目前市场主流的非易失存储技术-Flash在缩放性方面面临越来越多的挑战，在新型的存储技术中，相变存储器由于其低功耗、高密度、读写速度快、可缩放至7nm技术节点以及与标准的CMOS工艺兼容等优势，成为了最有前景的下一代非易失性存储技术。相变存储器是基于相变材料在晶态和非晶态之间的相变以及两种相态间巨大的电学特性差异实现数据存储的。作为一种新型的存储技术，需要提出准确的数值模拟器用于研究和分析相变存储器工作过程中物理特性的变化，并为相变存储器结构、材料和操作电流的优化设计提供具有指导性的结果。而且，对相变存储器缩放特性的预测以及缩放规则的设计也依赖数值模拟器的结果。　　本文基于相变存储器的物理机理对其数值模型开展了深入的研究，可以准确的反应相变存储器工作过程中的电学、热学和相变特性。首先详细描述了模型的结构、各个模块的物理机理和具体实现方法。其中在热学模型中添加了热边界电阻，通过模拟结果分析了热边界电阻的影响。在电学模型中考虑了非晶态电导率随温度与电场的影响，可以反映工作过程中的阈值转换(Ovonic thresholdswitching，OTS)现象。并且基于经典的成核/生长理论和蒙特卡洛算法建立了结晶模型，可以反映在编程过程中相变材料的动态相态变化。然后根据实际的物理效应将三个模块耦合起来得到了完整的数值模型。其次，将数值模型用于典型的T-shape结构，模拟了T-shape结构的reset和set编程过程中的电阻随电流的变化曲线。然后根据模拟得到的动态相态变化图分析了操作电流的持续时间和初始reset态对编程特性的影响。分析了T-shape结构尺寸的影响，提取出了对单元性能有影响的结构参数，并从热效率的角度分析了其影响。接着分析了不同类型的相变材料的结晶特性及其对单元性能的影响。最后分析了nanowire和环状电极两种新的单元结构的性能，并和T-shape结构作了比较。