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處理器晶片是當今消費類數字裝置的大腦，但記憶體實際上是它們的核心，其中快閃記憶體是插入手機、相機和 PC 的卡片的首選方法。硬碟驅動器儲存大量長期資料，而 RAM（也稱為“固態”記憶體）則將資訊保留在硬碟驅動器之外，可以在那裡快速重複地訪問這些資訊。快閃記憶體是目前最便宜的 RAM 型別，每千兆位元組僅約 1.50 美元（其次是動態 RAM，或 DRAM，價格貴十幾倍以上），它不需要太多電力，並且可以在裝置斷電後保留資料，這對於小工具製造商製造更小、更強大的裝置的能力至關重要。
但快閃記憶體有其侷限性，並且總有一天會達到擴充套件障礙，這將導致後續幾代數碼相機和手機無法儲存明顯更多的資訊，也無法比其前輩快幾個數量級地執行——至少在不花費更多成本的情況下是這樣。“歸根結底，我們已經對我們的小工具習以為常了，”Stan Williams，惠普高階研究員兼惠普資訊與量子系統實驗室創始主任說。“我們已經開始期望裝置呈指數級增長，但像快閃記憶體這樣的技術正接近其擴充套件能力的極限。”
快閃記憶體的耐用性也比靜態 RAM (SRAM) 或 DRAM 差，隨著時間的推移會磨損並變得不可靠。SRAM 的成本約為每千兆位元組 450 美元，通常用於微處理器的快取記憶體，並且可以快速讀取和寫入資料。
由於這些原因，惠普、IBM 和其他公司正在培育新技術，以便在這些限制趕上製造商和消費者的需求時，可以替代快閃記憶體。
更智慧的記憶體型別
最近宣佈的惠普和海力士半導體之間的聯盟旨在透過一種更密集、更節能的技術來填補即將到來的空白，這種技術稱為電阻式隨機存取儲存器 (RRAM)，可能會在未來幾年內下線。
RRAM 技術（有時稱為 ReRAM）仍處於相對早期的開發階段，但已成功引起惠普、夏普、三星和其他幾家公司的關注，這些公司在過去十年中已獲得與 RRAM 相關的專利。
惠普 RRAM 的關鍵元件，之所以這樣命名是因為資料藉助電阻的變化流動，是一個名為憶阻器（或記憶電阻器）的開關。除了保持非易失性儲存器（即使在斷電時也可以保留資訊）外，惠普表示，憶阻器還可以執行計算，這是其他型別的 RAM 不具備的功能。這種多功能性讓該公司希望有一天能夠用單個晶片取代記憶體和中央處理器 (CPU)，該晶片可以執行這兩項功能。
Williams 說，儘管科學家們已經瞭解憶阻器動力學大約 40 年了，但直到最近他們才能夠將這項技術設計到積體電路中。RRAM 涉及原子的微妙運動，將電阻器的薄膜改變幾個奈米。“人們已經談論這個問題 40 年了，但無法完全理解或控制這個過程，”Williams 說。
Williams 說，雖然一個一位快閃記憶體可以開啟和關閉數十萬次（一個開關可能涉及在數碼相機上拍攝或刪除照片），但憶阻器的壽命比快閃記憶體長得多。他說，在快閃記憶體蓬勃發展的記憶棒和數碼相機中，開關的量沒有其他型別的記憶體那麼大，因此快閃記憶體可以憑藉其較低的耐用性來應對。
今年 4 月，惠普實驗室宣佈他們發現憶阻器還可以執行邏輯運算，從而使計算有一天可以在儲存資料的晶片中執行，而不是在專用 CPU 上執行。惠普研究人員還表示，他們設計了一種架構，其中憶阻器記憶體的多個層可以堆疊在單個晶片之上，以增加儲存容量，而不會佔用更多空間。
儘管 RRAM 和憶阻器的未來在很大程度上是推測性的，但惠普對這項技術的計劃並不缺乏。Williams 說，該公司的目標是在大約三年內開發和商業化一種 RRAM 晶片，該晶片比快閃記憶體更快、更耐用，但功耗更低，並且儲存位數為快閃記憶體的兩倍。“我們將圍繞憶阻器技術重新設計產品，”他補充道。惠普的長期目標是讓 RRAM 與快閃記憶體、DRAM 甚至硬碟競爭。
然而，與 DRAM 競爭需要更高的耐用性。Williams 說，一臺用於氣候建模的超級計算機使用的 DRAM 在三到四年內可能會讀取或擦除資料一百萬萬億次（quintillion）。“這令人望而生畏，但這就是我們為了與 DRAM 正面競爭而必須做的事情，”他補充道。
