见的，那就是它是非易失性的，而且不需要刷新、回写。说句题外话，TMR技术也有可能用在未来硬盘的磁头中。
与现有的Flash、SRAM、DRAM相比，MRAM由于拥有存取速度高、存取次数多、耗电量低及小体积、可嵌入，不会随着时间的推移而丢失数据等特性，较现有的其他存储产品在可携式电子产品的应用上更具优势。
首先，由于MRAM是非易失性的，所以完全断电后，它会保留数据。由于不需要背景刷新，能够在非激活状态下关闭MRAM。与DRAM相比，这可以大幅降低系统功耗。MRAM易于集成，能够更加轻松地嵌入系统中去。与SRAM相比，因为MRAM的单元尺寸更小，所以MRAM将在成本竞争上处于优势。MRAM还是非易失性的，而对于SRAM而言，只有比较复杂和昂贵的电池备份解决方案才能实现这一点。与闪存相比，MRAM的写入性能更佳，因为它的穿遂模式不要求高电压，并且MRAM的写入速度相当快。MRAM在写入周期中消耗的电流更少，写入每个数据位所需的功耗比闪存低几个数量级。MRAM的耐久性是无限的，没有明显的或预计的磨损机制，而典型闪存的耐久性仅为105个写入周期。因此不难理解，有些人甚至将MRAM当作最有可能成为“通用型”存储器的候选人。然而在存储市场的单位比特的成本厮杀如此激烈的今天，MRAM高昂的成本依然是个不小的障碍。另外，据飞思卡尔称，MRAM面临一个最大障碍是它需要大量的电流来转换单元的磁极化。因此，写入时需要特别大的驱动器晶体管。尚未解决的问题之一是缩小这个驱动器晶体管的尺寸。
PRAM——速度比NOR闪存快了30倍的新秀
PRAM在商业潜力上面可以说是仅次于MRAM的，目前雄踞半导体市场一二位的Intel和三星半导体都是该技术的大力拥护者。
PRAM通常使用掺杂了碲化锑或碲化锗的硫族化合物来制造，其原理与可烧录DVD一样，非挥发性相变内存的单元会从非晶态转化到晶体状态。DVD使用激光器来加热材料，以便它在非晶态和晶体状态之间进行切换，并读出由此导致的反射率变化。在芯片中，这项工作由电流来完成：透过加热一个由掺杂硫族化合物组成的薄膜，该电流可以使储存单元在阻性非晶态(或称为复位状态)和导性晶体状态(或称为置位状态)这两种状态下进行切换。
目前电子设备广泛使用的非易失性闪存主要有NOR与NAND两种，NOR闪存适合于代码存储，但是其造价昂贵；NAND闪存则容易大规模制造，比较适合于大量文件的存储。而PRAM闪存则是集两者之长于一身的产品。它采用垂直二极管与三维晶体管结构，体积更小，并且在存储新数据的时候不需要对旧数据进行擦除操作，因此其数据写入的速度据称可达到NOR闪存的30倍。然而毕竟PRAM比起前面两者来讲，尚处于研发阶段，无论其耐久性、单元漏泄、可靠性都还是未知。而根据Intel公司的说法，PRAM在成本方面也存在着一定的问题，因此PRAM离商用普及尚不如前两者。
其实3种存储器都有其各自的特点，并可应用于不同的应用，因此只能说在某些应用领域会出现重叠。而业界之前所谓的“通用型处理器”大概只能是“懒人们”的一种异想天开。不过，也正是因为有了这些异想天开的想法才有了对新技术的孜孜不倦地追寻。随着对工艺技术的不断深入，无论是关注现有主流存储技术的发展，还是留意那些长久以来一直在进行同类通用内存技术的研究以及回应都将是一件非常有趣的事。
