En este tipo de tecnología de almacenamiento, cada celda de memoria está compuesta por un pequeño fragmento de una aleación especial, capaz de cambiar sus características físicas y propiedades según el modo en que se calienta o enfría. Esta temperatura que cambia la fase de la aleación, es manipulada mediante la inyección de corriente eléctrica y el nivel de voltaje de esta, el momento de la inyección es lo que determina que fase cambiará su alineación. Gracias a que las células de memoria phase-change memory son más simples que las usadas en las memorias flash y su tecnología no tiene los mismos límites físicos que almacenamiento magnético, es posible alcanzar cantidades de almacenamiento bastante altas. Uno de los handicaps que presentaba este tipo de memorias, era hacer escalable la cantidad de corriente eléctrica que se utiliza para cambiar las fases en memorias de mayor densidad.

Las memorias PCM acrónimo de phase-change memory, combinan la velocidad de las memorias DRAM y la naturaleza no volátil de las memorias flash. Esta tecnología ha sido propuesta por primera vez en los años 70, y desde entonces es una tecnología estudiada con entusiasmo.

El acceso a los datos internos de la memoria viene determinado por el tamaño de sus celdas o elementos. Tal y como está estructurada, la memoria no ofrece acceso directo a cualquiera de sus bits, sino que es preciso primero obtener un byte y posteriormente acceder al bit pertinente. Los procesadores incluyen en su lenguaje máquina las instrucciones necesarias para poder manipular los bits de un byte. Si se quiere, por tanto cambiar un bit de un byte de memoria se debe leer el byte entero, utilizar instrucciones para cambiar su valor, y escribirlo de nuevo en memoria. Internamente la memoria está implementada por un conjunto de transistores diseñados de tal forma que pueden almacenar la información dada. La unidad responsable de almacenar un bit de información se denomina “celda”. Un chip de memoria no es más que un circuito que contiene un determinado número de celdas en cuyo interior se almacena un bit. Existen dos técnicas para el diseño de memoria: estática y dinámica. La memoria RAM estática o SRAM es un circuito que una vez que se escribe un dato en una de sus celdas lo mantiene intacto mientras el circuito reciba voltaje. En cuanto el voltaje desaparece, también lo hace la información. La celda de dicha memoria está compuesta por alrededor de seis transistores conectados de forma similar a un registro. El tiempo de lectura de una posición de memoria compuesta por ocho celdas suele ser del orden de decenas de nanosegundos (1 nanosegundo son 10-9 segundos).