磁阻存储器技术具有读写速度快、功耗低、寿命长和抗辐射性等优点，是新一代非易失性固态随机存储器中最有发展前景并被开发的核心技术之一，在航空航天、车载、消费电子、物联网等领域有良好的应用前景。磁阻存储元件以磁性材料为信息存储介质，磁化方向固定的参考层和磁化方向可变的自由层由绝缘层隔离开。通过磁场调节上下两层磁性层的磁化方向平行或者反平行来建立两个稳定状态，在反平行状态时通过此器件的电子会受到比较大的干扰因此表现出较高的阻值；而在平行状态时电子受到的干扰较小得到相对低的阻值，可分别用于存储数字信号“0”和“1”。室温隧穿磁阻效应于1995年被发现，引发了大量的研究，现在已经在研发第二代电流驱动型自旋转移矩磁阻存储器STT-MRAM。目前，Everspin、IBM、Spin Transfer Technologies、Qaulcomm、Samsung、Avalanche等公司正在研发垂直STT-MRAM产品，推进磁阻存储器的商业化。

铁电随机存储器由于具有高速写入、高读写耐久性、低功耗、抗辐照等特性受到广泛关注，成为工业界和学术界在半导体存储领域研究的热点之一。铁电随机存储器有望克服NOR闪存的不足，不仅可以取代现有非易失性存储器件的功能，而且可望拓展其在对功耗、可靠性要求较高的一些特殊领域的应用，如汽车电子、安全芯片、可穿戴设备、人工智能等。从2001年起，铁电随机存储器就已经被列入了国际半导体技术发展路线图ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors)。铁电随机存储器主要依靠存储芯片中铁电材料在电场下极化的翻转来实现信号“0”和“1”的存储，其极化状态在撤掉电场后依然能保持稳定，因此可以实现非易失性。铁电材料于1920年由 Valasek发现，之后学界长期聚焦钙钛矿结构传统铁电材料，如BTO和PZT。近年来新发现的氟石结构掺杂HfO2也具有铁电性质，其良好的可微缩性使其最近成为研究热点。目前国内外有数家公司和机构进行铪基铁电存储器的研发，包括富士通、Cypress、英飞凌等。

阻变存储器具有结构简单，操作方式简捷，具有尺寸易于缩小，高速度，低功耗，低成本，易与CMOS工艺兼容等诸多特点，在物联网、车载系统、人工智能等领域有着广阔的应用前景。阻变存储器以阻变材料作为存储介质，主要集中于二、三元金属氧化物，硫系化合物，不同形态碳以及有机聚合物等。过渡金属氧化物因其组分可控、存储性能良好、与CMOS工艺兼容性好而受到特别重视。阻变存储器工作原理为施加电压（反向偏压）后，原子在电场作用下移动，在绝缘介质内部形成（断裂）微导电丝，使存储器可以在高电阻和低电阻之间可逆转换，从而实现对信号“0”和“1”的存储。阻变存储器起源于1960年代，近年来包括富士通、Weebit Nano、三星、夏普等公司对其展开了广泛的研究。近期英飞凌宣布将在下一代微控制器Aurix里使用台积电的嵌入式阻变存储器。

相变存储器具有优异的等比微缩能力、集成度高、读写速度快、循环寿命长、可实现多值存储等优点，被认为是最有潜力的新兴非易失存储技术，有望作为存储级内存解决闪存和动态随机存储器之间的内存墙瓶颈，在存储及内存、人工智能等领域有着广阔的应用前景。相变存储器采用硫系化合物为主的相变材料作为信息存储介质，在受热的作用下，相变材料能在非晶体和晶体状态之间实现快速、可逆转换，高电阻的非晶态和低电阻的晶态即可用于存储数字信号“0”和“1”。相变存储材料最早由Ovshinsky于1968年发现，经过几十年的蛰伏，1998年后众多科技公司投入大量资源研究相变存储器。 Intel和Micron于近年开发出可以三维堆叠的3D-Xpoint技术，并先后推出了基于该技术的大容量SSD芯片和持久内存芯片。