儘管惠普對憶阻器感到非常興奮，但在將其 RRAM 推向市場方面仍然面臨許多挑戰。加利福尼亞州洛斯加託斯半導體市場研究公司 Objective Analysis 的分析師 Jim Handy 說，首先，“惠普的憶阻器是用氧化鈦製成的，氧化鈦在半導體上並不常見，而且目前似乎難以管理。”惠普對氧化鈦的這種描述提出異議，稱有成熟的協議將其應用於半導體材料，並且氧化鈦與用於構建積體電路的當前互補金氧半導體 (CMOS) 技術相容。
賽道記憶體
競爭對手 IBM 正在採取不同的方法來開發其下一代記憶體，即使用電子的自旋來儲存資料。IBM 將其稱為“賽道記憶體”，因為它使用磁疇將資訊儲存在排列在矽晶片表面的磁性材料柱（奈米級“賽道”）中。IBM 研究院-Almaden 磁電子學組的 IBM 研究員兼經理 Stuart Parkin 在 2009 年 6 月的大眾科學文章“賽道記憶體快車道上的資料”中寫道，這種晶片不需要比電子更大的移動部件來讀取和寫入位，從而提高了速度和可靠性。
Parkin 說，雖然僅具有水平賽道的晶片就可以勝過快閃記憶體，但在矽基板上建立“垂直賽道森林”將產生三維記憶體晶片，其資料儲存密度將超過硬碟驅動器。“對於賽道記憶體，我們已經證明了原理是可行的，”他說，並補充說他預計在三年內看到賽道記憶體的原型，並在五年內看到採用賽道記憶體的裝置。
其他方法
除了 RRAM 之外，還有幾種其他型別的隨機存取儲存器正在開發中，但鑑於它們相對不成熟，沒有一種對快閃記憶體的市場主導地位產生絲毫影響。相變隨機存取儲存器 (PRAM)，與 RRAM 和賽道記憶體一樣，是非易失性的。PRAM 的新穎之處在於它使用電流將資料儲存在稱為硫屬化物的玻璃狀物質中，硫屬化物的原子在加熱時會重新排列。硫屬化物也用於 CD 和 DVD，它們藉助雷射儲存資訊，雷射會加熱並重新排列硫屬化物原子。
磁阻 RAM (MRAM) 使用磁性元件而不是電荷或電流來儲存資料，儘管該技術的最新發展旨在利用電開關來提高 MRAM 的密度，並使其在許多其他 RAM 選項上市之前成為替代快閃記憶體的更有力候選者。
奈米 RAM (NRAM) 透過在矽晶片上放置數十億個碳奈米管來儲存資料，目前正由位於馬薩諸塞州沃本的 Nantero 公司開發。當施加靜電力時，碳奈米管上下移動以表示 0 或 1。該公司表示，它已證明 NRAM 具有超越其他記憶體型別的速度和容量，並且可以在現有的晶片製造廠（稱為“晶圓廠”）中製造。
去年，Nantero 和洛克希德·馬丁公司開發了一種抗輻射版本的 NRAM，美國宇航局在亞特蘭蒂斯號太空梭上對其進行了測試。美國宇航局將 NRAM incorporated 到安裝在太空梭有效載荷艙後端的載體中的特殊自主測試配置中。兩家公司表示，這項任務是為航天應用開發高密度、非易失性、基於碳奈米管的儲存器的重要第一步。
Nantero 公司繼續致力於 NRAM 的開發，使其為商業市場做好準備，以替代快閃記憶體和嵌入式記憶體，這些記憶體將位於各種不同型別的晶片上，包括微處理器、專用積體電路 (ASIC) 和現場可程式設計門陣列 (FPGA)。然而，該公司最大的挑戰之一將是克服製造均勻碳奈米管的困難，這些碳奈米管可以在大規模生產的 NRAM 晶片上可預測地工作。
快閃記憶體會熄火嗎？
在任何情況下，隨著公司繼續開發新的相關技術，快閃記憶體仍然可以享受多年的統治地位。例如，東芝在 6 月宣佈，它創造了一個 128 千兆位元組的快閃記憶體模組，該公司聲稱這是迄今為止容量最高的快閃記憶體。東芝表示，它透過將 16 個 8 千兆位元組的快閃記憶體晶片堆疊在一起實現了這種記憶體水平。
Handy 說：“目前尚不清楚快閃記憶體何時會在其擴充套件能力方面觸及瓶頸。”“沒有辦法真正知道快閃記憶體何時會達到極限。”在此之前，任何尋求取代快閃記憶體的新興記憶體技術都很難與其低成本競爭。