現代電子產品中，存儲扮演不可或缺的重要的角色。2017年半導體產業產值預估首次超過4,000億美元，其中原因之一是存儲需求大增，廠商能提高售價，2017年營收成長約五成，南韓三星是最大的存儲供應商，獲利最大。這波存儲熱潮預計被新興的需求繼續推動，物聯網、穿戴式裝置、云端儲存和巨量資料運算等都將成帶動存儲市場的動能。

目前存儲依儲存特性，以斷電后資料是否消失可分為揮發性和非揮發性存儲，揮發性存儲斷電后資料不能留存，成本較高但是速度快，通常用于資料暫存；非揮發性存儲存取速度較慢，但可長久保存資料。

靜態隨機存取存儲(SRAM)與動態隨機存取存儲(DRAM)常被大量使用在電腦系統及電子產品中，做為資料暫存用之揮發性存儲。DRAM目前以PC/NB與行動應用為主，但在支援虛擬化、繪圖及其他復雜、即時工作應用上也將逐年增加。DRAM從80年代前全球超過20家公司制造，目前只剩三星（Samsung）、SK海力士（SK Hynix）與美光（Micron）等三家寡占市場，應用種類從主要PC類擴及消費性電子（如iPod）、手機、平板電腦、穿戴裝置，智能汽車、無人駕駛車對DRAM的需求也愈來愈高。

唯讀存儲（ROM）或可讀寫式存儲如傳統機械式硬碟（HDD）、固態硬碟（SSD）、快閃存儲（Flash Memory）等雖然有不同的讀寫特性，但皆是在電源被切斷后仍可長時間保存資料。其中Flash的操作速度與一般硬碟相比還是比較快，所以逐漸成為主流。

Flash存儲的架構和ROM可分為并聯式(NOR)跟串聯式( NAND )，并聯式快閃存儲(NOR-Flash)常見于主機板BIOS，串聯式快閃存儲(NAND-Flash)常見于一般消費性電子產品，如手機、隨身碟、SSD等，NAND Flash隨著制程技術不斷進化、單位容量成本不斷下降，已在智能手機、嵌入式裝置與工控應用大量普及，近年來應用于大數據資料儲存及愈來愈多筆記型電腦的固態硬碟需求增加，由NAND-Flash所制成的SSD有逐漸取代一般硬碟的趨勢。主要廠商為三星、東芝與SK海力士等。

DRAM及NAND Flash在特性與成本上具有互補性，前者每秒傳輸頻寬大、單位成本較高且消耗功率較大；后者傳輸速度慢、每單位成本較低且消耗功率低，因此兩者在市場與功能上有區隔性，也構成目前存儲產品兩大陣營，因應物聯網、大數據與云端等資料爆發性成長世代來臨，存儲不管是獨立或嵌入式，都將是系統架構的關鍵元件。

展望2020年時，全球存儲市場規模為795.1億美元，其中DRAM占38.9%、NAND Flash占55.1%、下世代存儲的占比則躍升為2.0%。

然而，由于主流存儲DRAM與NAND在微縮制程上已出現瓶頸與影響，因此找出替代性的解決方案或改變電路等，以因應未來資料儲存需求，將是目前存儲產業最重要的議題。

開發下世代存儲的三大衡量標準包括成本、元件效能、可微縮性與密度等，其中成本需考量存儲顆粒、模組與控制電路等總體；元件效能則包含延遲時間、可靠度、資料保存耐久度等。

下世代的存儲，目前普遍朝向改變過去儲存電荷來存取資料的方式，藉由改變儲存狀態機制解決制程上的限制，另外，低功耗為下世代存儲甚至元件的共通目標。

四大存儲技術PK，誰會是下世代明星？

隨著移動設備、物聯網應用的興起，對于節能的資料儲存與存儲技術需求日益增加。目前的存儲技術以DRAM與NAND 快閃存儲為主流，但DRAM的讀寫速度快無法長時間儲存資料；NAND Flash能保存資料，但讀寫速度不佳。

同時兼具運算、儲存能力的下世代存儲，如磁阻式存儲(MRAM)、電阻式存儲(RRAM)、3D XPoint技術與高潛力的自旋電子磁性存儲(STT-MRAM)等，就成為下世代存儲技術的新寵兒。

MRAM的技術在學理上存取速度將超越DRAM達到接近SRAM，且斷電后資料不流失，早期由Everspin公司開發，被視為下世代存儲技術的重要的競爭者。2017年是MRAM技術爆發的一年，當年在日本舉辦的大型積體電路技術日本舉辦的大型積體電路技術、系統和應用國際研討會，格羅方德與Everspin公司共同發布有抗熱消磁eMRAN技術，具能夠讓資料在攝氏150度下保存資料，可長達十數年的22納米制程的制程技術，預計2017年底、2018年投產。

而曾經投入存儲研發生產，但卻不敵成本高昂而退出存儲市場的臺積電，在2017年臺積電技術論壇中，揭露已具備22納米制程嵌入式磁阻式存儲(eMRAM)的生產技術，預定2018年試產。

RRAM其優點是消耗電力較NAND低，且寫入資訊速度比NAND快閃存儲快1萬倍，主要投入研究的廠商有美光、Sony、三星。

臺積電也已宣布具備生產22納米eRRAM技術。3D XPoint技術的主要廠商為英特爾與美光，采用多層線路構成的三維結構，并采用柵狀電線電阻來表示0和1，原理類似RRAM。

為儲存裝置的良好的替代品，具有比NAND快閃存儲快了近1,000倍，也可用于運算速度要求低的計算應用。

STT-MRAM是運用量子力學的電子自旋角動量的技術應用，具有DRAM和SRAM的高性能且低功耗，并相容現有的CMOS制造技術與制程。

目前主要投入廠商有IBM與三星、SK海力士和東芝，其中IBM和三星在IEEE發布研究論文表示，已成功實現10奈秒的傳輸速度和超省電架構。

盡管下世代存儲未來有望取代部分DRAM與NAND快閃存儲的市場，甚至取代舊有技術。但是筆者認為，隨著人工智能、物聯網裝置與更多的資料收集與感測需求，下世代的存儲技術首先將著眼于以新應用的需求為主，如臺積電鎖定的嵌入式存儲，并充分發揮運算與儲存二合一的優勢，進一步微縮大小，達到元件更高的市場滲透率。

但是若從廠商動態來看，22納米的eMRAM技術將于2018年年后逐漸成熟，并開始有大量的市場應用。