相变存储器是基于硫系化合物非晶和多晶之间的快速相变来实现信息存储的。研究所对相变机理、材料、工艺、测试和集成均有深入的研究，相变存储器被认为是目前解决闪存到达其物理极限问题的下一代非易失性存储器的主流产品之一。据美国ECD公司分析预测,相变存储器若能大批量生产,将能在世界年产值为1400亿美元的巨大器件市场占很大份额。

目前的研究主要集中在：1.低功耗、低串扰相变存储材料及其存储器研究：包括低密度变化、低热串扰、超晶格、纳米相变材料等；2.高存储密度的相变存储器研究：包括多值相变存储器，3D X-Point等。

低密度变化 由于相变材料中存在大量的本征空位缺陷（例如，在Ge2Sb2Te5中约含10%左右的vacancies）。当晶体在熔化和快速冷却形成无定形态的后，这些本征空位聚集成几个原子大小的且形状不定的微空洞(voids)。通过计算发现，这些空洞的含量达到了16%~17%甚至更高，所以在相变的过程中存储单元会有6-8%的体积变化，使得相变材料的晶态和非晶态存在较大的密度差异。这种密度的变化会在器件内部产生应力，严重降低存储介质的稳定性，大大缩短器件的寿命。同时，在平面微缩实现器件高密度集成这一传统方法遭遇瓶颈的情况下，器件结构往三维方向的扩展成为实现高密度集成的必然选择。。按照不同的集成方式，三维交叉阵列可以分为将平面交叉阵列多层堆叠的3D X-point结构以及与BICS 3D NAND类似的垂直交叉阵列结构（3D VRRAM）。三维堆叠的器件结构在提升存储密度的同时，也会带来稳定性方面的问题。在高密度存储单元中，每个存储单元大小达到纳米量级，器件在相变的过程中承受的应力更大甚至会影响相邻的存储单元。更为严重的是，在多次擦写过程中，存储单元出现小的空洞，这些空洞会在电极处聚集，使得相变材料和电极的接触性能变差，最终导致了器件的失效。